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Werkzeug, insbesondere Wälz- und/oder Formfräser, zum Fräsen von Zahnrädern.
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Die Erfindung betrifft Werkzeuge, wie Wälz- und/oder Formfräser, zum
Fräsen von Zahnrädern, bei denen auf der Umdrehungsfläche eines Fräserkörpers leistenartige,
koaxial verlaufende, unbearbeitete oder bearbeitete Schneidstollen stoffachlüssig
angeordnet sind.
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Derartige Werkzeuge erfordern in wirtschaftlicher Hinsicht nicht nur
hohe Standzeitwerte beim Zerspanen von Zahnradwerkstoffen, z.B. aus Nichteisenmetallen,
Automatenstählen, Einsatzstählen oder Kunststoffen, wobei sich die Zerspanungsbelastung
in fast überwiegenden Maße auf die Schneidatollen des Werkzeuges begrenzt, sondern
es soll auch eine rationelle und wirtschaftlich disponierbare Produktion solcher
Werkzeuge gewährleistet sein, die im Angebot auf den Markt als auch in einer relativen
Einsatzinstandhaltung ökonomisch und wirtschaitlichwden jeweiligen Eriordernissen
entsprechend, voll Rechnung trägt.
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Bekannte Werkzeuge dieser Irt erfüllen nur einen Teil dieser Erfordernisse.
So kennt man Werkzeuge, die aus Schnellarbeitstahl hergestellt sind, und solche
aus Vollhartmetall. Bezogen auf die Erfordernisse, zeigen derartige Werkzeuge aus
Schnellarbeitsstahl
zu vergleichbaren Werkzeugen aus Vollhartmetall
einen nicht nur vielfach um den Faktor 10 kleineren Standzeitwert, sondern auch
die Werkzeugdrehzahl, die Schnittgeschwindigkeit und damit die Fertigungsleistung,
ul nur einige wesentliche Wirtschaftlichkeitsfaktoren solcher Werkzeuge zu nennen,
zeigen die produktionstechnischen Vorteile eines Hartmetallwerkzeuges.
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Diesen offensichtlichen Vorzügen stehen die relativ hohen Inschaffungskosten
eines Vollhartmetallaerkzeuges gegenüber, die sich einerseits aus den relativ hohen
Kosten für die Beschaffung des spezifischen Werkzeugrohlings und den dort andererseits
ungleich hohen Profilbearbeitungskosten zusammensetzen. Außerdem haften derartigen
Vollhartmetallwerkzeugen die Nachteile an, daß die Materialhomogenität durch die
relativ große gesinterte Massenanhäufung insbesondere bei großen Werkzeugen häufig
nicht den Bearbeitungs- und Belastungserfordernissen entspricht, und daß desweiteren
die leistenartigen Schneidstollen bei bestimmten Anforderungen vielfach keine ausreichende
Elastizität aufweisen.
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Der Erfindung liegt die aufgabe zu grunde, die Nachteile der beschriebenen
Werkzeuge zu vermeiden und ein ökonomisch aufgebautes, wirtschaftlich disponierbares
und herstellbares Werkzeug zu schaffen, daa die offensichtlichen produktionstechnischen
Vorteile eines Hartmetallwerkzeuges im Bereich der Schneidstollen optimal beinhaltet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß der Werkstoff
des Fräserkörpern zum Werkstoff der Schneidstollen ganz oder inir teilweise verschieden
ist, und daß die, zum Fräserkörper werkstoffunterschiedlichen, Schneidstollen in
koaxial verlaufenden NOten oder Einstichen im Bereich der Umdrehungsfläche des Fräserkörpers
mindestens die Schneidkanten freilassend, stoffschlüssig angeordnet sind.
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Der Frärperkörper kann nach der Lehre der Erfindung aus eines
Stahl ohne besondere Festigkeitswerte bestehen, oder kann in Sonderfällen auch aus
Schnellarbeitsstahl gefertigt sein. Die leistenartigen, koaxial verlaufenden, Schneidstollen,
die erfindungsgemäß z.B. durch Hartlöten, Verschweißen oder Verkleben stoffschlüssig
auf den Fräserkörper angeordnet und befestigt sind, bestehen aus einem Hochleistungswerkstoff,
z.B. aus Hartmetall, aus Schneidkeramik oder Diamant, um nur einige zu nennen.
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Die geonetrischen Abmessungen der stoffschlüssig aufgesetzten Schneidstollen
beschränken sich auf rationelle und wirtschaftlich herstellbare Foragebangen und
schneidtechnisch ausreichende Größen, die ii Einzelfalle, insbesondere zu Nachschärfen
in der Dicke den Erfordernissen entsprechend dimensioniert sein könneng Darüberhinaus
ermöglicht die Erfindung ein Werkzeug ii Bereich der Schneidstollen schneidtechnisch
gerade so zu dimensionieren, daß das erkseug nach Beendigung eines bestimmten Arbeitsleistungsprozesses
wirtschaftlich entbehrlich wird, d.h. daß der Einsatz eines neuen Werkzeuges dem
Nachschleifen des alten Werkzeuges sowie dem Maschinenrüsten wirtschaftlich vorteilhaft
vorzuziehen ist. Die Erfindung schafft damit die Voraussetzung, im Bedarfsfalle
ökonomische, rationell wirtschaftliche Wegwerfwerkzeuge einsusetzen.
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Verteilhaft bei der Einrichtung nach der Erfindung ist desweiteren
nicht nur die, in relativ großen Stückzahlen äußerst rationelle und wirtschaftliche
Herstellung der leistenartigen Schneidstollen aus Hochleistungswerkstoffen, im Gegensatz
zur materialintensiden teuren Fertigung der relativ kleinen Stückzahlen von z.B.
Vollhartmetallwerkzeugen oder -rohlingen, sondern auch die, ii Zerspanungseinsatz
vorteilhafte Elastizität der hochfesten Schmeidwerkstoffe durch die stoffschlüssige
Anordnung auf einem relativ weichen elastischen Werkzeugkörper, der außerdem rationell
und wirtschaftlich herstellbar ist.
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Darüberhinaus läßt sich die Erfindung zerspan@ungstechnisch vorteilhaft
dahingehend erweitern, daß die, auf der Umdrehungsfläche eines Fräserkörpers leistenartig
keaxial verlanfenden, Schneidetellen geometrisch koaxial bezogen nur zu einet Teil
aus stoffschlüssig angeordneten Hochleistungswerkstoffschneidstollen bestehen, und
daß der andere Teil der Schneidstollen insbesondere aus demselben Werkstoff, wie
dem des Fräserkörpers, bestehen, wobei dieser dort aus einem Schnellarbeitsstahl
hergestellt sein kann.
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Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausfertigung eines Fräserwerkzeuges
liegen, insbesondere zur Erzielung höchster Zerspanungsleistungen, in der Aufteilung
des kontinuierlichen Zerspanungsarbeitsganges in einem sogenannten Vorzerspan@ungsgang
mit Schneidstollen aus einem Schnellarbeitsstahl, beispielsweise gemäß dem Werkzeug
des Fräserkörpers, und einen, höchste Formtreue gewährleistenden, Fertigzerspan@ungsgang
mit Schneidstollen aus einem Hochleistungswerkstoff, wie z.B. Hartmetall, Schneidkeramik
oder Diamant. Vorteilhaft ist ferner der einfache und übersichtliche Aufbau eines
Werkzeuges nach der Erfindung.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Stirnansicht eines
Fräsers nach der Erfindung mit, in Nuten der Umdrehungsfläche eingesetzten, Schneidstollen,
Fig. 2 eine Stirnansicht eines anderen Fräsers nach der Erfindung mit, in Einstichen
auf Zähnen auf der Umdreh@ungsfläche eingesetzten, Schneidstollen, Fig. 3 einen
Längsschnitt durch den Fräser in Fig. 2 nach der Linie j-B in der Ausführung eines
Wälzfräsers mit, in die Schneidstollen eingeschliffene, Profile, Fig. 4 einen Längsschnitt
durch einen Fräser in Fig. 2 nach der Linie A-B in der Ausführung eines Wälzfräsers
mit nur zum Teil vorgesehenen Schneidstollen aus einem
Hochleistungswerkstoff,
Fig. 5 einen Stirnansichtsausschnitt im Bereich eines Schneid stollens des Fräsers
in Fig. 1 in vergrößerten maßstab, Fig. 6 einen Stirnansichtsau@schnitt im Bereich
eines Schneid.
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stollens des Fräsers in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab u.
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Fig. 7 einen Stirnansichtsausschnitt im Bereich eines Schneid.
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stollens des Fräsers in Fig. 2 in der Dimensionierung des Schneidstollens
als sogenannten Wegwerffräser in vergrößertem Maßstab.
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Wie die Fig. 1 erkennen läßt, besteht das Werkzeug aus einem zylindrischen
Fräserkörper 1, z.B. aus Stahl, der zwölf, im Querschnitt keilförmige, koaxial verlaufende
Längsnuten, gleichmäßig auf der Umdrehungsfläche 2 verteilt aufweist. In diese Nuten
sind die Fußteile 3 der Schneidstollen 4 aus einen Hochleistungswerkstoff, wie z.B.
Hartmetall, Schneidkeramik oder Diamant, eingefährt und durch Hartlöten, oder Schweißen,
oder Kleben stoffschlässig befestigt. Bei einer stoffschlüssigen Befestigung, insbesondere
von Schneidstollen 4 aus Hartmetall, z.B. durch Hartlöten, kann ein Lot 5 in dünner
Bandform zusammen mit den Schneidstollen 4 in die Nuten eingeschoben werden. 6 bezeichnet
einen stirnseitigen Prüfbund am Fräserkörper 1.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zeigt augenscheinlich den rationellen
und wirtschaftlich herstellbaren Fräserkörper 1, der gegebenenfalls als Profilrohrstranggußrohling
oder als fließgepreßter Rohling gefertigt werden kann. Auch die Schneidstollen 4
können sowohl auf grund ihrer erforderlichen Abmessungen als auch der hinreichend
großen Stückzahlen unter Inwendungen rationeller und wirtschaftlicher Verfahren
wirtschaftlich vorteilhaft hergestellt werden. Die Profilbearbeitung der Schneidstollen
4 erfolgt vornehmlich nach der stoffschlüssigen Anordnung der Schneidstollen 4 auf
den Fräserkörper 1.
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In Abänderung des, in der Fig. 1 beschri@benen, Erfindungebeispiels
liegt ea auch im Rahmen der Erfindung, daß die Schneidetollen 4 in bearbeitetes
oder unbearbeitetes Zustand in den Nuten durch Einpressen kraftschlüssig befestigt
sind.
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Die Fig. 2 zeigt eine Werkzeugansführung mit einem Fräserkörper 1,
z.B. aus Stahl, der zwölf nockenartige, koaxial verlauf ende Zahileisten 7 gleichmäßig
auf der Umdrehungsfläche 2 verteilt aufweist. Die Zahnleisten 7 sind in Arbeitsdrehrichtung
stirnseitig mit einem, im Querschnitt keilförmigen, koaxial verlaufenden nutenartigen
Einstich versehen für die Aufnabme und Anordnung von Schneidstollen 4 aus einem
Hochleistungswerkstoff, wie z.B.
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Hartmetall, Schneidkeramik oder Diamant, @ie dort durch Hartlötung
oder Verschwelaung oder Verklebung mindestens die Schneidkanten freilassend stoffschlüssig
befestigt werden.
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Die Dicke der Schneidstollen 4 ist in der gezeigten Ausführungsform
relativ größer als die Tiefe des keilförmigen Einstichs, sodaß die vordere Schneidfläche
8 über die untere Einstichkante 9 hinausragt. Diese erfindungsgemäße Anordnung weiat
den Vorteil auf, daß bei einem Nachachärfen der Schneidstollen 4 die rolle Schärffläche
für das Schleifmittel frei ist.
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Die vorliegende erfindungsgemäße Bauform zeigt in der zerspanenden
Arbeitsleistung außerdem eine hervorragende Elastizitätsgüte, die durch eine Anpassung
der sicke der Zahnleiste 7 auf die Zerspanungsleistung ausreichend optimiert werden
kann.
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buch diere Ausführung zeigt eindeutig die vorteilhaften technischen
wie herstellungsbegründeten geometrischen Absesaungen und Formgebungen für eine
rationelle und wirtschaftliche Fertigung nieht nur des Fräserkörpers 1 sondern in
besonders Vorteil haftem und wirtschaftlichen Maße der Schneidstollen 4, die insbesondern
in ihrer Dicke beliebig, den Erfordernissen entsprechend, variiert werden können.
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In der Fig. 3 bedeutet 1 der Fräserkörper und 4 die leistenartigen,
über die volle Arbeitabreite des Werkzeuges koaxial verlaufenden Schneidstollen
mit einem, beispielsweise eingearbeiteten, Zahnprofil 10, die stoffschlüssig auf
dem Fräserkörper 1 angeordnet aind. 6 bezeichnen stirnseitige Prüfbünde am Fräserkörper
1.
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Im Gegensatz zur Fig. 3 verlaufen bei der Wälzfräserausführung nach
Fig. 4 die schraffiert gezeichneten leistenartigen Schneidstollen 4 koaxial nur
über einen Teil der Arbeitsbreite des Werkzeuges. Diese erfindungsgemäße Bauform
bezweckt den Vorteil, daß insbesondere zur Erzielung höchster Zerspanungsleistungen
der Zerspanangsarbeitsgang in einen Vor- oder sogenannten Schruppzerspanungegang
im Bereich der Schneidetollen 11 und einen Fertigzerspanungsgang im Bereich der
Schneidstollen 4, die ein zu zerspanendes Profil hinreichend formtreu nachschneidend,
aufgeteilt wird. Dabei können die Schneidstollen 11 aus demselben Werkstoff wie
dem des Fräserkörpers 1 bestehen, wogegen die Schneidstollen 4 aus einem bereits
benannten Hochleistungswerkstoff hergestellt sein können.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß auch die Schneidstollen 11 gegenüber
dem Fräserkörper 1 aus, zueinander unterschiedlichen, Werkstoffen' bestehen können.
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Die Fig. 5 zeigt nocheineal in relativ vergrößertem Maßstab einen
@uerschnitt eines Sekneidetollena 4 gemäß der beschriebenen Werkzeugausführung in
Fig. 1 mit dem, in einer keilförmigen Nut des Fräserkörpers 1 stehenden, Fußteil
3 des Stollens 4, der im Bereich der Nut allseitig stoffschlüssig mit dem Fräserkörper
1 verbanden ist. Dabei kann 5 ein Lot oder eine Klebemasse bedeuten.
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Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, daß der gezeigte
Querschnitt des Schneidstollens 4 auch eine andere, zerspanungs- und fertigungstechnisch
vorteilhafte Formgebung
aufweisen kann, z.B. eine Querschnittsform
des, in der Fig. 6 gezeigten, Schneidstellens 4, der dort in einen keilförmigen
Einstich einer Zahnleiste 7 stoffschlüssig angeordnet ist. Die Zahnleiste 7, die
auf der Umdrehungsfläche 2 des Fräserkörpers 1 angeordnet ist, bildet mit diesem
ein Ganzes. Die vordere Schneidfläche 8 des Schneidstollens 4 ragt erfindungsgemäß
über die untere Einstichkante 9 der Zahnleiste 1 hinaus, um bei einen Nach schärfen
der Schneidfläche 8 ausschließlich diese Schneidfläche mit dem Schärfwerkzeug zu
beaufschlagen.
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Die Stärke den Schneidstollens 4 kann, den Jeweiligen wirtschaftlichen
Zerspanungsleistungserfordernissen bzw. den Standzeiterferdernissen angepaßt sein.
D.h. bei einem bildlichen Vergleich der Stärken bzw. Dicken der Schneidstollen 4
in der Fig. 6 und der in der Fig. 7 kann der Schneidstollen 6 nach Fig. 6 für ein
mehrmaliges Nachschärfen ausgelegt sein im Gegensatz zur Dimensiomierung der Stollendicke
des Schneidstollens 4 in der Fig. 7, die auf einen bestimmten St@ndzeitwert bemessen
sein kann, um danach wirtschaftlicher gegen ein entsprechend neues Werkzeug im Wegwerfverfahren
ausgewechselt zu werden.
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In Abänderung der beschriebenen Werkzeugbeispiele liegt es auch im
Rahmen der Erfindung, daß an die Stelle der in Naten oder in Einstichen des Fräserkörpers
1 angeordneten Schneidstollen 4 auch ein, ans Hochleistungswerkstoff wie s.B. Hartmetall
oder Schneidkeramik bestehender, rohrförmiger Körper auf einen Fräserkörper 1 z.B.
aus Stahl geschoben und stoffschlüssig angeordnet sein kann, ans dem in der Endbearbeitung
entsprechend auf der Umdrehungsfläche 2 verteilte Schneidstollen erforderlichenfalls
mit Profilen eingearbeitet sind.