DE1627130C - Fräswerkzeug - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug mit einem Verschleißstellen der frei Hegenden, dem Spanflug

drehantreibbaren Grundkörper, in dem mehrere ^: - ausgesetzten Nocken bzw. der Tastrollen vergrößert

Schneidenhalter — in Richtung der Drehachse ge- auf die Bearbeitungsoberflächen übertragen,

sehen — sternförmig angeordnet und wenigstens Ein weiterer prinzipieller und ganz gravierender

angenähert radial verschiebbar gelagert sind, und mit 5 Nachteil ist darin gelegen, daß sich die Zerspanungs-

einem konzentrisch zur Drehachse angeordneten, geometrie während des Schnittes innerhalb eines

am Grundkörper drehbar gelagerten und während weiten Bereiches von positiven auf negative Werte

des Arbeitens des Fräswerkzeuges sich nicht drehen- ändert. Der Schnitt beginnt mit einem stark nega-

den Steuerkörper, der mit den Schneidenhaltern tiven Spanwinkel und einem sehr großen Freiwinkel

zusammenwirkt und diesen eine Relativbewegung ίο und durchläuft eine Stelle mit etwa normal

zum Grundkörper erteilt, wodurch sie auf einem Teil großem Freiwinkel und dem Spanwinkel Null und

ihres Umlaufes mit dem Grundkörper mit dem der endet mit starkem positivem Spanwinkel und dem

Schneidenkante zugekehrten Teil des Schneiden- Freiwinkel nahezu gleich Null. Diese Änderung der

halters, eine etwa geradlinige und tangential zum Schneidengeometrie beeinträchtigt empfindlich das

Grundkörper verlaufende Bewegung ausführen zum 15 Bearbeitungsergebnis hinsichtlich Oberflächengüte,

spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken. zulässiger Schnittgeschwindigkeit, Zerspanungsvolu-

Die allgemein üblichen Zerspanungsverfahren für men und Schneidenstandzeit. Die Schneidenform Verzahnungen~beruhen entweder auf dem Prinzip und die sonstigen Werte des Zerspanungsvorganges des Stoßens oder auf dem Prinzip des Fräsens. Das können nicht optimal auf den Werkstückwerkstoff Stoßverfahren hat den Nachteil, daß sich das Werk- 20 abgestimmt werden, sondern es müssen mit Rückzeug in wechselnder Richtung bewegt und daß hier- sieht auf die genannten Einflüsse Kompromisse gebei große Kräfte im Triebwerk und unausgeglichene schlossen werden, die das Gesamtergebnis empfind- Γ< Massenmomente auftreten, die besonders bei hohen lieh beeinflussen: ' V Schnittgeschwindigkeiten zu Schwierigkeiten führen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile Außerdem stellt der Leerhub des Werkzeuges berm 25 der bekannten Zerspanungswerkzeuge zu beseitigen, Rückgang eine Verlustzeit dar. Beim Fräsen dagegen insbesondere auf Grund eines sicheren Formschlusses kann nur eine geringe spezifische Schnittleistung und auf Grund eines dynamisch günstig gestalteten erzielt werden, da der Vorschub von der zulässigen Bewegungsablaufes, hohe Schnittfolgen eines gerad-Größenordnung der durch die Kreisbewegung des linigen Schnittes mittels eines umlaufenden Werk-Fräsers und dessen Vorschub entstehenden Polygone 30 zeuges zu ermöglichen, welches dem rauhen Betrieb abhängig ist Der sich beim Fräsen bildende Komma- anhaltend gewachsen ist; die Aufgabe besteht also Span ist bei Senkrechtstellung der Schneide zum in der Angabe -eines· -Werkzeuges, das die Vorteile Werkstück praktisch gleich Null, d. h., daß die Werk- ,. des Stoßens und des Fräsens in sich vereinigt, ohne zeugschneide eine kurze Teilstrecke des Schnittweges ' ihre Nachteile aufzuweisen. Gemäß der Erfindung über das Werkstück gleitet bzw. treibt, wodurch an 35 wird, ausgehend von dem Werkzeug der eingangs der Schneide Abrieb und hohe Erwärmung entstehen. genannten Art, zur Lösung der Aufgabe vorge-Außerdem ist das zerspante Volumen mit Rücksicht schlagen, daß die Schneidenhalter zum Zweck ihrer auf seine geometrische Form nur gering. radialen Verschiebbarkeit in im Grundkörper mit zu

Es ist durch die britische Patentschrift 992 639 ein dessen Achse paralleler Achse drehbar gelagerten umlaufendes Zerspanungswerkzeug bekannt, wie es 40 Kulissen geführt-" sind und jeweils an den Exzentereingangs beschrieben wurde. Mit diesem Werkzeug zapfen einer Exzenterwelle angelenkt sind, die ebenkann zwar möglicherweise eine höhere Spanfolge als'·■ "'falls mit zur Grundkörperachse paralleler Achse beim Stoßen erzielt werden, jedoch kann es die ge- drehbar im Grundkörper gelagert sind und jeweils stellten Anforderungen an hohe Spanfolge bei gleich- über ein auf ihnen befestigtes Zahnrad in Zahnzeitig hoher Betriebssicherheit auf Grund der im 45 eingriff mit einem im Steuerkörper fest angeordneten prinzipiellen dieser Konstruktion liegenden Nachteile Innenzahnkranz stehen,
nicht erfüllen. Die zusätzliche relative Bewegung der Messer zum

Bei dem vorbekannten Werkzeug sind im Grund- Grundkörper ist also dadurch erreicht, daß im

körper in Kulissen radial gleitbare, durch Federkraft Grundkörper zu jedem Messer ein Zahnrad um eine

nach innen gedrückte Messerhalter vorgesehen, die 50 zur Achse des Grundkörpers parallele Achse drehbar

über Tastrollen die Bahn eines am stillstehenden gelagert ist, das nach Art eines Planetenrades in

Steuerkörper angeordneten, sich über den ganzen einen zum Messerträger konzentrischen ortsfesten

Umfang erstreckenden Nockens entlangfahren, wobei Innenzahnkranz eingreift, und daß ferner jede

der Nocken so ausgebildet ist, daß die Schneide ein Messerhalterung an dem zugehörigen Planetenrad

Stück lang gerade geführt wird. Durch die zentripetale 55 mittels eines Kurbelzapfens, d. h. mittels eines außer-

Federanpressung des Messerhalters bei dem be- halb der Achse des Planetenrades liegenden Zapfens

kannten Werkzeug mittels Federn über Tastrollen angelenkt und andererseits in einer im Messerkopf

an die Nockenbahnen ist lediglich in zentripetaler drehbar gelagerten Kulisse geführt ist.

Richtung ein Formschluß, in zentrifugaler Richtung Durch eine solche Ausbildung des Fräswerkzeuges

jedoch ein Kraftschluß zwischen Messerhalter und 60 wird erreicht, daß die Relativbewegung der Messer-

Bewegungserzeugender hergestellt, der bei steigender schneiden über eine Teilstrecke ihrer Bewegungsbahn

Fliehkraft auf Grund zunehmender Drehzahl und auf zu einer Geraden oder einer angenäherten Geraden ·

Grund der begrenzten Kraft der im Innern des wird. Dadurch entsteht eine Stoßbewegung der

Messerhalters plazierbaren Feder aufgehoben wird, Messer zum Werkstück, wobei die Messer im übrigen

d.h., für hohe Schnittfolge ist das vorbekannte Werk- 65 aber genau wie bei einem bekannten Fräskopf der

zeug nicht geeignet. Im übrigen werden gegenseitige Reihe nach kontinuierlich in die entstehende Lücke

Justageungenauigkeiten der beiden rechts und links geführt werden, so daß praktisch kein Leerhub mehr

des Werkzeuges angeordneten Nockenbahnen und vorhanden ist, wie z. B. beim Stoßen. Der sich dabei

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bildende Span hat im Gegensatz zum herkömmlichen fach herzustellendem nachzuschleifendem Zahn-Fräsen über die gesamte Lückenbreite, z.B. beim Stangenprofil erzeugt.

Teilverfahren oder beim Wäizverfahren, zum Her- Eine individuelle Hankenformkorrektur wird mitstellen von Zahnrädern einen konstanten Querschnitt. tels gesteuerter Verstellung des Kulissendrehpunktes Außerdem wird dadurch die Wärmebelastung der 5 erreicht

Werkzeugschneide geringer als beim Fräsen, obwohl Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausfüh-

das pro Zeiteinheit zerspante Volumen größer ist. rungsform wird der Messerkopf als Hohlring aus-

Im Gegensatz zum vorbekannten Werkzeug besteht gebildet, in dem die Messer so angeordnet sind, zwischen den die Bewegung erzeugenden und über- daß sie nach innen zeigen. In dieser Ausführungstragenden Teilen ein großflächiger Formschluß, der io form, in der der Messerkopf ein feststehendes oder zudem völlig im geschützten Innern des Werkzeuges sich drehendes Werkstück umkreist, eignet sich die angeordnet ist. Ein geringfügiger Verschleiß der Erfindung besonders zum Herstellen von Polygon-Berührungsteile wird sich daher allenfalls nach sehr wellen auf der Drehbank; dabei kann statt mit einer langer Betriebsdauer einstellen und wird sich über- Hypozykloide auch mit einer Perizykloide oder mit dies auf die Arbeitsgenauigkeit nur ganz unbedeutend 15 einer Epizykloide gearbeitet werden,
auswirken. Auf Grund der stetigen und stoßfreien Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem

Führung der Messerhalter werden die dynamischen Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt _s Kräfte geringer und die zulässigen Drehzahlen höher Fig. 1 einen Achsschnitt durch einen Messerkopf

sein und das Werkzeug wird ein geringeres Geräusch mit drei Messern und
entwickeln. - 20 Fig. 2 einen achssenkrechten Schnitt gemäß der

Vor allem aber wird bei dem erfindungsgemäßen LinieH-II in Fig. 1.

Fräswerkzeug der im Eingriff befindlichen Schneide Das Fräswerkzeug weist einen Grundkörper auf,

während des Schnittvorganges eine der Rotation des der aus zwei gleichachsig miteinander verbundenen, ganzen Werkzeuges entgegengesetzte Drehung erteilt, aber gegeneinander im Stillstand verdrehbaren was neben der Geradführung der Schneidenkante den -25 trornmelfönnigen Teilen 1 und dem Ergänzungsentscheidenden Vorteil hat, daß die Schneiden- und stück la besteht. Im Grundkörper ist eine der Anzahl Zerspanungsgeometrie sich während des Schnittes von Messern entsprechende Anzahl von Zahnnur ganz geringfügig ändert. Dies wiederum hat zur rädern 2 parallelachsig zum Fräswerkzeug und Folge, daß auf Grund der konstanten Zerspanungs- gleichmäßig über den Umfang Verteilt drehbar gewerte diese optimal auf den zu zerspanenden Werk- 30 lagert. Die Zahnräder 2 greifen in ein innen verstoff ausgelegt werden können und hinsichtlich Ober- zahntes Rad 3 (Steuerkörper) ein, das ortsfest angeflächengüte, Standzeit, Schnittgeschwindigkeit oder ordnet ist. An der Welle 14 der Zahnräder 2 ist ein Zerspanungsvolumen optimale Ergebnisse erreicht ebenfalls achsparalleler Exzenterzapfen 4 befestigt, werden können. auf dem der Schneidenhalter 5 für je ein Messer 9

Ein besonderer weiterer Vorteil einer Ausführung 35 drehbar gelagert ist. Außerdem wird der Schneidendes Fräswerkzeuges gemäß der Erfindung besteht halter 5 in der im Ergänzungsstück la drehbar gedarin, daß infolge seiner besonderen Wirkungsweise lagerten Führungsbahn (Kulisse) 7 geführt, die ihrerdie für den jeweiligen Werkstoff maximal zulässige, seits um den achsparallelen Zapfen 8 drehbar ist. während des Schneidvorganges auftretende Schnitt- Infolge der Umdrehungen, die der Kurbelzapfen 4 geschwindigkeit nur einen Bruchteil der Messer- 40 macht, werden bei der Drehung des Fräswerkzeuges geschwindigkeit außerhalb des Werkstückeingriffs die Schneidenhalter 5 in radialer Richtung verschobeträgt, daß also — mit anderen Worten — mit ben unter gleichzeitiger Pendelung um den Zapfen 8. wesentlich höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten Das Messer 9 ist in bekannter Weise in dem Schneides Messerkopfes gearbeitet werden kann, ohne daß denhalter 5 einstellbar und austauschbar festgedie zulässige Schnittgeschwindigkeit überschritten 45 klemmt. Der Antrieb des Fräswerkzeuges erfolgt wird. über die an dem Grundkörper 1 angeflanschte Keil-

Die Erfindung läßt sich noch in der Weise aus- riemenscheibe 13.

bauen, daß die Schneidebene der Messer in beliebi- Das Übersetzungsverhältnis der im Eingriff begem Winkel zur Aufspannebene eingestellt werden findlichen Zahnräder 2 und 3 sowie die Radienverkann. Hierzu genügt es, bei der obengenannten 50 hältnisse des Exzenterzapfens 4 zum Drehpunkt des Ausführungsform des Verstellmechanismus für die Zahnrades 2 im Messerträger 1 sind so ausgelegt, Messer, den während des Betriebes feststehenden daß der Mittelpunkt des Exzenterzapfens 4 über eine Innenzahnkranz um einen bestimmten Winkel ver- Teilstrecke der entstehenden Hypozykloide eine Gedrehbar anzuordnen und durch entsprechende Ver- rade wird. Der Schneidenhalter 5 wird vom Exzenterdrehung im Stillstand den Winkel einzustellen. 55 zapfen 4 sowie im Drehpunkt 8 von der Kulisse 7 so

In einfacher Weise läßt sich außerdem eine Ver- aufgenommen, daß der Weg der Spitze 10 des Mesänderung der Winkelstellung zur Schneidebene bzw. sers zu der Kreisbahn des Grundkörpers 1, im Beeine Veränderung des Spanwinkels erzielen, indem reich der zu zerspanenden Lücke, eine Tangente die Drehachse der drehbar gelagerten Kulisse in bildet. Die Zeichnung zeigt den tangentialen Weg der Umfangsrichtung verschiebbar ausgebildet wird. Die 60 Messerspitze von dem Punkt 11, bei entsprechender so erzielbare Spanwinkeländerung der Messer bedingt Verdrehung des Fräswerkzeuges in Pfeilrichtung zum bei gegebenem Eingriffswinkel der Messer einen Punkt 12, wobei der Span- und der Freiwinkel des geänderten Eingriffswinkel der zerspanten Lücke. Messers konstant bleibt.

Die Erfindung ist im besonderen zur vorteilhaften Durch Verdrehen des feststehenden Steuerkörpers

Fertigung von geradverzahnten oder schrägverzahn- 65 und des innenverzahnten Rades 3 um einen gewissen ten Zahnrädern im Wälzverfahren geeignet. Infolge Winkelbetrag kann die Schneidebene des Messers der geradlinigen Stoßbewegung wird die Evolvente in jeden beliebigen Winkel zur Aufspannebene des der Flanken in Hüllschnitte der Werkzeuge mit ein- Werkstückes gebracht werden.

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·· Durch Verdrehen des Ergänzungsstückes Ια gegenüber dem Grundkörper 1 kann außerdem eine Veränderung der Winkelstellung zur Schneidebene -bzw. eine Veränderung des Spanwinkels erreicht werden. Diese Spanwinkeländerung der Messer bedingt einen geänderten Angriffswinkel der zerspanten

■ Lücke bei gegebenem Eingriffswinkel der Messer.

Das umlaufende Fräswerkzeug ist folgendermaßen zu benutzen: Der links aus dem Werkzeug herausragende Zapfen, der mit dem Hohlzahnrad 3 ver-

■ bunden ist, ist ortsfest, aber in Umfangsrichtung verstellbar festgeklemmt. Der rechts aus dem Werkzeug ' herausragende Zapfen ist drehbar in einer gehäusefesten Wand gelagert, um eine saubere Lagerung des Werkzeugs über eine breitere Basis zu gewährleisten.

• Der Antrieb des Werkzeugs erfolgt über einen Keilriemen, kann aber auch z.B. über den rechten ■Zapfen des Werkzeugs erfolgen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fräswerkzeug mit einem dfehantreibbaren Grundkörper, in dem mehrere Schneidenhalter — in Richtung der Drehachse gesehen — sternförmig angeordnet und wenigstens angenähert radial verschiebbar gelagert sind, und mit einem konzentrisch zur Drehachse angeordneten, am :

• Grundkörper drehbar gelagerten und während des Arbeitens des Fräswerkzeuges sich nicht drehenden Steuerkörper, der mit den Schneidenhaltern zusammenwirkt und diesen eine Relativ-Bewegung zum Grundkörper erteilt, wodurch sie auf einem Teil ihres Umlaufes mit dem Grundkörper mit dem der Schneidenkante zugekehrten Teil eine etwa geradlinige und tangential zum Grundkörper verlaufende Bewegung ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidenhalter (5) zum Zwecke ihrer radialen Verschiebbarkeit in im Grundkörper (1, la) mit zu dessen Achse paralleler Achse (8) drehbar gelagerten Kulissen (7) geführt sind und jeweils an den Exzenterzapfen (4) einer Exzenterwelle (14) angelenkt sind, die ebenfalls mit zur Grundkörperachse paralleler Achse drehbar im Grundkörper gelagert sind und über ein auf ihnen angeordnetes Zahnrad (2) in Zahneingriff mit einem im Steuerkörper (3) fest angeordneten Innenzahnkranz stehen.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkmittelpunkt (8) der Kulissen (7) in Umfangsrichtung gegenüber der Achse (14) der Planetenräder (2) verschiebbar angeordnet ist.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen als Hohlring mit radial nach innen in den vom Hohlring umschriebenen Kreis ragenden und arbeitenden Messern ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen