DE2952384A1

DE2952384A1 - Schneid- bzw. fraesvorrichtung

Info

Publication number: DE2952384A1
Application number: DE19792952384
Authority: DE
Inventors: Michael G Tennutti
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1980-07-17
Also published as: GB2038217B; FR2445194B1; FR2445194A1; JPS5596222A; GB2038217A; CA1106586A; US4205932A; BR7908489A

Description

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ILLINOIS TOOL WORKS INC.

Schneid- bzw. Fräsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Schneid- bzw. Fräsvorrichtung mit einem Basiskörper und auswechselbar an diesem befestigbaren Schneidelementen. Sie bezieht sich somit auf Gewindefräser und dergleichen und insbesondere auf Zahnradschneidwerkzeuge mit eingesetzten Schneidelementen.

Werkzeuge mit eingesetzten Schneidelementen sind bekannt. Solche Werkzeuge haben viele offensichtliche Vorteile gegenüber einstückigen Schneidwerkzeugen:

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a) Es brauchen lediglich die Schneidelemente ausgetauscht zu werden, wenn sie abgenutzt sind, und nicht das gesamte Werkzeug.

b) Der Basiskörper kann aus relativ billigem Material hergestellt werden.

c) Die Auswechselbarkeit der Schneidelemente gestattet die Benutzung von Schneidelementen mit unterschiedlichen Eigenschaften oder Charakteristiken, so daß der Anwendungsbereich der Schneidvorrichtung vergrößert werden kann.

d) Das Schneidwerkzeug kann wesentlich einfacher hergestellt werden durch Bearbeiten der einzelnen Schneidelemente, als wenn die Schneidelemente an den notwendigerweise beengten Rändern des Basiskörpers bearbeitet werden müssen.

e) Der Benutzer kann das Werkzeug an seinem Sitz reparieren oder erneuern, ohne daß das Werkzeug zum Hersteller transportiert werden muß. * .

Obgleich viele Versuche gemacht worden sind, diese Vorteile der einsetzbaren Schneidelemente voll zu nutzen, sind die bisher angestellten Versuche aus dem einen oder anderen Grunde immer fehlgeschlagen. Solche Konstruktionen, bei denen Schrauben oder Keile zum Halten der Schneidelemente an ihrem Platz benutzt werden, sind kompliziert und somit kostspielig herzustellen, wodurch der wirtschaftliche Vorteil der Konstruktion verlorengeht. Zusätzlich ist die Erneuerung des Schneidwerkzeuges schwierig und zeitaufwendig. Bei den Schneidvorrichtungen mit auswechselbaren Schneidelementen, die entweder ein Bindemittel oder einen dichten Preßsitz verwenden, um die Schneidelemente an dem Basiskörper festzuhalten, sind die Schneidelemente nur dem Namen nach auswechselbar, da eine Entfernung der Schneidelemente grundsätzlich auf ein Ausmeißeln, Zerbrechen oder anderweitiges Zerstören des Baiskörpers hinausläuft. Ebenso ist die Erneuerung, wenn sie über-

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haupt durchgeführt werden kann, arbeits- und zeitaufwendig.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneid- bzw. Fräsvorrichtung mit eingesetzten Schneidelementen zu schaffen, bei der die Schneidelemente leicht entfernt und austauschbar sind, aber trotzdem in der notwendigen präzisen Ausrichtung gehalten werden, die zum Schneiden eines sauberen Zahnradmusters notwendig ist. Dabei ist ein weiteres Ziel, die Vorrichtung relativ einfach, billig und leicht herstellbar zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schneidbzw. Fräsvorrichtung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung wird also an dem Basiskörper der Vorrichtung eine Positionierungsfläche vorgesehen. Jedes Schneidelement hat dabei eine an ihm angeformte Einrichtung oder Fläche, mittels der das Schneidelement präzise relativ zu dem Basiskörper und relativ zu den angrenzenden Schneidelementen lokalisiert werden kann. Die beiden Verriegelungskappen haben jeweils kegelstumpfartige Seitenflächen, die jeweils in Eingriff stehen mit einem ähnlich geformten Ende der Schneidelemente, um diese in den Nuten des Basiskörpers zu halten, wobei die beiden Verriegelungskappen auf beiden Seiten des Basiskörpers angebracht sind. Die Neigungen der kegelstumpfartigen Flächen jeder Kappe und der Enden der Schneidelemente sind so gestaltet, daß die radial nach innen wirkende Kraft ausreicht, um jeder möglichen Zentrifugalkraft entgegenzuwirken, die dazu neigen würde, die Schneidelemente aus dem Basiskörper herauszubewegen, wobei die axiale Komponente ausreicht, daß die Einrichtung der Schneidelemente während des Schneidvorganges in Kontakt mit der Positionierungsfläche des Basiskörpers bleibt.

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Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung nicht beschränkt sein soll, anhand der Zeichnungen näher beschrieben, wobei durchweg für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schneid- bzw. Fräsvorrichtung mit eingesetzten Schneidelementen,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung

gem. Fig. 1 mit entfernten Verriegelungskappen und bis auf ein Schneidelement entfernten Schneidelementen,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte

Vorderansicht der Vorrichtung gem. Fig. 1, wobei eine der Verriegelungskappen abgezogen ist, und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines

Schneidelementes gem. den vorhergehenden Figuren.

Die in den Fig. 1-4 gezeigte, als Gewindefräser ausgebildete Vorrichtung ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung umfaßt einen zylindrischen Basiskörper 12 von vorbestimmtem größerem Durchmesser.

Der Basiskörper 12 besitzt eine sich axial und zentral durch ihn hindurcherstreckende zylindrische Bohrung 14, die eine Keilnut 16 zur Befestigung auf einer nicht gezeigten Welle

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aufweist. Beide Enden 18 und 20 des Basiskörpers weisen Teile von verringertem Durchmesser auf, die axiale Vorsprünge und 21 bilden. Diese Vorsprünge erlauben die Befestigung von Verriegelungskappen 22 und 24 an den Enden 18 und 20 des Basiskörpers, wobei ein Teil jedes Vorsprungs von einer Ausnehmung 23 oder 23' aufgenommen wird. Zum Sichern der Verriegelungskappen in ihrer Position sind einige Einrichtungen wie beispielsweise Schrauben 27 vorgesehen, die durch Löcher 26 in den Verriegelungskappen hindurchtreten und in mit Gewinde versehenen Ausnehmungen 28 in dem Basiskörper verschraubt sind. Jede Verriegelungskappe 22 und besitzt ein zentrales kreisförmiges Loch 25 von einem Durchmesser, der zumindest gleich dem Durchmesser der Bohrung in dem Basiskörper und vorzugsweise ein wenig größer ist. Nicht gezeigte Bünde sichern die Schneidvorrichtung auf der Antriebswelle gegen axiale Verschiebung. Die Seitenflächen 30 und 32 der Verriegelungskappen haben grundsätzlich aus einem noch zu erläuternden Grund eine kegelstumpfartige Ausbildung.

Der Basiskörper besitzt eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden, grundsätzlich rechteckförmigen Nuten 34, die gleichmäßig um den Umfang des Basiskörpers verteilt sind. Jede Nut 34 ist geeignet, ein Schneidelement 36 aufzunehmen. Dabei besitzt jede Nut zwei Seitenflächen 37 und 37', die im wesentlichen parallel zueinander und zu der Achse des Basiskörpers verlaufen, wobei die Seite 37 sich grundsätzlich in radialer Richtung erstreckt.

Der linke axiale Vorsprung 19 (Fig. 3) hat einen kleineren Durchmesser und eine größere Länge als der rechte axiale Vorsprung 21. Dies dient dazu, um einen Zwischenraum für Teile der Schneidelemente freizulassen, was nachfolgend noch

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in größerem Detail beschrieben wird. Eine sich radial erstreckende und in axiale Richtung weisende Fläche 35 bildet eine Positionierungsfläche für die einzelnen Schneidelemente· Obgleich jedes Schneidelement die gleiche grundsätzliche Konfiguration aufweist, sei bemerkt, daß die Zahnmuster der Schneidelemente von einem Element zum nächsten variieren, um so ein gesamtes Zahnmuster zu bilden, das eine grundsätzlich schraubenförmige Spur aufweist, wie es von anderen entsprechenden Vorrichtungen bekannt ist. Obgleich die gezeigte Vorrichtung zwölf Nuten besitzt, die gleichmäßig um den Umfang verteilt sind, wobei die Führungskanten jeder Nut sich entlang einem Radius erstrecken, kann die genaue Anzahl und Anordnung der Nuten und der Schneidelemente in Abhängigkeit von den Erfordernissen und dem speziellen zu schneidenden Zahnrad variieren.

Die Ausbildung der Schneidelemente ist am klarsten gezeigt in den Fig. 2 und 4. Jedes Schneidelement 36 hat einen grundsätzlich rechteckförmigen Teil 38, von dem aus sich auf einer Seite Zähne 40 erstrecken. Die Kanten der den Zähnen entgegengesetzten Seite besitzen Abschrägungen 42 und 44, um das Einsetzen der Schneidelemente in den Basiskörper zu erleichtern. Die Breite eines Schneidelementes ist dergestalt, daß es im Paßsitz in eine Nut 34 hineinpaßt, ohne daß jedoch die Notwendigkeit eines Schrumpf- oder Preßsitzes vorhanden ist. Die oberen Flächen der Zähne 40 sind gekrümmt, wobei diese Krümmung im in den Basiskörper eingesetzten Zustand eine Entlastung hinter der Schneidkante bewirkt.

An jedem Schneidelement ist ein seitlich vorspringender Finger 46 integral angeformt, der grundsätzlich rechteckförmig im Querschnitt ist. Eine Seite 48 des Fingers bildet eine flache Einrichtung, die an die Positionierungsfläche

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des Basiskörpers angrenzen kann, um so das Schneidelement präzise in axialer Richtung im Hinblick auf den Basiskörper zu lokalisieren. Diese Einrichtung ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung. Wären die axialen Positionen der Schneidelemente lediglich durch die Verriegelungskappen 22 und 24 bestimmt, könnte die verlangte präzise Positionierung nicht sichergestellt werden. Die Verriegelungskappen wären einem Verkanten relativ zur Längsachse des Basiskörpers ausgesetzt aufgrund der Dimensionstoleranzen, die notwendig sind, daß sie auf die Vorsprünge 19 und 21 heraufpassen. Dies würde zu einer Fehlausrichtung der Zähne innerhalb des Zahnmusters führen, und schon die leichteste Fehlausrichtung kann bewirken, daß ein Zahnmuster erzeugt wird, daß völlig verschieden von dem gewünschten ist. Es ist deshalb entscheidend, daß die Schneidelemente in genauer axialer Beziehung gehalten werden. Das Vorsehen der beschriebenen Einrichtung erfüllt diese fundamentale Forderung. Während diese Einrichtung als Teil eines vorspringenden Fingers dargestellt ist, ist es selbstverständlich, daß die Einrichtung auch andere Formen besitzen kann. Beispielsweise könnte die Einrichtung aus einem Schlitz oder einer Nut in dem Schneidelement bestehen, der oder die mit einem Wulst auf dem Basiskörper in Eingriff steht.

Die Enden 50 und 52 jedes Schneidelementes besitzen kegelstumpf artig ausgebildete Flächen, die zu den entsprechenden Flächen der Verriegelungskappen 22 und 24 komplementär sind. Im zusammengesetzten Zustand halten die Verriegelungskappen die Schneidelemente in dem Basiskörper fest. Der Winkel zwischen den kegelstumpfartigen Flächen und der Achse der Vorrichtung muß so gewählt werden, daß eine ausreichende radiale Komponente einer Befestigungskraft vorhanden ist. Es hat sich gezeigt, daß ein Winkel von weniger als oder etwa

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zu diesem Zweck gut geeignet ist. Die Verriegelungskappen übertragen ebenfalls eine axiale Befestigungskraft auf die Schneidelemente. Der seitlich vorspringende Finger 46 wird wirkungsvoll zwischen der Positionierungsfläche 35 und der kegelstumpfartigen Seitenfläche 30 der Verriegelungskappe befestigt, wobei der verringerte Durchmesser des Vorsprunges 19 einen freien Raum für den Finger läßt.

Die beschriebene Vorrichtung mit eingesetzten Schneidelementen stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem bekannten Stand der Technik dar. Eine einfache Entfernung der Verriegelungskappe 22 gestattet einen Austausch von einem oder mehreren Schneidelementen. Wenn ein Schneidzahn bricht oder absplittert, braucht lediglich ein einzelnes Schneidelement ausgetauscht zu werden. Wenn die Zähne 40 immer wieder bis zur maximalen Lebensdauer der Schneidelemente geschärft und nachgeschärft worden sind, können der Basiskörper und die Befestigungsnuten zum Wiedergebrauch gerettet werden, indem lediglich die Schneidelemente ausgetauscht werden. Schließlich kann noch durch Standardisierung der Schneidelementengrößen eine Variation der Schneidwerkzeugausbildungen erreicht werden, indem der gleiche Basiskörper verwendet, aber die Zahnmuster der eingesetzten Schneidelemente verändert werden.

Es ist somit ersichtlich, daß durch die Erfindung eine Schneidvorrichtung mit eingesetzten Schneidelementen geschaffen worden ist, die voll die erwähnten Aufgaben, Ziele und Vorteile erfüllt. Obgleich die Erfindung anhand einer spezifischen Ausbildung beschrieben worden ist, versteht sich, daß viele Alternativen, Modifikationen und Variationen für einen Fachmann möglich sind, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

( 1.j Schneid- bzw. Fräsvorrichtung mit einem Basiskörper und auswechselbar an diesem befestigbaren Schneidelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Basiskörper (12) zur Aufnahme der Schneidelenente (36) im Querschnitt im wesentlichen rechteckige Nuten (34) aufweist, die in axialer Richtung über die Länge des Basiskörpers (12) verlaufen und in Umfangsrichtung gleichen Abstand voneinander besitzen, daß der Basiskörper (12) an jedem Ende (18,20) einen axialen Vorsprung (19,21) von verringertem Durchmesser besitzt, daß für jedes Schneidelement (36) eine Positionierungsfläche (35) an dem Basiskörper (12) ausgebildet ist, daß die jeweils mit einem Teil (38) in eine der Nuten (34) hineinpassenden Schneidelemente (36) je eine Einrichtung (Fläche 48) besitzen, die an die Positionierungsfläche (35) angrenzen und die axiale Lage des Schneidelementes (36) relativ zu dem Basiskörper (12) bestimmen kann, daß die Schneidelemente (36) an ihren äußeren Enden (50,52) kegelstumpfartig von dem Basiskörper aus in Richtung nach außen und innen geneigt verlaufen und daß zwei je an einem Ende des Basiskörpers befestigbare Verriegelungskappen (22,24) vorgesehen sind, deren jede ein zentrales, kreisförmiges Loch (25) mit einem Durchmesser aufweist, der mindestens gleich dem einer axialen Bohrung (14) in dem Basiskörper (12) ist, wobei jede Verriegelungskappe (22,24) eine kegelstumpfartige Seitenfläche (30,32) besitzt, die dergestalt komplementär zu den entsprechend ausgebildeten

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ORIGINAL INSPECTED

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Enden (50,52) der Schneidelernente ist, daß im zusammengesetzten Zustand die Verriegelungskappen (22,24) sowohl eine axial als auch eine radial nach innen gerichtete Kraft von solcher Größe ausüben, daß die Schneidelemente (36) ohne die Notwendigkeit eines Preßsitzes oder von Bindemitteln in dem Basiskörper verbleiben und leicht auswechselbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Vorsprung (19) an einem Ende des Basiskörpers (12) eine größere Länge und einen kleineren Durchmesser als der Vorsprung (21) am anderen Ende besitzt, wobei die in axiale Richtung weisende Fläche (35) des stufenartig gebildeten Vorsprungs (19) die Positionierungsfläche (35) darstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Schneidelement (36) an einem Ende ein im Querschnitt rechteckförmiger Finger (46) vorgesehen ist, dessen eine Seite kegelstumpfartig geneigt verläuft und dessen gegenüberliegende Fläche (48) die an die Positionierungsfläche (35) angrenzende Einrichtung darstellt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Neigung der Schneidelemente (36) zu der Achse des Basiskörpers (12) unter einem Winkel von weniger als 76° verläuft.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Verriegelungskappen (22,24) eine kreisförmige Ausnehmung (23,23') aufweist, die koaxial mit der Bohrung (14) in ihr angedordnet ist, einen größeren Durchmesser als diese besitzt und so

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dimensioniert ist, daß sie jeweils den zugehörigen axialen Vorsprung (19,21) des Basiskörpers (12) aufnehmen kann.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidelement (36) eine Mehrzahl von Schneidzähnen (40) mit frontalen Schneidflächen aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidelement (36) ein vorbestimmtes Zahnmuster besitzt, das von dem der angrenzenden Schneidelemente abweicht, wobei das gesamte Zahnmuster aller Schneidelemente eine schraubenförmige Spur definiert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne (40) hinter der frontalen Schneidfläche entlastet sind.

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