DE1627131B2 - Mit auswechselbaren messern bestuecktes fraeswerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit auswechselbaren Messern bestücktes Fräswerkzeug, auf dessen Grundkörper eine Mehrzahl von Segmentstücken mit Hilfe von diese an ihren Stirnseiten in Umfangsrichtung umfassenden Ringen befestigt sind, wobei die Messer in je einer etwa radial mit Bezug auf den Grundkörper verlaufenden Ausnehmung der Segmentstücke befestigt sind.

Bei einem bekannten Fräswerkzeug der genannten Art sind die Messer einzeln auf keilförmigen Segmentstücken befestigt. Mit den Stirnseiten der Segmentstücke arbeiten Ringe von keilförmigem Querschnitt zusammen, die ihrerseits von auf den Grundkörper aufgeschraubten Schraubringen beaufschlagt werden. Soll ein Messer ausgewechselt werden, muß mindestens einer der Schraubringe so weit zurückgeschraubt werden, daß das zugehörige Segmentstück aus seiner Lage zwischen den beiden Ringen entfernt werden kann. Beim Auswechseln eines einzelnen Messers werden daher auch alle Segmentstücke der nicht auszuwechselnden Messer gelockert (britische Patentschrift 557 591).

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fräswerkzeug der genannten Art zu schaffen, bei dem das einzelne Messer unabhängig von den anderen auf dem Fräswerkzeug angeordneten Messern ohne großen Zeitaufwand eingestellt und gespannt werden kann, wobei ein für Genauigkeitsarbeiten erforderlicher Gütegrad des Fräswerkzeuges gewährleistet sein soll. Weiterhin wird angestrebt, daß das durch seinen Arbeitseinsatz abgestumpfte Messer jeweils nur entsprechend seiner Verschleißphase nachgeschliffen zu werden braucht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Messer in ihren Aufnahmen durch unmittelbar auf sie einwirkende, von außen betätigbare Druckstücke radial oder radial und axial zum Grundkörper einstellbar sind, wie bei Fräswerkzeugen bekannt, wobei die als Kolben ausgebildeten Druckstücke in den Segmentstücken angeordnet und von einer Stirnseite des Fräswerkzeuges aus hydraulisch beaufschlagbar sind, und daß zum Spannen der Messer ein weiteres als Kolben ausgebildetes, von einer Stirnseite des Fräswerkzeuges aus hydraulisch betätigbares, auf die radial zum Grundkörper verlaufende Fläche des Messers wirkendes- Druckstück, wie bei Fräswerkzeugen bekannt, in jedem Segmentstück angeordnet ist, wobei das Druckstück von einem Segmentstück aus auf das Messer des benachbarten Segmentstückes einwirkt.

Es ist bereits bekannt, bei einem Fräswerkzeug die einzelnen in einer Aufnahme im Grundkörper gelagerten Schneidmesser von außen einstellbar zu machen. Zu diesem Zwecke sind in zwei sich senkrecht zueinander erstreckenden, im wesentlichen zylindrischen Ausnehmungen zwei zusammenarbeitende Befestigungsstücke angeordnet, mit deren Hilfe die Höhe der aus der Stirnfläche und der Umfangsfläche herausragenden Teile der Messer einstellbar ist und mit deren Hilfe die Messer in der eingestellten Lage feststellbar sind. Die Verschiebung und Festlegung der beiden die Ausnehmung zur Aufnahme des Messers bestimmenden Befestigungsstücke erfolgt mittels dreier Einstellschrauben, so daß das Fräswerkzeug auf komplizierte Weise auf den Fräsgang vorbereitet werden muß (britische Patentschrift 858 090).

Weiterhin ist ein Messerkopf mit keilförmigen Einsatzstücken und darin eingelegten Spannkörpern bekannt, die auf die auswechselbaren Messer einwirken. Die Spannkörper und die Messer sind auf den einander zugekehrten Seiten mit Schrägrillen versehen, durch deren axiale Verschiebung eine Feineinstellung der Messer möglich ist; zwischen Spannkörper und Messer kann auch gegebenenfalls eine beidseitig mit Schrägrillen versehene Spannschiene zwischengeschaltet werden. Der einzelne Spannkörper wird

ίο hydraulisch in Richtung auf das festzuspannende Messer beaufschlagt, während das einzelne Messer durch Einstellschrauben auf mechanische Weise einstellbar ist. Das hydraulische Spannen erfolgt in zwei Stufen, indem zunächst vor der Grobeinstellung der Messer ein niedriger Spanndruck und nach dem Einstellen der endgültige Spanndruck aufgebracht wird. Das Spannen und Einstellen erfolgt also bei diesem Messerkopf mit Hilfe von zwei verschiedenen Systemen (deutsche Auslegeschrift 1 046 862).

Bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug wird also das einzelne Messer zwischen zwei benachbarte Segmentstücke eingelegt und dort eingestellt und danach festgespannt. Sowohl das Einstellen als auch das Spannen erfolgt auf hydraulischem Wege. Da sowohl die Einstell- als auch die Spannvorrichtung von einer Stirnseite des Fräswerkzeuges aus betätigbar sind und da die Messer einfach zwischen zwei Segmentstücken festlegbar sind, ist es möglich, daß das Fräswerkzeug gemäß der Erfindung mit einer außerordentlich hohen Messerzahl bei kleinem Durchmesser ausgerüstet werden kann, wodurch sich die Zerspanungseigenschaften des Werkzeuges, insbesondere in bezug auf hochwertige, zu zerspanende Werkstoffe, wesentlich verbessern.

Beim Auswechseln eines einzelnen Messers werden die auf dem Grundkörper befestigten Segmentstücke nicht mehr gelockert, sondern bleiben mit Hilfe der sie umspannenden, vorzugsweise aufgeschrumpften Ringe fest und unverrückbar miteinander verbunden.

Damit verändern sich die von den Segmentstücken begrenzten Ausnehmungen zur Aufnahme der einzelnen Messer nicht, so daß ihre im wesentlichen radial verlaufenden Flächen als Führungsflächen beim Einstellvorgang und die eine Fläche als Gegenfläche beim Spannen dienen können. Es braucht also nicht mehr^- auf die Gleichmäßigkeit der einzelnen Messer hinsichtlich ihrer Längen-, Breiten- und Dikkenabmessungen geachtet zu werden, lediglich müssen die Messer bezüglich der Formen ihrer Schneidkanten übereinstimmen. Die Unterschiede in den Abmessungen werden durch unterschiedliche Verschiebewege der Kolben ausgeglichen, wenn das Fräswerkzeug zum Einstellen der Messer in einen Zentrierring eingebracht worden ist, damit die Einstellkanten der Messer auf der Zentrierinnenfläche des Zentrierringes aufsetzen können.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die Stellvorrichtungen und die Spannvorrichtung jedes Segmentstückes für sich getrennt betätigbar.

Die Einzeleinstellung und die Einzelklemmung der Messer eignen sich insbesondere für normale Profilfräser oder Messerköpfe.

Vorzugsweise sind in jedem Segmentstück jeweils mittels einer Schraube von Hand betätigbare Druckerzeugerkolben zur Erzeugung des hydraulischen Druckes für die Beaufschlagung des Kolbens der Spannvorrichtung und der Kolben der Stellvorrichtungen angeordnet, wobei jede Schraube auf den zu-

geordneten Druckerzeugerkolben in Druckrichtung über eine Kugel und in Richtung einer Druckentlastung mittels eines Gliedes wirkt, das mit dem Druckerzeugerkolben in axial fester, jedoch drehbarer Verbindung steht. Mit dieser Anordnung werden auf einfachste Weise die für das Einstellen und das Feststellen erforderlichen hydraulischen Drücke erzeugt.

Es empfiehlt sich, daß das hydraulische System zui Beaufschlagung des Kolbens der Spannvorrichtung durch einen Kraftspeicher, insbesondere eine Feder, belastbar ist. Während der Einstellkolben das Messer während des Einstellvorganges nur gegen den Zentrierring drücken muß, damit das Messer eine definierte Lage erreicht, muß es der Spannkolben so fest gegen das zugeordnete Segmentstück pressen, daß bei Rotation und Fräsarbeit unter allen Umständen ein Hinausschleudern des Messers vermieden wird. Das Hinausschleudern kann aber nur dann auftreten, wenn die hydraulische Spannvorrichtung Leckverluste erleidet. Durch die Leckverluste könnte ein Druckabbau in der Spannvorrichtung erfolgen, so daß die von dem Spannkolben ausgeübte Spannkraft für ein sicheres Halten des Messers nicht mehr ausreicht.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Messer mittels eines durch eine Feder belasteten Gliedes in ihrer Lage lösbar festgehalten sind. Beim Auswechseln der Messer verhindert diese Einrichtung ein Herausfallen der Messer bei nicht beaufschlagter Spannvorrichtung. Ohne daß die Gefahr besteht, daß die Messer wieder herausfallen, können zunächst alle Messer ausgewechselt werden, bevor das Fräswerkzeug in den Zentrierring eingelegt wird.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Stellvorrichtung zwei Kolben aufweist, von denen der eine Kolben das Messer im wesentlichen in axialer Richtung und der andere Kolben im wesentlichen in radialer Richtung einstellt. Eine derartige Stellvorrichtung läßt sich mit besonderem Vorteil beim Einstellen und Spannen der Messer eines Stirnfräswerkzeuges verwenden.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Zeichnungen Ausführungsbeispiele dargestellt, und es zeigt

F i g. 1 einen Teil einer Ansicht eines messerbestückten Profilfräswerkzeuges mit Zentriereinrichtung,

F i g. 2 den Schnitt AA durch das Spannsystem der Messer des in Fig. 1 dargestellten Profilfräsers,

Fig.3 den Schnitt&8 durch das Einstellsystem der Messer des Profilfräsers der F i g. 1,

Fig.4 einen Teil des Querschnittes der zweiteiligen Zentriereinrichtung mit dem Profilfräser der Fig.1,

Fig. 5 einen Teil einer Ansicht eines messerbestückten Abwälzfräsers mit Zentriereinrichtung,

Fig. 6 den Schnitt CC durch das Spannsystem der Messer des Abwälzfräsers der F i g. 5,

F i g. 7 den Schnitt DD durch das Einstellsystem der Messer und durch die zweiteilige Zentriereinrichtung des Abwälzfräsers der F i g. 5,

F i g. 8 einen Teil einer Ansicht eines messerbestückten Stirnfräswerkzeuges mit Zentriereinrichtung,

F i g. 9 den Schnitt EE durch das Spannsystem der Messer des Stirnfräsers der F i g. 8,

F i g. 10 den Schnitt FF durch das Einstellsystem der Messer und durch die zweiteilige Zentriereinrichtung des in F i g. 8 dargestellten Stirnfräswerkzeuges. In den F i g. 1 bis 4 wird als erstes Ausführungsbeispiel ein messerbestücktes Zahnform-Fräswerkzeug mit Zentriereinrichtung und mit Einstell- und Spannsystem erläutert Die F i g. 1 zeigt den Grundkörper 1, an dessen Umfang Segmente 2 mittels Ringen 3 so angebracht sind, daß ein scheibenförmiger Messerkopf gebildet wird. Ein seitliches Verschieben

ίο der Segmente 2 auf dem Grundkörper 1 wird außer durch die Schrumpfspannung der Ringe 3 durch ringförmige Paßfedern38 (Fig.2 und 3) verhindert. Von diesen Segmenten 2 sind die je nach Erfordernis nach Kopf- und Seitenschneiden aufgeteilten Messer 4 aufgenommen und von dem in jedem Segment 2 vorhandenen, hydraulisch betätigten Spannkolben 5 fest in der gegenüberliegenden Messeraufnahme 6 gehalten. Der Spannzylinder 7 steht durch die Bohrung 8 mit der Zylinderbohrung 9 in Verbindung.

Die Einstellung eines Messers 4 in den Zentrierring 10 erfolgt durch den Einstellkolben 11, der mit seiner Zylinderbohrung 12 mit der Bohrung 13 des Druckkolbens28 (Fig.3) verbunden ist. Nach Einlegen der einzelnen Messer 4 in die Aufnahmen 6 bei entspanntem Kolben 5 wird das Herausfallen der Messer 4 durch die Sicherung 14 verhindert. Diese Sicherung 14 besteht aus einer in einer Bohrung 15 aufgenommenen und unter dem Druck einer Feder 16 stehenden Kugel 17.

Aus Fig.2 ist das Hydrauliksystem für das Spannen der Messer ersichtlich. Der mit dem Kolben 18 erzeugte Druck, dessen Verstellung durch die Spannschraube 19 mittels Kugel 20 für Last und mittels Mitnahme 21 für Entlastung erfolgt, wird durch eine selbstdichtende, zähflüssige pastenähnliche Masse 22, die durch die öffnung 23 eingefüllt ist, durch die Bohrung 8 zum Spannzylinder, 7 auf den Spannkolben 5 übertragen. Auf derselben Achse 24 des Druckkolbensie, jedoch in entgegengesetzter Richrung wirkend, liegt der Kolben 25 zum Druckausgleich für das hydraulische Spannsystem. Dieser Ausgleichskolben 25 nimmt ein Federpaket 26 auf, das durch die Verschlußschraube 27 vorgespannt ist.
Die Fig. 3 zeigt das Hydrauliksystem für das Einstellen der Messer. Mit dem Kolben 28 wird Druck erzeugt, der mittels selbstdichtender, zähflüssiger, pastenähnlicher Masse 22 durch die Bohrung 12 auf den Einstellkolben 11 übertragen wird. Die Verstellung des Druckkolbens 28 erfolgt durch Drehung der Spannschraube 29. Bei Druckerzeugung wird die Kraft auf den Druckkolben 28 über die Kugel 30 übertragen, und bei Entlastung wird der Druckkolben 28 über die Mitnahme 31 zurückgenommen. Der Einstellkolben 11 wirkt auf das Messer 4, das dann in die Innenform 32 des Zentrierringes 10 gedrückt wird.

In Fig.4 wird die Zentriereinrichtung dargestellt. Der Zentrierring 10 besteht aus zwei Hälften, um mit seiner Innenform 32 die deckungsgleiche Außenkontür 33 des Profilfräsers umschließen zu können. Die zusammengesetzten Ringhälften 10 zentrieren sich in radialer Richtung durch die Ringflächen 34 und in axialer Richtung durch die Planflächen 35. In dieser Zentriereinstellung wird der Ring 10 axial durch eine drehbare Klemmeinrichtung 36 in der Ringnut 37 fixiert.

In den Fig.5 bis 7 wird als zweites Ausführungsbeispiel ein messerbestückter Abwälzfräser mit Zen-

kolben 94 wirken in radialer Richtung direkt und in axialer Richtung indirekt über das in der Nut 119 geführte keilförmige Parallelstück 120 auf die Messer 84, die dann zwangläufig in die Innenform 112 des Zentrierringes 93 gedrückt werden. Der Zentrierring 93 besteht aus zwei Hälften, um mit seiner Innenform 112 die deckungsgleiche Außenkontur 113 des Stirnfräsers umschließen zu können. Die zusammengesetzten Ringhälften 93 zentrieren sich in radialer Richtung durch die Ringfläche 114 und in axialer Riehtung durch die Planfläche 115. In dieser Zentrierstellung wird der Ring 93 axial durch eine drehbare Klemmeinrichtung 116 in der Ringnut 117 fixiert.

Neben der Vereinfachung und Beschleunigung des Einstell- und Spannvorganges erreicht das erfindungsgemäße Fräswerkzeug einen außerordentlich hohen Gütegrad. Um bei der Bearbeitung eines Werkstückes eine hohe Oberflächengüte zu erreichen, muß das Werkzeug mit hoher Rund- und Planlauf- bzw. Steigungsgenauigkeit ausgebildet sein. Bei den bekann- ao ten, mit einstellbaren Messern versehenen Fräswerkzeugen war ein derartig hoher Gütegrad und damit eine hohe Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstückes nicht erreichbar, wie sie mit Fräswerkzeugen erreicht wird, deren Messer im eingebauten Zustand auf einer SpezialSchleifmaschine scharf geschliffen werden. Solche Schleifmaschinen können Messerkopfschleifmaschinen oder Abwälzfräserschleifmaschinen sein. Derartige Schleifmaschinen bedingen hohe Betriebskosten solcher Maschinen geschliffener Fräswerkzeuge.

Bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug, dessen Messer im nicht eingebauten Zustand geschliffen werden, sind die geringen Betriebskosten der Fräswerkzeuge mit nach einer Lehre einstellbaren Messern gegeben, andererseits wird aber eine Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstückes erreicht, wie sie bei Fräswerkzeugen erzielt wird, deren Messer im eingebauten Zustand geschliffen worden sind. Dieser hohe Gütegrad wird dadurch erreicht, daß durch die mittels der Befestigungsringe unverrückbar auf dem Grundkörper befestigten Segmentstücke und die hydraulischen Einstell- und Spannvorrichtungen bei Einbringen des Fräswerkzeuges in einen Zentrierring eine äußerst genaue und sichere Einstellung des Messers erzielt wird. Der hohe Gütegrad ist reproduzierbar, auch wenn einzelne Messer zum Nachschliff auf einfachen Schleifmaschinen ausgebaut worden sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mit auswechselbaren Messern bestücktes Fräswerkzeug, auf dessen Grundkörper eine Mehrzahl von Segmentstücken mit Hilfe von diese an ihren Stirnseiten in Umfangsrichtung umfassenden Ringen befestigt sind, wobei die Messer in je einer etwa radial mit Bezug auf den Grundkörper verlaufenden Ausnehmung der Segmentstücke befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (4,44,84) in ihren Aufnahmen durch unmittelbar auf sie einwirkende, von außen betätigbare Druckstücke (11, 51,54) radial oder radial und axial zum Grundkörper (1,41,81) einstellbar sind, wie bei Fräswerkzeugen bekannt, wobei die als Kolben ausgebildeten Druckstücke in den Segmentstücken (2,42, 82) angeordnet und von einer Stirnseite des Fräswerkzeuges aus hydraulisch beaufschlagbar sind, und daß zum Spannen der Messer ein weiteres als Kolben ausgebildetes, von einer Stirnseite des Fräswerkzeuges aus hydraulisch betätigbares, auf die radial zum Grundkörper verlaufende Fläche des Messers (4,44,84) wirkendes Druckstück (5,46,85), wie bei Fräswerkzeugen bekannt, in jedem Segmentstück angeordnet ist, wobei das Druckstück von einem Segmentstück aus auf das Messer des benachbarten Segmentstückes einwirkt.

2. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtungen (11, 51,94) und die Spannvorrichtung (5,46,85) jedes Segmentstückes (2,42,82) für sich getrennt betätigbar sind.

3. Fräswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Segmentstück (2,42,82) jeweils mittels einer Schraube (19,29; 59,64; 102,109) von Hand betätigbare Druckerzeugerkolben (18,18"; 58,68; 92,97) zur Erzeugung des hydraulischen Drucks für die Beaufschlagung des Kolbens (5, 46,85) der Spannvorrichtung und der Kolben (11,51,94) der Stellvorrichtungen angeordnet sind, wobei jede Schraube auf den zugeordneten Druckerzeugerkolben in Druckrichtung über eine Kugel (20,30; 60,70; 103,110) und in Richtung einer Druckentlastung mittels eines Gliedes (21,31; 61,71; 104,111) wirkt, das mit dem Druckerzeugerkolben in axial fester, jedoch drehbarer Verbindung steht.

4. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische System zur Beaufschlagung des Kolbens (5, 46, 85) der Spannvorrichtung durch einen Kraftspeicher, insbesondere eine Feder (26,66, 107) belastbar ist.

5. Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (4,44,84) mittels eines durch eine Feder (15,56, 100) belasteten Gliedes (17,57,101) in ihrer Lage lösbar festgehalten sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 109517/48