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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Bearbeitung von Fahrbahn-, Straßen- und Gehwegoberflächen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
vielen Oberflächen
ist eine bestimmte Rauheit erforderlich, um gewünschte Wechselwirkungen einer
solchen Oberfläche
mit anderen Flächen
zu erreichen. Oberflächen
von Straßen,
Fahrbahnen, Gehwegen und dergleichen (im Folgenden zusammenfassend
als Straßen-
oder Fahrbahnoberflächen
bezeichnet) sollen eine minimale Rauheit aufweisen, damit sie nicht
zu glatt sind, um ein sicheres Fahren oder Gehen zu ermöglichen.
Andererseits sollen solche Straßenoberflächen eine
maximale Rauheit aufweisen, um beispielsweise Geräuschentwicklung
beim Fahren darauf zu reduzieren oder den Kraftstoffverbrauch eines
sich darauf bewegenen Fahrzeugs nicht nachteilig zu beeinflussen.
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Um
der Oberfläche
einer neuen Straße
eine erhöhte
Rauheit zu verleihen, ist es bisher üblich, den neuen Oberflächenbelag
mit körnigem
Material, beispielsweise Quarzsand, zu bestreuen. Danach wird die
Straße
zur Benutzung freigegeben, wobei auf der Straße fahrende Autos mittels ihrer
Reifen Kräfte
auf das körnige
Material ausüben,
die die Straßenoberfläche aufrauen.
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Dieser
Vorgehensweise hat mehrere Nachteile. Solange körniges Material (z.B. Quarzsand)
auf der Straßenoberfläche vorhanden
ist, kann die Straße
nicht mit normaler Geschwindigkeit befahren werden, da aufgrund
des körnigen
Materials keine ausreichende zum sicheren Fahren erforderliche Straßenhaftung
gewährleistet
werden kann. Des weiteren kann es aufgrund des körnigen Materials zu Beschädigungen
der Fahrzeugreifen kommen. Des weiteren ist nicht gewährleistet,
dass die gesamte Oberfläche
eine gleichmäßige Rauheit
aufweist. Vielmehr werden die Bereiche der Straßenoberfläche, auf denen sich viele Fahrzeuge
bewegt haben, früher
eine erhöh te
Rauheit aufweisen, als seltener befahrene Oberflächenbereiche, wie z.B. an den
Rändern
und in der Mitte der Straße.
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Die
Dauer einer solchen Straßenoberflächenbearbeitung
wird üblicherweise
anhand von empirischen Informationen festgelegt, die Angaben darüber bereitstellen,
welche Rauheit einer Straßenoberfläche in Abhängigkeit
von verschiedenen Parametern (z.B. Straßenmaterial, Verkehrsaufkommen, Fahrzeuggewicht,
Geschwindigkeit etc.) nach welcher Zeitdauer zu Erwarten ist. Diese
Vorgehensweise erlaubt es allerdings nur näherungsweise, eine gewünschte Oberflächenrauheit
zu erreichen. Außerdem
erfordert die Entfernung des körnigen
Materials einen hohen personellen und maschinellen Aufwand, wenn
dieses nach der Bearbeitungsdauer entfernt wird, um eine zu hohe
Rauheit der Straßenoberfläche zu vermeiden.
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Grundsätzlich wäre es möglich, die
Oberflächenrauheit
im Bearbeitungszeitraum zu überprüfen und
die Bearbeitung dementsprechend fortzusetzen oder zu beenden. Auch
hier kann nicht auf zuverlässige
Weise eine bestimmte Oberflächenrauheit
erreicht werden, da normalerweise nicht die gesamte Straßenoberfläche überprüft wird.
Außerdem
ist diese Vorgehensweise mit hohem personellen und maschinellen
Aufwand verbunden. Daher wurden hierfür geeignete Messverfahren,
wie zum Beispiel das SCRIM-Verfahren (Sideway-Force Coefficient
Routine Investigation Machine) bisher nur für wissenschaftliche Untersuchungen
verwendet. Erst im Rahmen im Folgenden diskutierter neuer gesetzlicher Regelungen
ist es vorgesehen, solche Messverfahren auch zur regelmäßigen Beurteilung
und Überprüfung von
Straßenoberflächen einzusetzen.
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Diese
Probleme treten auch auf, wenn eine Straße aufgrund ihrer Benutzung
eine unerwünschte Oberflächenbeschaffenheit
aufweist. Beispiele hierfür
sind Spurrillen aufgrund hoher Beanspruchung, beispielsweise durch
Lastkraftwagen, und abgefahrene Straßenoberflächen. Bei Straßen, deren
Oberflächen
Kopfsteinpflaster, Bodenplatten Randsteine und dergleichen aufweisen,
also keine im Wesentlichen ununterbrochene Fahrbahnoberflächen sind, kann
eine hohe und lange Belastung auch dazuführen, dass einzelne Straßenoberflächenelemente nicht
nur glatt sondern auch gerundet werden.
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Zur
Instandsetzung von Straßen
mit unerwünschter
Oberflächeneigenschaft
ist es üblich,
zumindest die obere Schicht der Straßenoberfläche (Deckbelag) abzutragen
und vollständig
neu aufzubringen. Danach wird, wie beim Neubau einer Straße, kör niges Material
auf die neue Straßenoberfläche aufgebracht,
um eine gewünschte
Rauheit zu erzeugen.
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Eine
weitere Möglichkeit
Straßen
mit unerwünschten
Oberflächeneigenschaften
instand zu setzen, besteht darin, den Straßenbelag in Richtung der Straße abzufräsen, bis
beispielsweise Spurrillen, glatte und abgerundete Oberflächenbereiche
entfernt sind. Diese Vorgehensweise ist nur dort möglich, wo das
zum Aufbau der Straße
verwendete Material in deren Oberflächenbereich ausreichend als
Fahrbahnoberfläche
verwendbares Material aufweist. Ferner entstehen bei diesem Verfahren
in der resultierenden Straßenoberfläche Längsrillen
(Rillen in Fahrtrichtung), die zu hohen Fahrgeräuschen führen, und auf die Fahreigenschaften
von sich darüber
bewegenden Fahrzeugen, insbesondere Motorrädern, negativ beeinflussen.
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Eine
weitere Problematik ergibt sich aus neuen gesetzlichen Regelungen,
die für
Straßenoberflächen bestimmte
Eigenschaften fordern. Demnach ist es erforderlich, dass eine Straßenoberfläche eine vorgegebene
Griffigkeit aufweist, die u.a. in Abhängigkeit der Art der Straße (z.B.
Autobahn, Landstraße,
etc.), der vorgesehenen auf der Straße zulässigen Höchstgeschwindigkeit und der
gleichen definiert wird. Hierbei kennzeichnet die Griffigkeit die Wirkung
der Rauheit auf den Reibungswiderstand (Kraftschlussvermögen) zwischen
einem Fahrzeugreifen und der (nassen?) Straßenoberfläche. Lösungen, diese neuen gesetzlichen
Richtlinien einzuhalten, sind aber noch nicht bekannt.
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DE 100 07 253 A1 offenbart
eine Fräswalze insbesondere
zum Bearbeiten von Straßenbelägen, auf
deren Mantelfläche
verteilt eine Vielzahl von Meißeln
angeordnet ist. Die einzelnen Meißel greifen bei Drehung der
Walze in eine zu bearbeitende Oberfläche ein, wobei jeder Meißel für sich betrachtet
eine rinnenförmige
Vertiefung in der zu bearbeitenden Oberfläche erzeugt. Da die Meißel in Drehrichtung der
Walzen versetzt zueinander so angeordnet sind, dass sich die Eingriffbereiche
jeweils hintereinander liegend angeordneter Meißel in die zu bearbeitende Oberfläche überlappen,
erhält
die zu bearbeitende Oberfläche
ein welliges Profil.
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DE 375 16 72 T2 offenbart
ein Schneidelement für
Werkzeuge, wie zum Beispiel Bohrer oder Bergbau-Schremm-Meißel, mit
einem Verbund-Abrasivkompakt, der aus einem mit einem Sinterkarbidträger verbondeten
Abrasivkompakt besteht. Der Abrasivkompakt kann aus Diamant oder
kubischem Bornitrid bestehen.
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DE 44 16 250 C1 offenbart
einen Halter für einen
Gewinnungsmeißel,
bei dem aus den Verschleißflächen des
Halters hinter dem Meißel
mit seinem Schneideinsatz in Schneidrichtung gesehen in mehreren
Reihen nebeneinander zueinander fluchtend und/oder gegeneinander
versetzt angeordnete Verschleißschutzelemente
vorgesehen sind. Die Verschleißschutzelemente
dienen nicht zur Bearbeitung von Oberflächen, sondern ausschließlich zum
Schutz des Halters.
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DE 39 16 373 A1 offenbart
eine Vorrichtung zum Aufrauen von Oberflächen von glatten Fahrbahnen
aus Beton oder bituminösen
Deckschichten. Diese Vorrichtung umfasst in einer Platte eingebettet und/oder
daran befestigt beweglich gelagerte Kugeln oder kugellagerähnliche
Vorrichtungen. Diese Platte ist an der Unterseite einer Vibrationsplatte
angebracht, die regelbar vibrieren kann. Zur Bearbeitung einer Fahrbahnoberfläche werden
die Kugeln oder kugellagerähnlichen
Vorrichtung auf die Fahrbahn aufgesetzt und mittels der Vibrationsplatte
in Vibration versetzt. Dadurch wird die Fahrbahnoberfläche aufgeraut
bzw. angebrochen.
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DE 32 27 221 A1 offenbart
ein Verfahren zur Verbesserung der Griffigkeit von Fahrbahnoberflächen. Dabei
werden walzen-, tonnen-, rad- oder scheibenförmige Körper mit harten Mantelflächen unter
hohem Druck mit oder ohne Vibration über eine zu bearbeitende Fahrbahnoberfläche gerollt.
Dadurch wird der Oberflächenbereich
der zu bearbeitenden Fläche
angebrochen und folglich aufgeraut.
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Aus
der
FR 2 816 871 A1 ist eine Vorrichtung zum
horizontalen bearbeiten von Betonoberflächen bekannt.
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Aufgabe der
Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme bekannter
Ansätze zur
Oberflächenbearbeitung
von Straßen
zu beseitigen. Insbesondere soll die vorliegende Erfindung Lösungen bereitstellen,
die eine schnelle, verschleißarme
und günstige
Oberflächenbearbeitung
von Straßen
ermöglichen,
um auch gesetzliche, die Griffigkeit betreffende Regelungen erfüllen zu
können.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Fräsvorrichtung
nach Anspruch 1 bereit. Diese Fräsvorrichtung
dient zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflä chen, wobei der Begriff "Fahrbahnoberfläche" Straßenbeläge beispielsweise
aus Asphalt oder Beton, Start- und Landefläche für Flugzeuge beispielsweise
aus Asphalt oder Beton, Gehwege, Hofbeläge, Hallenböden und Bodenbeläge beispielsweise
aus Asphalt, Beton, Pflaster, Betonplatten, gepflasterte Straßen und
Wege, Randsteine und dergleichen umfasst. Neben den genannten Materialien
ist die Fräsvorrichtung
zur Bearbeitung von Bims, Lavagestein, Gasbeton, Ziegel, Granit,
Steinzeug, steinähnlichen
Materialien und dergleichen vorgesehen.
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Die
Fräsvorrichtung
weist einen Werkzeugträger
mit wenigstens einem daran angebrachten Fräseinsatz auf. Die Anzahl an
dem Werkzeugträger vorgesehener
Fräseinsätze wird
unter anderem davon beeinflusst, wie Fräseinsätze dimensioniert sind und
welche Oberfläche
im speziellen zu bearbeiten ist.
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Der
Werkzeugträger
ist drehantreibbar, um den wenigstens einen Fräseinsatz relativ zu der zu bearbeitenden
Oberfläche
zu bewegen. Alternativ oder ergänzend
kann der wenigstens eine Fräseinsatz
drehantreibbar sein, um die gewünschte
zur Bearbeitung der Oberfläche
erforderliche Relativbewegung zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß weist
der wenigstens eine Fräseinsatz
wenigstens zwei Schlichtschneiden auf, deren Fräs/Schneideigenschaft der zu
bearbeitenden Oberfläche
eine zuvor definierte Rauheit verleihen.
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Dadurch
ist es möglich,
einer Fahrbahnoberfläche
schon bei deren Bearbeitung eine vorgegebene Rauheit kontrolliert
zu verleihen, ohne dass zusätzliche,
der eigentlichen Fahrbahnbearbeitung nachgelagerte Schritte, z.B.
das Aufbringen körnigen Materials,
erforderlich sind. Des weiteren können auf diese Weise die gesetzlichen,
die Griffigkeit von Fahrbahnoberflächen betreffenden Regelungen
erfüllt
werden. Die Griffigkeit kennzeichnet die Wirkung der Rauheit auf
den Reibungswiderstand (Kraftschlussvermögen) zwischen einem Fahrzeugreifen und
der Straßenoberfläche. Somit
kann eine geforderte Griffigkeit eingehalten werden, wenn eine entsprechend
vorgegebene Rauheit mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht wird.
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Des
weiteren sind die Schlichtschneiden aus polykristallinem Diamant
(PKD) oder kubischem Bohrnitrit (CBN) aufgebaut oder umfassen aus
diesen Materialien hergestellte Segmente. Diese Ausführung hat
den Vorteil, dass die Oberflächenbearbeitung
trocken, d.h. ohne Verwendung eines Fräsfluids, vorgenommen werden
kann. Dies ermöglicht es
ferner, anfallendes Fräsgut
einfach abzusaugen. Darüber
hinaus ist hier, im Vergleich zum Fräsen mit herkömmlichen
Fräsköpfen, ein
geringerer Schneiddruck erforderlich, um mit den Schlichtschneiden
die Oberfläche
in gewünschter
Weise zu bearbeiten. Diese führt
unter anderem zu einer kostengünstigeren und
umweltfreundlicheren Oberflächenbearbeitung.
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Der
Fräseinsatz
umfasst auch wenigstens einen Vorschneider, der vor einer Oberflächenbearbeitung
mittels der wenigstens einen Schlichtschneide eine Oberflächenbearbeitung
erlaubt.
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Vergleichbar
zu den Schlichtschneiden ist der wenigstens eine Vorschneider aus
polykristallinen Diamant oder kubischem Bohrnitrit aufgebaut oder
umfasst aus diesen Materialien hergestellte Segmente.
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Vorzugsweise
weisen die Schlichtschneiden einen negativen Spanwinkel in einem
Bereich von –5° bis 20° bezüglich der
Richtung auf, in der sich die Schlichtschneiden relativ zu der bearbeiteten
Oberfläche
bewegen. Wenn beispielsweise der Werkzeughalter gedreht wird, wird
der Spanwinkel der Schichtschneiden relativ zu der tangential zu
dem Werkzeugträger
auftretenden Bewegungskomponente des Fräseinsatzes festgelegt. Bei
Drehung des Fräseinsatzes
selbst kann der Spanwinkel der Schlichtschneiden relativ zu der
Drehrichtung des Fräseinsatzes
festgelegt werden.
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Es
ist vorgesehen, den Fräseinsatz
in Abhängigkeit
davon auszuführen,
in welche Richtung der Fräseinsatz
bei der Bearbeitung bewegt werden soll. So ist es möglich, den
Fräseinsatz
als "rechten" Fräseinsatz
auszuführen,
wenn er bezüglich
der zu bearbeitenden Oberfläche
beim Bearbeiten z.B. eine nach rechts gerichtete Bewegungskomponente
aufweist oder im Uhrzeigersinn bewegt wird. Dementsprechend wäre ein "linker" Fräseinsatz
für Bearbeitungen
mit nach einer links gerichteten Bewegungskomponente oder einer
Bewegung im Uhrzeigersinn geeignet. Hierbei sollen die Bezeichnungen "rechts" und "links" aber nicht auf diese
Bewegungen beschränkt
verstanden werden. Vielmehr bezeichnen "rechts" und "links" Fräseinsätze, die
für unterschiedliche
(z.B. entgegengesetzte) Bearbeitungsbewegungen vorgesehen sind.
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Als
Werkzeugträger
sind Werkzeugträger
in Form eines Planmesserkopfs und eines Zirkularfräsers vorgesehen.
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Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
so ausgelegt, das eine Rauheit erreicht wird, die für eine Griffigkeit
im Bereich von 0,40 μscrim
und 0,7 μscrim
sorgt.
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Neben
dem wenigstens einen derartigen Fräseinsatz ist es möglich, dass
der Werkzeugträger weitere
Fräseinsätze aufweist,
die beispielsweise zur herkömmlichen
Oberflächenbearbeitung
dienen. Beispiel hierfür
umfassen Fräseinsätze, um
die zu bearbeitende Oberfläche
plan oder in einer gewünschten Krümmung abzufräsen, die
zu bearbeitende Oberfläche
zu einer Bearbeitung mittels der wenigstens einen Schlichtschneide
vorzubereiten und dergleichen.
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Die
erfindungsgemäße Fräsvorrichtung
kann auch zwei und mehr Werkzeugträger umfassen.
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Ferner
ist es vorgesehen, den Werkzeugträger mit einem oder mehreren
Fräseinsätzen auszustatten.
Diese können
in Abhängigkeit
davon ausgeführt
sein, in welche Richtung der oder die Fräseinsätze bei der Bearbeitung bewegt
werden sollen. Wenn beispielsweise zwei als Planmesserköpfe ausgeführte Werkzeugträger verwendet
werden, die in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, können Fräseinsätze in entsprechender "rechter" und "linker" Ausführung verwendet
werden. Dies hat den Vorteil, dass anfallendes Fräsgut optimiert
entfernt (z.B. abgesaugt) werden kann.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Werkzeugträger
so verstellbar ausgeführt,
dass er an die Größe und/oder
die Krümmung
der zu bearbeitenden Oberfläche
angepasst werden kann.
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Des
weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Straßenbearbeitungsmaschine,
die eine erfindungsgemäße Fräsvorrichtung
umfasst, und Verfahren zur Bearbeitung von Fahrbahnoberflächen bereit.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Bei
der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, von denen zeigen:
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1A, 1B und 1C schematische Darstellungen
von Fräseinsätzen mit
zwei Schlichtschneiden und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,
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1D eine
Aufsicht auf die in 1A, 1B und 1C dargestellten
Fräseinsätze,
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2A, 2B und 2C schematische Darstellungen
von Fräseinsätzen mit
jeweils einer Schlichtschneide und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,
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2D eine
Aufsicht auf die in 2A, 2B und 2C dargestellten
Fräseinsätze,
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3A, 3B und 3C schematische Darstellungen
von Fräseinsätzen mit
jeweils einer Schlichtschneiden und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen
für eine
Oberflächenbearbeitung in
einer der Oberflächenbearbeitung
mittels der Fräseinsätze von 2A, 2B und 2C entgegengesetzten
Richtung,
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3D eine
Aufsicht auf die in 3A, 3B und 3C dargestellten
Fräseinsätze,
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4A, 4B schematische
Darstellungen von erfindungsgemäßen Ausführungsformen von
Fräseinsätzen mit
jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen,
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4C eine
Aufsicht auf die in 4A und 4B dargestellten
Fräseinsätze,
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5A, 5B und 5C schematische Darstellungen
von weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
von Fräseinsätzen mit
jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen
Befestigungseinrichtungen,
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5D eine
Aufsicht auf die in 5A, 5B und 5C dargestellten
Fräseinsätze,
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6A, 6B schematische
Darstellungen von erfindungsgemäßen Ausführungsformen von
Fräseinsätzen mit
jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen Befestigungseinrichtungen
für eine
Oberflächenbearbeitung
in einer der Oberflächenbearbeitung
mittels der Fräseinsätze von 4A und 4B entgegengesetzten
Richtung,
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6C eine
Aufsicht auf die in 6A und 6B dargestellten
erfindungsgemäßen Fräseinsätze,
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7A, 7B, 7C schematische
Darstellungen von weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Fräseinsätzen mit
jeweils zwei Schlichtschneiden und einem Vorschneider und unterschiedlichen
Befestigungseinrichtungen für
eine Oberflächenbearbeitung
in einer der Oberflächenbearbeitung
mittels der erfindungsgemäßen Fräseinsätze von 5A, 5B und 5D entgegengesetzten
Richtung,
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7D eine
Aufsicht auf die in 7A, 7B und 7C dargestellten
erfindungsgemäßen Fräseinsätze,
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8 eine
schematische Darstellung eines als Walze ausgeführten Werkzeugträgers,
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9A eine
schematische Seitenansicht eines als Planmesserkopf ausgeführten Werkzeugträgers,
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9B eine
schematische Darstellung einer Ansicht des Planmesserkopfes von 9A von
unten,
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10 eine
schematische Darstellung eines mehrere Fräsköpfe umfassenden Werkzeugträgers,
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11A eine schematische Darstellung eines als Fräskette ausgeführten Werkzeugträgers von unten,
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11B eine schematische Darstellung der Fräskette von 11A von der Seite,
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12A eine schematische Darstellung eines als Zirkularfräser ausgeführten Werkzeugträgers von
der Seite, und
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12B eine schematische Darstellung des Zirkularfräsers von 12A von unten.
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Beschreibung
der Figuren
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Die
in 1A, 1B und 1C dargestellten
Fräseinsätze 2 unterscheiden
sich durch als beispielhaft zu verstehende Möglichkeiten, an einem Werkzeugträger befestigt
zu werden. Die in 1A und 1C gezeigten
Befestigungseinrichtungen 4A und 4B, die hier
als in einem Fräseinsatzkörper 6 ausgeformte
Bohrungen mit Innengewinde dargestellt sind, hängen u.a. davon ab, in Verbindung
mit welchem Werkzeughaltertyp der Fräseinsatz 2 verwendet
wird. Der in 1B gezeigte Fräseinsatz 2 kann
mittels einer Klemmverbindung oder dergleichen befestigt werden.
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An
ihrer bei Verwendung einer zu bearbeitenden Oberfläche gegenüberliegenden
Stirnfläche 8 weisen
die Fräseinsätze 2 jeweils
zwei Schlichtschneiden 10 auf. Der Abstand zwischen den Schlichtschneiden 10 eines
Fräseinsatzes 2 hängt u.a.
von der Materialeigenschaft einer zu bearbeitenden Oberfläche, der
beim Fräsvorgang
auftretenden Relativbewegung zwischen den Schlichtschneiden und
der zu bearbeitenden Oberfläche,
der zu erreichenden Rauheit oder Griffigkeit der zu bearbeitenden
Oberfläche
und dergleichen ab. Bei einer zu bearbeitenden Oberfläche, die
als Fahrbahn einer Straße
dient, kann der Abstand zwischen den Schlichtschneiden 10 beispielsweise
so gewählt
werden, dass eine Griffigkeit von 0,46–0,60 μscrim (für Fahrgeschwindigkeiten
zwischen 80 und 40 km/h) bei der Herstellung der Fahrbahnoberfläche erreicht
wird.
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Um
erzeugtes Fräsgut
zu entfernen ist zwischen den Schlichtschneidern 10 eine
quer zur vorgesehenen Bewegungsrichtung des Fräseinsatzes 2 kanalartige
Struktur vorgesehen, die teilweise durch eine Ausnehmung des Körpers 6 gebildet
werden kann.
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Bei
Verwendung wird der Fräseinsatz 2 in
einer der durch die in 1A, 1B und 1C dargestellten
Doppelpfeile angegebenen Richtung relativ zu einer zu bearbeitenden
Oberfläche
bewegt. Relativ zu dieser Bewegungsrichtung, die aufgrund einer
translatorischen Bewegung und/oder einer Drehung des Fräseinsatzes 2 erreicht
werden kann, weisen die Schlichtschneiden 10 einen negativen
Spanwinkel α in
einem Bereich von –5° bis 20° auf.
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Die
Schlichtschneiden 10, deren für eine Bearbeitung einer Oberfläche vorgesehenen
Stirnflächen
in 1C dargestellt sind, sind im Wesentlichen aus
polykristallinem Diamant (PKD) oder kubischem Bohrnitrit (CBN) aufgebaut.
Hierbei ist es vorgese hen, die Schlichtschneiden 10 aus
derartigen Materialien einstückig
und/oder aus Segmenten derartiger Materialien aufzubauen.
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Vergleichbar
zu den in 1A, 1B und 1C gezeigten
Fräseinsätzen 2 unterscheiden sich
die in 2A, 2B und 2C dargestellten Fräseinsätze 2' ist der Art
ihrer Befestigung an einem Werkzeugträger. Für eine seitliche Befestigung
oder eine Befestigung von der Seite, die der Stirnfläche 8' gegenüberliegt,
sind die in 2A und 2C dargestellten
Befestigungseinrichtungen 4A' und 4B' vorgesehen.
Die in 2B dargestellte Ausführungsform
kann mittels einer Klemmverbindung oder dergleichen befestigt werden.
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Die
hier dargestellten Fräseinsätze 2' weisen jeweils
eine Schlichtschneide 10' auf,
die an dem Fräseinsatzkörper 6' an der Seite
angeordnet sind, in der die Fräseinsätze 2' bewegt werden
sollen. Diese vorgesehene Bewegungsrichtung beim Bearbeiten von
Oberflächen
ist in 2 durch die nach links weisenden
Pfeile angedeutet.
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In
den in Bewegungsrichtung hinter den Schlichtschneiden 10' liegenden Bereichen
des Fräseinsatzkörpers 6' ist dessen
Stirnfläche 8' schrägverlaufend,
abfallend gestaltet. Dies ermöglicht
es, erzeugtes Fräsgut
zu entfernen.
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Die
unter Bezugnahme auf die Schlichtschneiden 10 von 1 gemachten Ausführungen gelten ansonsten für die Schlichtschneiden 10' von 2.
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Die
in 3A, 3B und 3C dargestellten
Fräseinsätze 2'' entsprechen den in 2A, 2B und 2C dargestellten
Fräseinsätzen 2' abgesehen davon,
dass ihre vorgesehene Bewegungsrichtung bei Bearbeitung einer Oberfläche der Bewegungsrichtung
der Fräseinsätze 2' von 2A, 2B und 2C entgegengesetzt
ist. Dies ist in 3 durch die nach
rechts gerichteten Pfeile angegeben. Die Fräseinsätze 2'' können als
spiegelbildliche Ausführungen
der Fräseinsätze 2' von 2 betrachtet werden. Dementsprechend gelten
die unter Bezugnahme auf 2 gemachten
Ausführungen entsprechend
für die
in 3 dargestellten Fräseinsätze 2''.
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Im
Folgenden wird auf derart unterschiedlich ausgeführte Fräseinsätze 2' und 2'' als "linke" und "rechte" Fräseinsätze Bezug
genommen, wobei die Bezeichnungen "links" und "rechts" auf unterschiedliche (z.B. entgegengesetzte)
Fräseinsatzbewegungsrichtungen
verweisen.
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Es
ist möglich,
dass die bei "linken" und "rechten" Fräseinsätzen 2' und 2'' verwendeten Schlichtschneiden 10' und 10'' und/oder Vorschneider 12' und 12'' baugleich sind und die richtungsabhängigen Eigenschaften
der Fräseinsätze durch
die Verwendung entsprechender "rechter" und "linker" Fräskörper 6' und 6'' erreicht werden. Ferner ist es möglich, für die Fräseinsätze 2' und 2'' baugleiche Fräseinsätze zu verwenden, wobei die
richtungsabhängigen
Eigenschaften durch Einbau in entsprechender Orientierung (z.B.
in entgegengesetzter Ausrichtung) erreicht werden.
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Vergleichbar
zu den in 1A und 1B gezeigten
Fräseinsätzen 2 unterscheiden
sich die in 4A und 4B dargestellten
erfindungsgemäßen Fräseinsätze 2' durch ihre
Befestigungseinrichtungen 4A' und 4B'. Die erfindungsgemäßen Fräseinsätze 2' weisen ebenfalls
jeweils zwei Schlichtschneiden 10' auf, für die die unter Bezugnahme
auf 1 gemachten Ausführungen
entsprechend gelten.
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Im
Gegensatz zu dem Körper 6 der
Fräseinsätze 2 von 1 ist der Fräskörper 6' der Fräseinsätze 2' vergrößert, um einen erfindungsgemäßen Vorschneider 12' anzuordnen.
Der Vorschneider 12' ist
relativ zu den Schlichtschneiden 10' so angeordnet, dass er in der
in 4 durch die Pfeile angegebenen
Bewegungsrichtung der Fräsvorrichtung
vor den Schlichtschneiden 10' in
Wechselwirkung in einer zu bearbeitenden Oberfläche tritt.
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Der
Vorschneider 12' kann,
vergleichbar zu den Schlichtschneiden 10 und 10' aus GKD oder CDN
bzw. entsprechenden Segmenten ausgebaut sein. Zur Befestigung des
Vorschneiders 12' ist
es vorgesehen, einen Hartmetalleinsatz 14 zu verwenden,
der als Schutz des Körpers 6' im Bereich
des Vorschneiders 12' dient.
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Wie
in 4A und 4B durch
den Abstand A angegeben, erstreckt sich der Vorschneider 12' in geringerem
Maß von
dem Körper 6' als die Schlichtschneiden 10'. Der "Höhenabstand" A hängt, vergleichbar
zu dem Abstand zwischen den Schlichtschneiden 10 und 10', von dem in
diesem Zusammenhang genannten Parametern ab. So kann beispielsweise
bei einer zu bearbeitenden Oberfläche, die als Fahrbahn einer
Straße
dient, der Höhenabstand
A zwischen dem Vorschneider 12' und den Schlichtschneiden 10' beispielsweise
so gewählt werden,
dass eine Griffigkeit von 0,46–0,60 μscrim (für Fahrgeschwindigkeiten
zwischen 80 und 40 km/h) bei der Herstellung der Fahrbahnoberfläche erreicht wird.
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In
dem Bereich zwischen dem Vorschneider 12' und der diesem benachbarten Schlichtschneide 10' ist der Körper 6' mit einer von
dem Vorschneider 12' in
Richtung zu der benachbarten Schlichtschneide 10' schrägverlaufenden
Fläche
ausgestaltet. Dies ermöglicht
es, dass von dem Vorschneider 12' erzeugtes Fräsgut entfernt werden kann.
Zu diesem Zweck ist auch zwischen den Schlichtschneidern 10' eine quer zur
vorgesehenen Bewegungsrichtung des Fräseinsatzes 2' kanalartige
Struktur vorgesehen, die teilweise durch eine Ausnehmung des Körpers 6' gebildet werden
kann.
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Wie
sich aus 4C ergibt, sind der Vorschneider 12' und die Schlichtschneiden 10' in der durch
die Pfeile angegebenen vorgesehenen Bewegungsrichtung des Fräseinsatzes 2' im Wesentlichen fluchtend
zueinander angeordnet. Des weiteren weisen der Vorschneider 12' und die Schlichtschneiden 10' darstellungsgemäß in etwa
gleich große
Stirnflächen
auf. Abweichend von der Darstellung in 2C ist
es vorgesehen, unterschiedlich große Vorschneider 12' und Schlichtschneiden 10' zu verwenden.
So kann beispielsweise ein Vorschneider 12' verwendet werden, der in seiner
Abmessung quer zur vorgesehener Bewegungsrichtung (Pfeil) breiter
als die Schlichtschneiden 10' ist.
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Die
in 5 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen
unterscheiden sich von denen in 4 dargestellten
durch eine in 5B gezeigte Variante zur Klemmbefestigung
an einem Werkzeugträger.
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Des
Weiteren unterscheiden sich die in 5 dargestellten
erfindungsgemäßen Ausführungsformen
durch die Anordnung der Vorschneider 12'. Hier sind die Vorschneider 12' unmittelbar
in den Fräseinsatzkörper 6' eingebracht
und befestigt. Dies erlaubt einen einfacheren Aufbau. Des Weiteren
verhindern die Vorschneider 12', die sich über einen Teil der Stirnfläche erstrecken,
die in der vorgesehenen Bewegungsrichtung weist, eine Beschädigung der Fräseinsatzkörper 6'.
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Ansonsten
gelten die unter Bezugnahme auf 4 gemachten
Ausführungen
für die
in 5 gezeigten Fräseinsätze 2' entsprechend.
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Die
in 6A und 6B dargestellten
erfindungsgemäßen Fräseinsätze 2'' entsprechen den in 4A und 4B dargestellten
Fräseinsätzen 2' abgesehen davon,
dass ihre vorgesehene Bewegungsrichtung bei Bearbeitung einer Oberfläche der Bewegungsrichtung
der Fräseinsätze 2' von 4A und 4B entgegengesetzt
ist. Dementsprechend können
die Fräseinsätze 2'' als spiegelbildliche Ausführung der
Fräseinsätze 2' von 4A und 4B betrachtet
werden. Folglich gelten die unter Bezugnahme auf 4 gemachten
Ausführungen
entsprechend für
die in 6 dargestellten Fräseinsätze 2''.
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Die
in 7A, 7B und 7C dargestellten
erfindungsgemäßen Fräseinsätze 2'' entsprechen den in 5A, 5B und 5C dargestellten
Fräseinsätzen 2'' abgesehen davon, dass ihre vorgesehene
Bewegungsrichtung bei Bearbeitung einer Oberfläche der Bewegungsrichtung der Fräseinsätze 2'' von 5A, 5B und 5C entgegengesetzt
ist.
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Dementsprechend
können
die Fräseinsätze 2'' als spiegelbildliche Ausführung der
Fräseinsätze 2'' von 5A, 5B und 5C betrachtet
werden. Folglich gelten die unter Bezugnahme auf 5 gemachten
Ausführungen
entsprechend für
die in 7 dargestellten Fräseinsätze 2''.
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Zur
Anordnung von Fräseinsätzen in
einer Oberflächenbearbeitungsvorrichtung
(z.B. Straßenbearbeitungsmaschine)
wird eine als Werkzeughalter bezeichnete Halterung verwendet.
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In 8 ist
ein als Walze ausgeführter
Werkzeughalter 20 veranschaulicht, an dessen äußerer Umfangsfläche 22 Fräseinsätze 2 angeordnet
sind (die Bezeichnung "Fräseinsätze 2'' umfasst im Folgenden alle oben
beschriebenen Fräseinsätze 2, 2' und 2''). Wie in 8 durch
den Doppelpfeil angegeben, kann die Walze 22 sowohl im
Uhrzeiger- als auch im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Bei Verwendung
von unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen
Fräseinsätzen 2 ist
es möglich,
die Walze 22 während
einer Oberflächenbearbeitung
in beide Richtungen zu drehen. Demgegenüber sollte die Walze 22 bei
Verwendung von unter Bezugnahme auf 2 bis 7 beschriebenen Fräseinsätzen nun in einer Richtung
gedreht werden, nämlich
in der die Schlichtschneiden 10'/10'' in
der Bearbeitungsebene weisen bzw. der Vorschneider 12'/12'' vor den Schlichtschneiden 10'/10'' in Wechselwirkung mit einer zu
bearbeitenden Oberfläche
tritt.
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Bei
der in 9A und 9B dargestellten Ausführungsform
wird ein Planmesserkopf 30 als Werkzeugträger verwendet.
An der Stirnfläche 32 des
Planmesserkopfs 30, die bei Verwendung einer zu bearbeitenden
Oberflächen
gegenüberliegt,
sind Fräseinsätze 2 angeordnet.
Wie in 9A zu sehen, weist der Planmesserkopf 30 jeweils
benachbart zu den Fräseinsätzen 2 Ausnehmungen 34 auf.
Die Ausnehmungen 34 dienen zur Entfernung von durch die
Fräseinsätze 2 erzeugten
Fräsguts.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Ausnehmungen 34 hinsichtlich der durch den Pfeil
in 9B angegebenen, vorgesehenen Drehrichtung des
Planmesserkopfes 30 jeweils vor einem entsprechenden Fräseinsatz 2 angeordnet.
Dadurch kann sich bei Verwendung erzeugtes Fräsgut vor den Fräseinsätzen 2 in
den Ausnehmung 34 sammeln und entfernt werden. Abweichend
von der dargestellten Ausführung ist
es möglich,
Ausnehmungen jeweils "vor" und "hinter" den Fräseinsätzen 2 anzuordnen.
Dies erlaubt es, den Planmesserkopf 30 in beide Richtungen
zu drehen, ohne den Planmesserkopf 30 und die Fräseinsätze 2 durch
Fräsgut
zu beschädigen.
Vergleichbar zu der Walze 22 ist auch bei dem Planmesserkopf 30 bei Änderung
der Drehrichtung zu berücksichtigen,
ob die Fräseinsätze 2 Vorschneider 12'/12'' aufweisen oder nicht.
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Zur
Bearbeitung größerer Flächen ist
es wie in 10 veranschaulich, vorgesehen,
mehrere Planmesserköpfe 30 anzuordnen.
Wie sich aus dieser Darstellung ergibt, sind die Planmesser 30 versetzt
angeordnet, um eine gleichmäßige Oberflächenbearbeitung
zu erreichen. Dabei kann es, wie dargestellt, Oberflächenbereiche
geben, die von mehreren Planmesserköpfen 30 bearbeitet
werden. Durch eine entsprechende Anordnung bei der Planmesserköpfe 30 relativ
zueinander kann, falls erforderlich oder gewünscht, verhindert werden, das
ein Oberflächenbereich
einer zu bearbeitenden Oberfläche
von mehreren Planmesserköpfen 30 bearbeitet wird.
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Um
zwischen den Planmesserköpfen 30 anfallendes
Fräsgut
zu entfernen, können
die Planmesserköpfe 30 gruppenweise,
abwechselnd, oder dergleichen in unterschiedliche Richtungen gedreht
werden.
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Ein
weiterer Vorteil der in 10 veranschaulichten
Ausführung
besteht darin, dass durch Änderung
der Position der Planmesserköpfe 30 relativ
zueinander unterschiedlich große
Oberflächenbereiche
bearbeitet werden können.
Des weiteren ist es möglich,
die Planmesserköpfe 30 in
vertikaler Richtung (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene von 10)
unterschiedlich anzuordnen oder gesteuert zu positionieren, um beispielsweise
gekrümmte
oder bombierte Oberflächen
optimal bearbeiten zu können.
Die Einstellung der Anordnung der Planmesserköpfe 30 relativ zueinander
sowohl in horizontaler Richtung (d.h. in der Zeichnungsebene von 10) als
auch in vertikaler Richtung kann manuell oder elektrisch/elektronisch
steuert vorgenommen werden. In beiden Fällen können Vorrichtungen, wie z.B. Abstandsmesssysteme,
verwendet werden, um die zur Einstellung erforderlichen Parameter
zu ermitteln.
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Bei
der in 11A dargestellten Ausführung wird
eine Fräskette 40 als
Werkzeugträger
verwendet. Die Fräskette 40 ist
eine um Rollen 42, Räder, Walzen,
oder dergleichen umlaufende Kette, deren durch den Doppelpfeil P1
angegebene mögliche
Bewegungsrichtungen in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu einer
zu bearbeitenden Oberfläche
verlaufen. Die bezüglich
möglicher
Bewegungsrichtungen und Bewegungsrichtungsänderungen unter Bezugnahme
auf vorherige Figuren gemachten Ausführungen gelten hier entsprechend.
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Zur
Bearbeitung einer Oberfläche
wird die Fräskette 6 und
damit die an dieser angeordneten Fräseinsätze 2 bewegt. Dies
kann beispielsweise durch eines oder mehrere der Räder 42 oder
durch ein, in 11A nicht dargestelltes, Antriebsglieds (z.B.
Zahnrad) erfolgen.
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Durch
eine Änderung
der Anordnung der Räder 42 relativ
zueinander in der horizontalen (d.h. Zeichnungsebene von 11A) kann die bearbeitbare Fläche variiert werden. So ist
es beispielsweise möglich,
Oberflächen
mit einer Erstreckung in einer Richtung von bis zu mehreren Metern
(z.B. 6, 10, .... Metern) zu bearbeiten.
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Des
weiteren ist es vorgesehen, die Räder 42 relativ zueinander
in der Vertikalen (d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene von 11A) unterschiedlich anzuordnen oder gesteuert
zu positionieren. Dies kann beispielsweise durch hydraulische, pneumatische,
und/oder elektrische Positioniereinrichtungen erfolgen. Auf diese
Weise kann die in 7 dargestellte Fräsvorrichtung
auf nicht plane Oberflächen angepasst
werden, z.B. gekrümmte
oder bombierte Oberflächen.
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Im
Allgemeinen ist es vorgesehen, die Fräskette 40 mit ihrer
Unterseite (d.h. die Seite der Fräskette 40, die mit
Fräseinsätzen 2 ausgestattet
ist) im Wesentlichen parallel zu einer zu bearbeitenden Oberfläche auszurichten.
Es ist aber auch möglich, wie
in 11B veranschaulicht, die Fräskette 40 so auszurichten,
dass lediglich in bestimmten Bereichen die Fräseinsätze 2 der Fräskette 40 mit
einer zu bearbeitenden Oberfläche
in Wechselwirkung treten. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht
werden, dass die Fräskette 40 bezüglich einer
zur bearbeitenden Oberfläche
O schräg
verlaufend betrieben wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der
in der durch den Pfeil P2 angegebenen Bewegungsrichtung der Fräskette 40 vorne
liegende Bereich derselben die Oberfläche O in einem Bearbeitungsbereich
BB kontaktiert. Demgegenüber
ist der in der durch den Pfeil P2 angegebenen Bewegungsrichtung
dahinter liegende Teil der Fräskette 40 von
der zu bearbeitenden Oberfläche
O beabstandet. Dies hat Vorteile, wenn zu bearbeitende Oberflächen so
gekrümmt
sind, dass eine parallele Ausrichtung der Unterseite der Fräskette 40 erschwert
oder gar nicht möglich
ist. Außerdem
erlaubt eine mit der in 11B vergleichbaren
Führung
der Fräskette 40,
anfallendes Fräsgut hinter
dem Bearbeitungsbereich BB zu entfernen.
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In 12A und 12B ist
ein als Zirkularfräser 50 ausgebildeter
Werkzeugträger
dargestellt. Die einer zu bearbeitenden Oberfläche gegenüberliegende Stirnfläche 8 weist
Vorschneider 12 und Schlichtschneiden 10 auf.
Entgegen der dargestellten Ausführungsform
ist es möglich,
auf die Vorschneider 12 zu verzichten und/oder einzeln
angeordnete Schlichtschneiden 10 oder Schlichtschneiden 10 zu
verwenden, die in Gruppen von zwei und mehr Schlichtschneiden angeordnet
sind. Des Weiteren ist es möglich,
anstelle der in 12B gezeigten Fräseinsätze 2,
einzelne Vorschneider (12) und/oder einzelne Schlichschneiden
(10) zu verwenden. Dies ist in 12B durch
mit Klammern versehenen Bezugszeichen angedeutet.
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Des
Weiteren weist der Zirkularfräser 50 in seiner
im Wesentlichen senkrecht zu der Stirnseite 8 verlaufenden
Umfangsfläche
ausgeformte Nuten, Kanäle
oder dergleichen auf. In diesen sind einzelne oder, wie dargestellt,
mehrere Fräseinsätze 2 angeordnet.
Diese seitlichen Fräseinsätze 2 ermöglichen die
Bearbeitung von Oberflächen,
die im Wesentlichen senkrecht zu einer mit den Vorschneidern 12 und/oder
Schlichtschneiden 10 bearbeitbaren Oberfläche liegen.
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, zusammen mit einer Bearbeitung
einer Straßenoberfläche Randbereiche,
wie z.B. Randsteine, in einem Arbeitsgang zu bearbeiten.
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Entgegen
der in 12 dargestellten Ausführungsform
ist es vorgesehen, einen Zirkularfräser bereitzustellen, der nur
die Fräseinsätze für eine Oberflächenbearbeitung
gegenüber
seiner Stirnfläche 8 oder
nur die in den Nuten, Kanälen
oder dergleichen angeordneten Fräseinsätze aufweist.