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Die Erfindung betrifft einen Fräsmeißel, insbesondere einen Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf, der als Schneidelement eine Meißelspitze aus Hartwerkstoff aufweist, wobei weiterhin ein Meißelschaft vorgesehen ist, der mittelbar oder unmittelbar an den Meißelkopf angekoppelt ist, wobei eine Verschleißschutzscheibe vorgesehen ist, die mit einer Durchbrechung, insbesondere einer Bohrung auf den Meißelschaft aufgeschoben ist, wobei die Verschleißschutzscheibe auf ihrer dem Meißelkopf zugewandten Seite eine Gegenfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einer Auflagefläche des Meißelkopfs zur Anlage zu kommen, wobei die Verschleißschutzscheibe der Gegenfläche abgewandt eine unterseitige Stützfläche aufweist, die parallel zu der Gegenfläche ist und wobei zwischen der Gegenfläche und der Stützfläche eine Scheibendicke gebildet ist.
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Ein solcher Meißel ist aus der
DE10 2014 104 040 A1 bekannt. Ausgehend von einem Schneidelement vergrößert sich der Durchmesser des Meißelkopfs hin zu einem Bund, an welchen ein Meißelschaft anschließt. Der zylindrisch ausgeführte Meißelschaft ist mittels einer Spannhülse in einer Meißelaufnahme in einem Halteansatz eines Meißelhalters gehalten. Die Festlegung mittels der Spannhülse erlaubt eine Rotation des Meißels um seine Mittellängsachse, während eine axiale Bewegung blockiert ist. Zwischen dem Meißelkopf und dem Halteansatz ist eine Verschleißschutzscheibe angeordnet, durch deren zentrale Aufnahmebohrung der Meißelschaft geführt ist. Zum Meißelkopf hin weist die Verschleißschutzscheibe eine von einem Rand eingefasste Ausnehmung auf, deren Boden eine Stützfläche darstellt, an welcher der Meißelkopf mit einer Auflagefläche anliegt. Zum Meißelhalter hin bildet die Verschleißschutzscheibe eine Sitzfläche aus, welche zum Zentrum der Verschleißschutzscheibe hin in eine schräg zur Mittellängsachse des Meißels verlaufende Zentrierfläche eines Zentrieransatzes übergeht. Im Übergangsbereich zwischen der Zentrierfläche und der Sitzfläche ist eine Nut angeordnet. Die Oberseite des Halteansatz des Meißelhalters ist zum Meißelkopf hin korrespondierend zu der Unterseite der Verschleißschutzscheibes ausgeformt. Sie weist eine Verschleißfläche auf, auf welcher die Sitzfläche der Verschleißschutzscheibe aufliegt. Der Zentrieransatz der Verschleißschutzscheibe ist in einer Zentrieraufnahme des Halteansatzes radial geführt. Durch den Verschleiß der Verschleißfläche während des Betriebs der Werkzeuganordnung mit dem Meißel bildet sich auf der Verschleißfläche des Meißelhalters im Bereich der Nut der Verschleißschutzscheibe ein Wulst aus, der in die Nut eingreift. Durch diesen Eingriff wird eine zusätzliche seitliche Führung der Verschleißschutzscheibe erreicht. Gleichzeitig wird durch die Nut und den darin eingreifenden Wulst das Eindringen von Abraummaterial in den Bereich der Meißelaufnahme zumindest verringert, wodurch die Drehbarkeit des Meißels erhalten und der Verschleiß reduziert wird.
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Um die Drehbarkeit des Meißels um seine Mittellängsachse zu gewährleisten ist ein begrenztes axiales Spiel des Meißels in der Meißelhalterung erwünscht. Dabei ist für größere Meißel ein größeres Spiel vorgesehen als für kleinere Meißel. Übersteigt das axiale Spiel die Höhe des Zentrieransatzes, so geht die seitliche Führung der Verschleißschutzscheibe durch den Zentrieransatz verloren. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß sowohl der Verschleißschutzscheibe als auch des Meißelhalters.
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Aus diesem Grund greift die
DE 20 2017 006 713 U1 diese Lösung auf und schlägt eine bessere Verzahnung der Verschleißschutzscheibe mit dem Meißelhalter vor. Mit dieser Maßnahme lässt sich das Absturzverhalten in Querrichtung verbessern. Insgesamt lassen sich so radial wirkende Kräfte besser vom Fräsmeißel in den Meißelhalter übertragen. Nun ist es allerdings auch so, dass hierdurch eine größere Belastung im Übergangsbereich zwischen dem Meißelkopf und dem Meißelschaft übertragbar ist. Bei steigender Belastung vergrößert sich allerdings auch das Risiko eines Schaftbruchs an dieser Stelle.
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Es ist mithin Aufgabe der Erfindung, einen Fräsmeißel der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, der eine verbesserte Bruchstabilität aufweist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung angeordneten Durchmessers des Meißelschafts zu der Scheibendicke (d) im Bereich zwischen 1,5 und 3,75, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 3 beträgt.
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Auf diese Weise kann bei, gegenüber gängigen Bauweisen von Fräsmeißeln gleichbleibendem absoluten Überstand des freien Endes der Meißelspitze über den Meißelhalter, die Länge des Meißelkopfs verkürzt werden, zugunsten einer größeren Dicke der Verschleißschutzscheibe. Bei einer kürzeren Länge des Meißelkopfs treten im Übergangsbereich zwischen dem Meißelkopf und dem Meißelschaft geringere Biegebeanspruchungen auf, was das Risiko eines Schaftbruchs verringert. Bei dem angegebenen Bereich zwischen 1,5 und 3,75 wird den Beanspruchungen, die bei Fräsmeißeln, welche üblicherweise im Straßenbau Verwendung finden, insbesondere bei Straßenfräsen und Stabilisierern, in optimierter Weise Rechnung getragen. Bei Straßenfräsen, die zum Teil- bzw. Vollausbau von Fahrbahndecken oder dem Feinfräsen von Fahrbahnoberflächen eingesetzt werden, eignet sich das bevorzugt angegebene Bereichsverhältnis zwischen 2 und 3.
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Häufig werden bei modernen Fräsmeißeln Verschleißschutz Scheiben eingesetzt, die keine gleichmäßige Querschnittsgeometrie aufweisen. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung angeordneten Durchmessers des Meißelschafts zu der minimalen Scheibendicke zu dem im Bereich zwischen 1,5 und 3,75 beträgt, vorzugsweise zwischen 2 und 3 beträgt.
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Eine bevorzugte Erfindungsvariante ist dergestalt, dass in die Gegenfläche Ausnehmungen eingebracht sind, wobei zwischen den Ausnehmungen zweite Flächenabschnitte der Gegenfläche gebildet sind, und dass die zweiten Flächenabschnitte zumindest bereichsweise an der Auflagefläche des Meißelkopfs anliegen. Während des Betriebseinsatzes rotiert der Fräsmeißel gegenüber der Verschleißschutzscheibe. Wenn der Fräsmeißel in den zu bearbeitenden Untergrund eingreift, so wird Fräsmaterial abgetragen. Dieses Fräsmaterial kann in den Bereich zwischen dem Meißelkopf und der Verschleißschutzscheibe und anschließend in den Bereich der Aufnahmebohrung des Meißelhalters gelangen, in der der Fräsmeißel montiert ist. Mitunter kann es vorkommen, dass sich dieses Fräsmaterial in der Aufnahmebohrung ansammelt und die freie Drehbarkeit des Fräsmeißels einschränkt oder diesen blockiert. Die Ausnehmungen bilden, in Zusammenwirkung mit den, gegenüber den Ausnehmungen erhobenen Bereichen, eine Art Mahlwerk. Mit diesem können eindringende Partikel zerrieben werden. Die feineren Bestandteile werden dann radial nach außen wieder abtransportiert, sodass sie nicht in den Bereich der Aufnahmebohrung des Meißelhalters gelangen können.
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Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Gegenfläche im Anschluss an die Durchbrechung einen ringförmig um die Durchbrechung umlaufenden ersten Flächenabschnitt aufweist, an den die zweiten Flächenabschnitte anschließen und wobei der erste Flächenabschnitt an der Auflagefläche des Meißelkopfs zumindest bereichsweise anliegt. Der ringförmige Flächenabschnitt bildet eine Art Dichtabschnitt, der auch ein Eindringen der zerkleinerten Feinpartikel in den Bereich der Aufnahmebohrung verhindert.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen über geneigte seitliche Flanken in die zweiten Flächenabschnitte übergehen. Hierdurch wird die Mahlwirkung verbessert.
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Um den Abtransport der eingedrungenen bzw. zerkleinerten Partikel zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen an ihrem radial außenliegenden Bereich das größte Eintiefungsmaß gegenüber der Gegenfläche aufweisen und in ihrem radial inneren Bereich in den ersten Flächenabschnitt übergehen. Um dabei die Stabilität der Verschleißschutzscheibe nicht unzulässig hoch zu verkleinern, empfiehlt es sich, dass die Ausnehmungen an ihrem radial außenliegenden Bereich ein Eintiefungsmaß von maximal der halben Scheibendicke aufweisen, besonders bevorzugt maximal 30 % der Scheibendicke aufweisen.
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Gemäß einer denkbaren Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass an der Unterseite der Verschleißschutzscheibe ein Zentrieransatz vorsteht, der umlaufend um die Durchbrechung herum angeordnet ist und über die Stützfläche zumindest bereichsweise vorsteht. Der Zentrieransatz verbessert die Seitenführung und Abstützung der Verschleißschutzscheibe gegenüber dem Meißelhalter in radialer Richtung. Dabei wird eine exakte Führung der Verschleißschutzscheibe gegenüber dem Meißelhalter auf einfache Weise dadurch erreicht, dass der Zentrieransatz konusförmig ausgebildet ist.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des Fräsmeißels ist derart, dass der Zentrieransatz in eine, vorzugsweise umlaufende Nut übergeht, die in die Stützfläche eingetieft ist. Die Verschleißschutzscheibe schleift sich während des Betriebs in eine zugeordnete Fläche des Meißelhalters ein. Dabei wird an dieser Fläche im Bereich der umlaufenden Nut ein ringförmig umlaufender und wulstförmiger Ansatz erzeugt in Zusammenwirkung mit der Nut und dem Zentrieransatz ergibt sich eine verbesserte Querabstützung der Verschleißschutzscheibe gegenüber dem Meißelhalter in radialer Richtung. Es hat sich gezeigt, dass für übliche Straßenfräsanwendungen, das Verhältnis des in Achsrichtung des Meißelschafts verlaufenden Abstandsmaßes zwischen dem Nutgrund der Nut und dem freien Ende des Zentrieransatzes bezogen auf die Scheibendicke idealerweise im Bereich zwischen 30% und 70% gewählt ist.
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Gemäß einer möglichen Erfindungsvariante kann es auch vorgesehen sein, dass zwischen der Verschleißschutzscheibe und dem Meißelkopf und/oder dem Meißelschaft eine in Umfangsrichtung formschlüssig wirkende Verbindung vorgesehen ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- 1 in perspektivischer Seitenansicht einen Fräsmeißel in einer ersten Ausführungsvariante,
- 2 in perspektivischer Seitenansicht einen Fräsmeißel in einer zweiten Ausführungsvariante,
- 3 in Seitenansicht eine Meißelspitze (30) zur Verwendung an einem der Fräsmeißel gemäß 1 oder 2,
- 4 die Meißelspitze (30) gemäß 3 in Seitenansicht und teilweise geschnittener Darstellung
- 5 eine Verschleißschutzscheibe (20) in perspektivischer Ansicht von oben zur Verwendung an einem der Fräsmeißel gemäß 1 oder 2,
- 6 die Verschleißschutzscheibe (20) gemäß 5 in perspektivischer Ansicht von unten und
- 7 ein Vergleichsbild in Seitenansicht, in dem eine Meißelspitze (30) dargestellt ist.
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1 zeigt einen Fräsmeißel, nämlich einen Rundschaftmeißel. Dieser Fräsmeißel weist einen Meißelschaft 10 auf, an den einteilig ein Meißelkopf 40 angeformt ist. Denkbar ist auch eine Ausgestaltungsvariante, bei der der Meißelkopf 40 nicht einteilig an den Meißelschaft 10 angeformt ist, sondern als separates Bauteil gefertigt und mit dem Meißelschaft 10 verbunden ist.
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Der Meißelschaft 10 weist einen ersten Abschnitt 12 und einen Endabschnitt 13 auf. Zwischen dem ersten Abschnitt 12 und dem Endabschnitt 13 verläuft eine umlaufende Nut 11. Sowohl der erste Abschnitt 12 als auch der Endabschnitt 13 sind zylinderförmig ausgebildet. Die Nut 11 ist im Bereich des freien Endes des Meißelschaftes 10 angeordnet.
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Auf den Meißelschaft 10 ist ein Spannelement 14, welches vorliegend in Form einer Spannhülse ausgebildet ist, aufgezogen. Es ist auch denkbar ein anderes Spannelement 14 am Meißelschaft 10 zu befestigen. Das Spannelement 14 dient dazu den Fräsmeißel in einer Aufnahmebohrung eines Meißelhalters festzulegen. Mittels der Spannhülse kann der Fräsmeißel derart in der Aufnahmebohrung des Meißelhalters festgelegt werden, dass sich die Spannhülse mit ihrem Außenumfang an die Innenwandung der Aufnahmebohrung spannend anlegt.
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Das Spannelement 14 weist Halteelemente 15 auf. Diese Halteelemente 15 greifen in die umlaufende Nut 11 ein. Damit ist der Fräsmeißel in dem Spannelement 14 in Umfangsrichtung frei drehbar, jedoch in Achsrichtung unverlierbar gehalten.
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Das Spannelement 14 kann, wie gesagt als Spannhülse ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Spannhülse aus einem gerollten Blechabschnitt bestehen. Die Halteelemente 15 können, in Richtung auf die Nut 11 vorstehend, in den Blechabschnitt eingeprägt sein. Denkbar ist es auch, dass die Halteelemente aus dem Material des Blechabschnitts teilweise freigeschnitten und in Richtung auf die Nut 11 hin abgebogen sind.
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Auf den Meißelschaft 10 ist eine Verschleißschutzscheibe 20 aufgezogen. Die Verschleißschutzscheibe 20 ist dabei im Bereich zwischen dem zugeordneten Ende des Spannelements 14 und einem Meißelkopf 40 angeordnet. Die Verschleißschutzscheibe 20 ist gegenüber sowohl dem Spannelement 14 als auch gegenüber dem Meißelkopf 40 drehbar.
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Die Gestaltung der Verschleißschutzscheibe 20 lässt sich näher den 5 und 6 entnehmen. Wie diese Darstellungen zeigen, kann die Verschleißschutzscheibe 20 ringförmig ausgebildet sein. Die Verschleißschutzscheibe 20 weist eine zentrale Durchbrechung 25 auf, die als Bohrung ausgebildet sein kann. Denkbar ist auch eine polygonförmige Durchbrechung.
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Die Verschleißschutzscheibe 20 besitzt eine obere Gegenfläche 23 und der Gegenfläche 23 abgekehrt auf der Unterseite eine Stützfläche 21. Die Stützfläche 21 kann parallel zur Gegenfläche 23 ausgerichtet sein. Denkbar ist es auch, dass diese beiden Flächen zueinander im Winkel stehen.. Aus der Gegenfläche 23 können Ausnehmungen 24 ausgenommen bzw. in die Gegenfläche 23 eingetieft sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 24 in gleichem Teilungsraster umfangsseitig zueinander beabstandet angeordnet. Denkbar ist auch, dass eine variierende Teilung vorgesehen ist. Die Ausnehmungen 24 unterteilen die Gegenfläche 23 in einzelne Flächenabschnitte 23.1, 23.2. Dabei ist zunächst ein erster Flächenabschnitt 23.1 gebildet, der ringförmig ausgebildet ist und der um die Durchbrechung 25 umläuft. An den ersten Flächenabschnitt 23.1 schließen die zweiten Flächenabschnitte 23.2 radial an. Die zweiten Flächenabschnitte 23.2 sind über die Ausnehmungen 24 zueinander beabstandet angeordnet. Wie 5 erkennen lässt, können die Ausnehmungen 24 über Flanken 24.1 in die benachbarten zweiten Flächenabschnitte 23.2 übergehen. Dabei verlaufen die Flanken 24.1 geneigt und im stumpfen Winkel zu dem jeweils anschließenden zweiten Flächenabschnitt 23.2. Wie 5 weiter erkennen lässt, laufen die Ausnehmungen 24 zum ersten Flächenabschnitt 23.1 hin kontinuierlich aus. Die Flächenabschnitte 23.1, 23.2 bilden eine ebene Auflagefläche für einen Meißelkopf 40.
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6 zeigt die Unterseite der Verschleißschutzscheibe 20. Hier ist die Stützfläche 21 deutlich erkennbar. In die Stützfläche 21 ist eine umlaufende Nut 21.1 eingetieft. An die umlaufende Nut 21.1 schließt sich mittelbar oder unmittelbar ein Zentrieransatz 21.2 an. Der Zentrieransatz 21.2 ist konusförmig ausgebildet. Er ist umlaufend um die bohrungsförmige Durchbrechung 25 angeordnet.
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An ihrem Außenumfang ist die Verschleißschutzscheibe 20 von einem ringförmig umlaufenden Rand 22 begrenzt.
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Die Verschleißschutzscheibe 20 kann mit ihrer Durchbrechung auf den Meißelschaft 10 aufgeschoben werden. Im montierten Zustand, der in den 1 und 2 gezeigt ist, umschließt die Verschleißschutzscheibe 20 mit ihrer Durchbrechung 25 einen zylindrischen Abschnitt des Fräsmeißels. Dieser zylindrische Abschnitt kann von dem ersten Abschnitt 12 des Meißelschafts 10 gebildet sein. Vorzugsweise ist allerdings an den ersten Abschnitt 12 ein weiterer Abschnitt angeschlossen, der den zylindrischen Abschnitt bildet. Der zylindrische Abschnitt ist gegenüber dem ersten Abschnitt 12 im Durchmesser vergrößert und konzentrisch zu diesem angeordnet.
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Es ist auch denkbar, die Verschleißschutzscheibe 20 als Montageerleichterung zu verwenden. In diesem Fall ist die Verschleißschutzscheibe 20 auf den Außenumfang des Spannelements 14 aufgezogen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Spannelement 14 als längsgeschlitzte Spannhülse ausgebildet. Die Durchbrechung 25 weist einen geringeren Durchmesser auf, als die Spannhülse in ihrem auf gefederten, in den 1 und 2 gezeigtem Zustand. Wenn nun die Verschleißschutzscheibe 20 mit ihrer Durchbrechung 25 auf den Außenumfang der Spannhülse aufgezogen ist, so ist sie in einem Vorspannzustand gebracht. Dabei ist dieser Vorspannzustand so gewählt, dass die Spannhülse ohne oder mit geringem Kraftaufwand in die Aufnahmebohrung eines Meißelhalters eingeschoben werden kann. Dabei wird die Einsetzbewegung in den Meißelhalter dann von der Verschleißschutzscheibe 20 begrenzt. Diese schlägt mit ihrer unterseitigen Stützfläche 21 dann auf einer zugeordneten Verschleißfläche des Meißelhalters an. Anschließend kann der Fräsmeißel, beispielsweise durch Hammerschläge weiter in die Aufnahmebohrung des Meißelhalters eingetrieben werden. Dabei wird die Verschleißschutzscheibe von der Spannhülse abgeschoben, bis sie in die in 1 bzw. 2 gezeigte Stellung gelangt. Die Spannhülse kann dann freier radial auffedern, wobei sich der Fräsmeißel in der Aufnahmebohrung mittels der Spannhülse verspannt. In diesem Zustand ist der Fräsmeißel mit der Spannhülse in der Aufnahmebohrung verklemmt. Der Meißelschaft 10 lässt sich in der Spannhülse in Umfangsrichtung frei drehen. Mittels der Halteelemente 15 ist er axial unverlierbar gehalten.
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Die Verschleißschutzscheibe 20 weist zwischen der Stützfläche 21 und der Gegenfläche 23 eine Scheibendicke d auf. Das Verhältnis dieser Scheibendicke d zu dem Durchmesser der Durchbrechung 25 bzw. zu dem Durchmesser des der Durchbrechung 25 zugeordneten zylindrischen Abschnitts des Meißelschafts 10 liegt im Bereich zwischen 2 und 4,5. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis 2,8, bei einer Scheibendicke d von 7 mm. Die Scheibendicke d ist vorzugsweise im Bereich zwischen 4,4 mm und 9,9 mm gewählt. Bei solchen Scheibendicken d kann gegenüber den aus den Stand der Technik bekannten Fräsmeißeln eine Verbesserung erreicht werden. Insbesondere kann der Meißelkopf 40 des Fräsmeißels in Achsrichtung des Fräsmeißels kürzer ausgeführt werden, wobei die Kürzung des Meißelkopfs 40 durch die größere Dicke der Verschleißschutzscheibe 20 kompensiert wird. Der kürzere Meißelkopf 40 kann dann jedoch mit gleich bleibendem Außendurchmesser im Bereich seines Basisteils 42 ausgeführt werden.. Die verkürzte Ausführung des Meißelkopfes führt im bruchgefährdeten Bereich zwischen dem Meißelkopf und dem Meißelschaft 10 zu einer kleineren Biegebeanspruchung. Dementsprechend verringert sich auch die hier anstehende Vergleichsspannung zugunsten eines verbesserten Kopf-und Schaftbruchverha ltens.
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Durch die im Bereich der Stützfläche 21 angeordnete umlaufende Nut 21.1 wird ein verbessertes Querabstütz-Verhalten geboten. Während des Betriebseinsatzes arbeitet sich die Stützfläche 21 in eine zugeordnete Auflagefläche des Meißelhalters ein. An dem Meißelhalter wird im Bereich der umlaufenden Nut 21.1, korrespondierend zu der umlaufenden Nut 21.1, ein umlaufender Wulst in Form eines Negativs erzeugt. Denkbar ist es auch initial an dem Meißelhalter eine Auflagefläche mit einem entsprechenden Wulst bereits im Neuzustand vorzusehen. Es ist also so, dass dann der Zentrieransatz 21.1 in eine entsprechende Zentrieraufnahme des Meißelhalters eingreift. Die umlaufende Nut 21.1 kommt im Bereich des Wulsts zum Liegen. Hierdurch wird das verbesserte Querabstütz-Verhalten erreicht. Eine verbesserte Quer-Abstützung hat zur Folge, dass sich die Flächenpressungen im oberen Bereich der Spannhülse, also in dem Bereich, der dem Meißelkopf 40 zugekehrt ist verringern. Hierdurch wird verhindert, dass die Spannhülse in diesem Bereich übermäßig verschlissen wird. Die Erfinder haben erkannt, dass ein übermäßiger Verschleiß hier zu einem Verlust der Vorspannung der Spannhülse führen kann. Infolge dieses Vorspannung-Verlusts kann der Fräsmeißel aus der Aufnahmebohrung des Meißelhalters unbeabsichtigt herausrutschen und verloren gehen. Die verbesserte Abstützung in radialer Querrichtung, bedingt durch den Zentrieransatz 21.2 und die umlaufende Nut 21.1 führt mithin zu längeren Standzeiten für den Fräsmeißel. Beim Einsatz der Fräsmeißel bei Straßenfräsen hat sich der oben angegebene Bereich der Scheibendicke d als vorteilhaft erwiesen. Es ist dann nämlich so, dass die Verschleißschutzscheiben 20 über die gesamte, verlängerte Lebensdauer des Fräsmeißels hin ihre Funktion zuverlässig erfüllen bzw. der Meißel nicht vorzeitig aufgrund einer verschlissenen Spannhülse gewechselt werden muss.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ergibt sich mit der umlaufenden Nut 21.1 während des Betriebseinsatzes ein besseres Querabstützverhalten für die Verschleißschutzscheibe 20. Dies bedeutet auch, dass sich in radialer Richtung größere Kräfte zwischen der Verschleißschutzscheibe 20 und dem Meißelhalter übertragen lassen. Eine größere Scheibendicke d in der oben angegebenen Weise führt dazu, dass die Durchbrechung in der Verschleißschutzscheibe 20 dem Meißelschaft 10 eine größere Anlagefläche bietet. In Verbindung mit der angegebenen Scheibendicke d und der umlaufenden Nut 21.1 in der Unterseite der Verschleißschutzscheibe 20 können damit größere Querkräfte übertragen werden, als dies beim Stand der Technik möglich ist. In Verbindung mit der kürzeren Ausführung des Meißelkopfes bedeutet dies aber auch, dass sich mit der neuartigen Ausgestaltung höhere Vorschubgeschwindigkeiten fahren lassen, oder alternativ, zugunsten einer Materialeinsparung, der Meißelkopf bzw. der Meißelschaft 10 entsprechend spannungsoptimiert konstruiert werden können.
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Die Maßverhältnisse zwischen dem Halteelement 14 und dem Meißelschaft 10 sind so eingestellt, dass ein begrenzter axialer Versatz des Meißelschaftes 10 gegenüber dem Halterelement 14 möglich ist. Hierdurch wird während des Betriebseinsatzes ein Pumpeffekt in Axialrichtung des Fräsmeißels bewirkt. Wenn während des Betriebseinsatzes gefrästes Material in den Bereich zwischen die Auflagefläche 41 des Meißelkopfs 40 und die Gegenfläche 23 gelangt, so bildet der ringförmige erste Flächenabschnitt 23 eine Art Abdichtungsbereich, der die Gefahr des Eindringens von Abraummaterial in den Bereich des Halteelements 14 minimiert. Zwischen der Auflagefläche 41 des Meißelkopfs 40 und den Flächenabschnitten 23.2 und in Verbindung mit den Flanken 24.1 bildet sich eine Art Mühl-Effekt. Eindringende größere Partikel werden zermahlen und über die geneigte Ausführung der Ausnehmungen 24 wieder nach außen abtransportiert. Auch hierdurch wird die Gefahr des Eindringens von abgetragenem Material in dem Bereich des Meißelschaft 11 verringert.
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Der Fräsmeißel weist, wie oben erwähnt einen Meißelkopf 40 auf. Der Meißelkopf 40 weist eine untere Anlagefläche 41 auf. Mit dieser Anlagefläche 41 kann der Meißelkopf auf der Gegenfläche 23 aufsetzen. Dabei überdeckt die Anlagefläche 41 den ringförmigen ersten Flächenabschnitt 23.1 und die zweiten Flächenabschnitte 23.2 zumindest teilweise, wie dies die 1 und 2 zeigen. Im Anschluss an die Auflagefläche 41 besitzt der Meißelkopf 40 ein Basisteil 42. Das Basisteil 42 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel wulstförmiger ausgebildet. Denkbar sind jedoch auch andere Geometrien. Beispielsweise ist es denkbar eine zylindrische Geometrie, eine kegelstumpfförmige Geometrie oder dergleichen für das Basisteil 42 vorzusehen. An das Basisteil 42 schließt sich eine Verschleißfläche 43 an. Die Verschleißfläche 43 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel verschleißoptimiert zumindest bereichsweise konkav ausgebildet. Die Verschleißfläche 43 geht in einen Endbereich des Meißelkopfs 40 über, der eine Aufnahme 45 für eine Meißelspitze 30 bildet. Dabei kann, wie vorliegend in den Zeichnungen gezeigt, in dem Endbereich des Meißelkopfs 40 die Aufnahme 45 als kappenförmige Vertiefung eingearbeitet sein. In der kappenförmigen Vertiefung kann eine Meißelspitze 30 befestigt werden. Denkbar ist es zur Befestigung der Meißelspitze 30 eine Lotverbindung zu verwenden.
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Die Gestalt der Meißelspitze 30 ist in den Zeichnungen 3 und 4 näher detailliert. Wie diese Darstellungen veranschaulichen, weist die Meißelspitze 30 einen Befestigungsabschnitt 31 auf. Dieser ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als untere Fläche 31 der Meißelspitze 30 ausgebildet. In diese untere Fläche kann, wie dies 4 zeigt eine Vertiefung 31.1 eingearbeitet sein, die insbesondere muldenförmige ausgebildet sein kann. Die Vertiefung 31.1 bildet ein Reservoir, in dem sich überschüssiges Lotmaterial ansammeln kann. Darüber hinaus wird über die Vertiefung 31.1 das erforderliche Material zur Fertigung der Meißelspitze 30 verringert. Üblicherweise wird die Meißelspitze 30 aus einem Hartwerkstoff, insbesondere aus Hartmetall gefertigt. Hierbei handelt es sich um ein relativ teures Material. Über die Vertiefung 31.1 lässt sich also der Teileaufwand verringern.
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Im Bereich der Unterseite der Meißelspitze 30 sind an dem Befestigungsabschnitt 31 Ansätze 32 vorhanden. Über diese Ansätze 32 kann die Einstellung der Dicke des Lotspalts zwischen dem flächenförmigen Befestigungsabschnitt 31 und einer zugeordneten Fläche des Meißelkopfes 40 eingestellt werden.
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Der Befestigungsabschnitt 31 geht über eine Fase 33 in einen Bund 34 über. Denkbar ist auch ein anderer Übergang zwischen dem Befestigungsabschnitt 31 und dem Bund 34. Insbesondere kann auch ein unmittelbarer Übergang des Befestigungsabschnitts 31 in den Bund 34 vorgesehen sein. Der Bund 34 ist in vorliegender Ausführung zylindrisch ausgebildet. Denkbar ist es auch, den Bund 34, beispielsweise konvex gewölbt und/oder wulstförmiger auszuführen. Der Bund 34 kann unmittelbar oder mittelbar in einen konkaven Bereich 36 übergehen. In dem in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gestaltung eines mittelbaren Übergangs gezeigt. Dementsprechend geht der Bund 34 über einen konusförmigen oder konvex gewölbten Übergangsabschnitt 35 in den konkaven Bereich 36 über.
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Der konkave Bereich 36 kann mittelbar oder unmittelbar in einen Verbindungsabschnitt 38 übergehen. Vorliegend ist die Gestaltung eines unmittelbaren Übergangs in den Verbindungsabschnitt 38 gewählt. Der Verbindungsabschnitt 38 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, zylinderförmig ausgeführt sein. Denkbar ist es auch, eine kegelstumpfförmige Gestaltung für den Verbindungsabschnitt 38 zu wählen. Auch können leicht konvex oder konkav gewölbte Gestaltungen des Verbindungsabschnitts 38 Verwendung finden. Ein zylindrischer Verbindungsabschnitt 38 hat den Vorteil einer, Material- und gleichzeitig festigkeitsoptimierten Gestaltung. Darüber hinaus bildet der Verbindungsabschnitt 38 einen Verschleißbereich, der während des Betriebseinsatzes reduziert wird, während sich die Meißelspitze 30 abnutzt. Insofern wird über die zylindrische Gestaltung des Verbindungsabschnitts 38 eine gleichbleibende Schneidwirkung erzielt.
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An den Verbindungsabschnitt 38 schließt sich mittelbar oder unmittelbar ein Endabschnitt 39 an. Vorliegend ist ein mittelbarer Übergang gewählt, wobei der Übergang über eine fasenförmige Kontur 39.3 geschaffen wird. Der Endabschnitt 39 weist einen Verjüngungsabschnitt 39.1 und eine Endkappe 39.2 auf. Mit dem Verjüngungsabschnitt 39.1 wird der Querschnitt der Meißelspitze 30 in Richtung hin auf die Endkappe 39.2 hin verjüngend. Insofern bildet, insbesondere die Endkappe 39.2, das schneidaktive Element der Meißelspitze 30.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Außenkontur der Endkappe von einer Kugelkalotte gebildet. Der Basiskreis dieser Kugelkalotte weist einen Durchmesser 306 auf. Um eine möglichst scharfe Schneidwirkung zu erreichen und gleichzeitig eine bruchstabile Ausbildung der Meißelspitze 30 zu erreichen, ist es vorteilhaft wenn vorgesehen ist, dass der Durchmesser 306 des Basiskreises im Bereich zwischen 1 und 20 Millimeter gewählt ist.
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Der Verjüngungsabschnitt 39.1 weist an seinem ersten, dem Meißelkopf 40 zugekehrten Endbereich eine maximale erste radiale Erstreckung e1 auf. An seinem dem Meißelkopf 40 abgewandten Ende weist der Verjüngungsabschnitt 39.1 eine zweite maximale radiale Erstreckung e2 auf. In 3 ist eine Verbindungslinie von einem Punkt der ersten, maximalen Erstreckung e1 zu einem Punkt der zweiten maximalen Erstreckung e2 in gestrichelter Darstellung gezeigt. Diese Verbindungslinie steht zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 in einem Winkel β/2 zwischen 45° und 52,5°. Vorzugsweise ist ein Winkel von 50° gewählt.
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Vorliegend ist eine kugelförmige Geometrie des Verjüngungsabschnittes 39.1 gewählt. Denkbar ist es jedoch auch, eine leicht konvexe oder konkave Geometrie zu wählen, die sich in Richtung auf die Endkappe 39.2 verjüngt.
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Während des Bearbeitungseinsatzes nutzt sich die Meißelspitze 30 ab, wobei sie sich in Richtung der Mittellängsachse M verkürzt. Bei der Anwendung im Straßenfräsbereich hat sich gezeigt, dass bei den hier gewählten Anstellwinkeln der Fräsmeißel gegenüber einer Fräswalze, auf der die Fräsmeißel befestigt sind, sich der vorliegende Winkelbereich der Verbindungslinie als besonders vorteilhaft erweist. Wird ein größerer Winkel gewählt, so wird ein zu großer Eindringwiderstand während des Fräsprozesses bewirkt. Dies wirkt sich in einer höheren erforderlichen Antriebsleistung der Fräsmaschine aus. Darüber hinaus wirkt dann der Hauptdruckpunkt für den Verschleißangriff im Übergangsbereich zwischen dem Verbindungsabschnitt 38 und dem Verjüngungsabschnitt 39.1 auf die Meißelspitze 30 ein. Hierdurch entsteht eine erhöhte Gefahr des Kantenbruchs und eines vorzeitigen Ausfalls der Meißelspitze 30. Wird ein kleinerer Winkel gewählt, so ist die Meißelspitze 30 initial zu schneidfreudig, was sich in einem hohen initialen Längenverschleiß auswirkt. Dadurch verringert sich die mögliche maximale Standzeit. Mit dem erfindungsgemäßen Winkelbereich wird die Druckeinwirkung während des Fräsprozesses vergleichmäßigt auf die Flächen des Verjüngungsabschnitt 39.1 und der Endkappe 39.2 verteilt. Hierdurch ergibt sich eine ideale Standzeit für die Meißelspitze und gleichzeitig eine ausreichend schneidaktive Meißelspitze 30.
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Die Meißelspitze 30 hat eine axiale Erstreckung 309 in Richtung der Mittellängsachse M im Bereich zwischen 10 und 30 mm. Dieser Erstreckungsbereich ist optimiert auf die Straßenfräsanwendung ausgelegt. Der den Haupt-Verschleißbereich bildende Verbindungsabschnitt 38 kann eine axiale Erstreckung im Bereich zwischen 2,7 und 7,1 Millimeter aufweisen
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Der konkave Bereich 36 der Meißelspitze 30 weist eine elliptische Kontur auf. Die die elliptische Kontur erzeugende Ellipse E ist in 3 gestrichelt gezeichnet. Die Ellipse E ist so angeordnet, dass die große Halbachse 302 der Ellipse E und die Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 einen spitzen Winkel α einschließen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Winkel α im Bereich zwischen 30° und 60°, vorzugsweise zwischen 40° und 50° ° gewählt, besonders bevorzugt beträgt der Winkel, wie vorliegend dargestellt 45°. Der konkave Bereich besitzt mithin eine, der Ellipse E folgende Geometrie. Vorzugsweise ist die Länge der großen Halbachse 302 im Bereich zwischen 8mm und 15mm gewählt. In der in 3 gezeigten Ausführung beträgt die Länge der großen Halbachse 302 12 mm. Die Länge der kleinen Halbachse ist im Bereich zwischen 5 mm und 10 mm gewählt. Vorliegend ist in 3 eine Länge von 9 mm für die kleine Halbachse 301 gewählt.
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Wie 3 veranschaulicht, ist der Mittelpunkt D der Ellipse E vorzugsweise in Richtung der Mittellängsachse M beabstandet zu der Übergangsstelle zwischen dem konkaven Bereich 36 und dem Verbindungsabschnitt 38 angeordnet, wobei der Mittelpunkt D in Richtung auf den Meißelkopf 40 hin gegenüber dieser Verbindungsstelle versetzt ist. Hierdurch wird eine verschleißoptimierte Geometrie des konkaven Bereichs 36 erzeugt.
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In
7 ist die Wirkung der Schrägstellung der Ellipse E veranschaulicht.
7 zeigt eine Meißelspitze
30, bei der, entsprechend dem Stand der Technik, wie er aus der
DE 10 2007 009 711 A1 bekannt ist, eine konkave Kontur im konkaven Bereich
36 der Meißelspitze
30 gewählt ist, bei der die große Halbachse der erzeugenden Ellipse E parallel zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze
30 angeordnet ist. Infolge der Schrägstellung der Ellipse E ergibt sich ein zusätzlicher umlaufender Materialbereich B. Dieser zusätzliche umlaufende Materialbereich B verstärkt die Kontur der Meißelspitze
30 im am stärksten belasteten Bereich der Meißelspitze
30. Es ist dies der Bereich, in dem die höchste Vergleichsspannung auftritt. Mithin wird also aufgrund der Schrägstellung der erzeugenden Ellipse E die Meißelspitze
30 im relevanten Bereich verstärkt, ohne dass hier ein deutlich höherer Materialanteil erforderlich wird. Die Meißelspitze
30 bleibt schlank und schneidfreudig.
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Auf der linken Seite in 7 ist demgegenüber eine Kontur des konkaven Bereichs 36 gezeigt, der gegenüber der Meißelspitze 30 einen zusätzlichen umlaufenden Materialbereich C aufweist. Die Kontur dieses zusätzlichen umlaufenden Materialbereichs C wird von einer radiusförmigen Geometrie, also eines Kreises erzeugt. Es wird deutlich, dass gegenüber dem Materialbereich B eine deutliche Aufdickung der Meißelspitze 30 bewirkt wird. Hierdurch verbessert sich die Festigkeit im kritischen der Meißelspitze 30 gegenüber der Variante mit dem Materialbereich B (schräggestellte Ellipse E) nicht oder nur unwesentlich. Gleichzeitig wird aber ein deutlich höherer Materialanteil des teuren Hartstoff Werkstoffes erforderlich und die Meißelspitze 30 wird weniger schneidfreudig.
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In 7 ist auch veranschaulicht, wie sich das oben beschriebene Merkmal, wonach vorgesehen ist, dass im Querschnitt der Meißelspitze 30 eine Verbindungslinie von einem Punkt der ersten maximalen Erstreckung e1 zu einem Punkt der zweiten maximalen Erstreckung e2 im Winkel β/2 zwischen 45° und 52,5° zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 steht, veranschaulicht. Wie die Darstellung zeigt, wird durch die Anstellung der Verbindungslinie ein zusätzlicher umlaufender Materialbereich A erzeugt. Dieser zusätzliche Materialbereich A bringt zum einen zusätzliches Verschleißvolumen im hauptbelasteten Schneidbereich und darüber hinaus die oben beschriebenen Vorteile.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014104040 A1 [0002]
- DE 202017006713 U1 [0004]
- DE 102007009711 A1 [0046]
