DE4330484A1 - Schälwälzfräser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schälwälzfräser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Schälwälzfräser gehören zu den sog. Verzahnungswerkzeugen, die bei der Herstellung von Großgetrieben, z. B. für Walz­ straßen, den Kranbau, für Bagger oder Textilmaschinen, mit schleifender Bearbeitung konkurrieren. Zum Schlichten ge­ härteter gerade- oder schrägverzahnter Stirnräder ist be­ kannt, Schälwälzfräser zu verwenden, an den Tragzähnen, die auf einer Schraubenlinie am Umfang eines Trägerkörpers angeordnet sind, harte Schneidplatten anzubringen, die z. B. aus Karbiden bestehen. Von den Schneidplatten werden zunächst Rohlinge geformt, die anschließend auf die Trag­ zähne aufgelötet werden. Anschließend erfolgt eine schleifende Bearbeitung des Wälzfräsers durch ein relativ aufwendiges Schleifverfahren. Derartige Wälzfräser arbei­ ten zufriedenstellend, sind jedoch mit einigen Nachteilen behaftet.

Die aufgelöteten Hartmetallschneiden sind sehr temperatur­ empfindlich. Durch das Auflöten kann es zu Spannungen und dadurch zu Rissen und Brüchen kommen. Wie erwähnt, werden die Schneiden auf dem Trägerkörper geschliffen. Durch eine derartige Bearbeitung können unterschiedlich erwärmte Zo­ nen im Bereich der Schneiden auftreten, die ebenfalls eine Riß- und Bruchgefahr bedeuten. Kommt es bei der Herstel­ lung eines Wälzfräsers zu einer Beschädigung nur einer Schneide, besteht keine Möglichkeit, diese auszuwechseln, im Gegenteil, der gesamte Wälzfräser muß als Ausschuß be­ trachtet werden, weil durch erneutes Löten ein Verzug des Grundkörpers verursacht wird.

Die Schneidkanten müssen von Zeit zu Zeit nachgeschliffen werden. Hierzu ist eine Spezialschleifmaschine erforder­ lich, die auch beim Anwender vorhanden sein muß, will er nicht den Wälzfräser zu Schleifzwecken zum Hersteller zu­ rückgeben.

Die Schneiden aus Hartmetall sind sehr berührungsempfind­ lich. Es kommt bei der Handhabung des Wälzfräsers daher leicht dazu, daß die Schneiden durch Anstoßen an andere Gegenstände brechen. Auch in diesem Fall ist der komplette Wälzfräser nicht mehr zu verwenden.

Aus Gründen höherer Standfestigkeit und auch qualitätsvol­ ler Fertigung ist häufig erwünscht, die Schneiden mit ei­ ner entsprechenden Beschichtung zu versehen, beispielswei­ se mit Titannitrid (TiN). Eine derartige Beschichtung müßte nach dem Aufbringen und Schleifen der Schneiden auf dem Trägerkörper vorgenommen werden. Es ist daher erfor­ derlich, den Trägerkörper komplett in einen Beschichtungs­ ofen einzubringen, was bei größeren Wälzfräsern große Pro­ bleme mit sich bringt, da die meisten Beschichtungsöfen einen zu kleinen Aufnahmeraum aufweisen. Darüber hinaus wird der Beschichtungsvorgang durch das Lot durch die Aus­ gasung des Lotes gestört und die Lötverbindung in ihrer Festigkeit beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schälwälz­ fräser der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit minimalem Ausschuß herstellbar ist, die Verwendung von Schneidplatten aus Hartmetall oder Cermet erlaubt und ihr einfaches Nachschleifen beim Anwender zuläßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schälwälzfräser sind die Schnei­ den (Schneidplatten oder Leisten) separate Teile, die mit Hilfe einer geeigneten Spannvorrichtung lösbar an den Zäh­ nen des Wälzfräsers befestigbar sind. Erfindungswesentlich ist ferner, daß die Schneiden an der Rückseite eine dritte Anlagefläche aufweisen, die sich quer zur ersten und zur zweiten Anlagefläche erstreckt und mit einer komplementä­ ren dritten Sitzfläche der Zähne zusammenwirkt. Mit Hilfe der Spannvorrichtung wird die Schneide außer an die radiale und die untere Sitzfläche an den Zähnen mit ihrer dritten Anlagefläche gegen die dritte Sitzfläche gepreßt.

Auch beim erfindungsgemäßen Wälzfräser werden zunächst Schneidenrohlinge am Trägerkörper befestigt, wobei jedoch mit Hilfe der beschriebenen Sitz- und Anlageflächen eine präzise reproduzierbare Position erhalten wird. Nach dem Einspannen der Schneiden werden diese in bekannter Weise geschliffen. Hierbei kann geschehen, daß durch Toleranzen der Rohlinge und der Tragzähne die einzelnen Schneiden nicht völlig identische Dimensionen aufweisen. Wenn indes­ sen eine feste Zuordnung der geschliffenen Schneiden zu ihren Zähnen vorgenommen wird, auf denen sie abgeschliffen wurden, können die Schneiden nach dem Fertigschleifen ohne weiteres wieder vom Trägerkörper entfernt werden. Die Er­ findung ermöglicht daher, auch zwei oder mehr komplette Sätze von Schneiden herzustellen, von denen jeder Satz be­ züglich der einzelnen Schneiden zu den jeweiligen Zähnen eine Zuordnung erfährt. Der Besteller bzw. der Anwender kann daher mit dem Erwerb eines erfindungsgemäßen Schäl­ wälzfräsers einen weiteren Satz erwerben, um dann bei einer beschädigten Schneide diese durch eine Schneide aus zu­ tauschen, die für den betreffenden Tragzahn vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Anwender die Schneiden vom Tragkörper entfernen und mit Hilfe ein­ facher Flachschleifmaschinen schärfen kann. Der Einsatz von sehr aufwendigen Spezialschleifmaschinen ist daher nicht erforderlich. Hat der Anwender jedoch nur einen Satz von Schneiden, dann muß er den Trägerkörper an den Her­ steller zurücksenden, damit dieser Schneiden ersetzt oder einen kompletten neuen Satz von Schneiden aufbringt mit der dazu notwendigen Umfangsschleifbearbeitung.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nun­ mehr auch Material für die Schneiden verwendet werden kann, das bisher wegen seiner schlechten Lötbarkeit nicht in Frage kommt. Hierunter fällt vor allen Dingen z. B. Cermet, das noch eine höhere Standfestigkeit aufweist so­ wie eine hervorragende Bearbeitungsqualität ermöglicht.

Insgesamt reduziert der erfindungsgemäße Schälwälzfräser den für den Anwender erforderlichen Aufwand für den Ein­ satz derartiger Werkzeuge erheblich, wodurch die Bearbei­ tung von Zahnrädern weniger aufwendig wird.

Es sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar, die dritte Anlagefläche vorzusehen. Eine besteht erfin­ dungsgemäß darin, daß die dritte Anlagefläche an einer Feder an der Rückseite der Schneidplatte geformt ist, die mit einer in der radialen Sitzfläche geformten Nut zusam­ menwirkt. Eine Nutwand bildet dementsprechend die dritte Sitzfläche. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfin­ dung verläuft die Feder annähernd radial, und Nut und Feder sind annähernd mittig in der Sitzplatte bzw. der radialen Sitzfläche angeordnet.

Für die erforderliche genau reproduzierbare Position der Schneiden ist nicht erforderlich, daß Nut und Feder pas­ send zusammenwirken, was nach einer Ausgestaltung der Er­ findung in vorteilhafter Weise geschehen soll. Durch die Spannvorrichtung erfolgt stets nur eine Pressung der drit­ ten Anlagefläche gegen die dritte Sitzfläche. Eine gleich­ zeitige Pressung an zwei Wände der Nut ist dadurch ausge­ schlossen. Die spielfreie Anordnung der Feder einer Nut hat jedoch den Vorteil, daß eine Sitzverlagerung der Schneide bei Erschütterungen vermieden wird, die im Be­ trieb sonst nicht völlig auszuschließen wäre.

Eine Ausgestaltung der Spannvorrichtung besteht nach der Erfindung darin, daß die Schneidplatte eine Durchgangsboh­ rung aufweist für eine Spannschraube, die mit einer ent­ sprechenden Gewindebohrung in der radialen Sitzfläche der Tragzähne zusammenwirkt. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Gewinde der Spannschraube bzw. der Gewindebohrung bei einem rechtsdrehenden Fräser eine Linksdrehung auf sowie einen entsprechenden Versatz, so daß beim Anziehen der Spannschraube eine Anlage der Schneide an alle drei Sitzflächen des Tragzahns bewerk­ stelligt wird.

In manchen Fällen ist es aus Platzgründen (kleine Teilung) nicht möglich, eine Spannschraube durch die Schneide hin­ durchzustecken und anzuziehen. Daher sieht eine andere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Schneidplatte an der Rückseite eine Spannfläche aufweist, die mit dem Kopf eines in einer Bohrung des Tragzahns geführten Stiftes zu­ sammenwirkt und der Stift mittels einer quer dazu er­ streckenden Spannschraube, die von der Rückseite des Trag­ zahns betätigbar ist, von der Spannfläche fort gespannt wird zwecks Anlage der Schneidplatte an den Sitzflächen des Tragzahns.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht eines Teils ei­ nes Schälwälzfräsers nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt die Vorderansicht einer Schneide des Wälzfrä­ sers nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf einen Zahn des Schälwälz­ fräsers nach Fig. 1 in Richtung Pfeil 3 nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Tragkörper eines mo­ difizierten Wälzfräsers mit einer modifizierten Schneide und entsprechender Spannvorrichtung.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Zahn eines Wälzfrä­ sers nach Fig. 4 in Richtung Pfeil 5.

In Fig. 1 ist ein Schälwälzfräser 10 dargestellt, dessen Tragkörper 12 in bekannter Weise einzelne radiale Trag­ zähne 14 aufweist, die auf einer Schraubenlinie am Umfang des Tragkörpers 12 angeordnet sind. Die Tragzähne 14 wei­ sen eine radiale Sitzfläche 16 auf sowie eine untere Sitz­ fläche 18, die zur Sitzfläche 16 annähernd rechtwinklig verläuft. In Fig. 3 ist zu erkennen, daß in die Sitzfläche 16 eine Nut 20 eingeformt ist, die sich mittig und radial am Zahn 14 erstreckt. Sie steht auch senkrecht auf der zweiten Sitzfläche 18.

Die Tragzähne 14 nehmen Schneiden oder Schneidplatten 22 auf, deren Kontur aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Sie bilden zwei radial nach außen konvergierende Schneidkanten 24, 26. Im Querschnitt sind die Schneidplatten 22 trapez­ förmig, d. h., sie verjüngen sich in Richtung Tragzahn 14. Die Schneidplatten 22 weisen eine rückseitige Anlagefläche 28 auf, die gegen die Sitzfläche 16 des Zahns 14 zu liegen kommt. Sie weisen eine untere Anlagefläche 30 auf, die mit der Sitzfläche 18 zusammenwirkt. An der Rückseite an­ nähernd radial und mittig erstreckt sich eine Feder 32 von annähernd rechteckigem Querschnitt. Die Feder 32 ist spielfrei von der Nut 20 aufgenommen. Dadurch ist eine weitere Sitzfläche des Tragzahns 14 bzw. eine Anlagefläche der Schneidplatte 22 gebildet, die hier mit 36 bzw. 34 be­ zeichnet sind.

Aus den Fig. 1 und 2 geht hervor, daß die Schneidplatten 22 eine Durchbohrung 38 aufweisen zur Aufnahme einer Spannschraube 40, deren Gewindeschaft mit einer Gewinde­ bohrung 42 im Zahn 14 zusammenwirkt. Wie aus Fig. 2 her­ vorgeht, ist die Bohrung 38 etwas außermittig und weist ein Linksgewinde auf und erlaubt beim Festziehen der Schraube 40 ein Verspannen der Platte 22 in Fig. 2 nach links bzw. in Fig. 3 nach rechts. Außerdem erfolgt ein Verspannen der Flächen 18 und 30 bzw. der Flächen 16 und 28, so daß die Schneidplatte 22 entlang dreier orthogonaler Achsen eine präzise reproduzierbare Lage erhält.

Wie bereits erwähnt, werden die Platten 22 lediglich vor­ bearbeitet, mit den Tragzähnen 14 verspannt und an­ schließend der Endbearbeitung durch Schleifen unterworfen. Aufgrund verschiedener Toleranzen hat dann jede Schneid­ platte eine nur für sie spezifische Dimensionierung. Dies ist jedoch unerheblich, wenn die Schneidplatten 22 nach dem Lösen wieder auf dem zugehörigen Zahn in den präzisen Sitz hinein verspannt wird. Daher können die Schneidplat­ ten 22 zu Schärf- und Beschichtungszwecken ohne weiteres vom Tragkörper 12 gelöst und mit Hilfe üblicher Flach­ schleifmaschinen bearbeitet werden.

In Fig. 4 und 5 ist ein Tragkörper 12a angedeutet mit Tragzähnen 14a. Die Tragzähne weisen wiederum eine erste Sitzfläche 16a sowie eine zweite Sitzfläche 20a auf, wobei letztere im Winkel ungleich 90° zur Sitzfläche 16a ver­ läuft. Wie aus Fig. 5 zu erkennen, ist in die Sitzfläche 16a wiederum eine mittige Nut 20a eingearbeitet, die eine Sitzfläche 36a an einer Wandung der Nut aufweist. Die Schneidplatte 22a, die von ihren Schneiddimensionen der Platte 22 gleicht, weist eine Feder 32a an der Rückseite auf, die spielfrei mit der Nut 20a zusammenwirkt in ähn­ licher Weise wie die Feder 32 in der Nut 20 der Ausfüh­ rungsform nach den Fig. 1 bis 3. Insoweit besteht weit­ gehende Übereinstimmung. Die Schneidplatten 22a sind je­ doch auf andere Weise an den Tragzähnen 14a verspannt.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist in der Feder 32a von der Rückseite eine Ausnehmung 50 eingeformt, die an einer un­ teren Spannfläche 52 mit dem Kopf 54 eines Stiftes 56 zu­ sammenwirkt, der in einer schrägen Bohrung 58 im Tragkör­ per 12a geführt ist. Eine Feder 60 spannt den Stift 56 nach außen vor. In einer quer dazu verlaufenden Gewinde­ bohrung 62 ist ein Spannbolzen 64 eingeschraubt. Er er­ streckt sich quer zum Spannstift 56 in einem verengten Be­ reich 66, mit dem ein konischer Abschnitt 68 des Spannbol­ zens 64 zusammenwirkt. Die Bohrung 62 ist zur Rückseite des Tragzahns 14a geöffnet zur Betätigung des Spannbolzens 64. Wird der Spannbolzen 64 in die Bohrung 62 eingedreht, wird der Spannstift 56 nach unten gespannt, so daß die Schneidplatte 22a gegen die drei Sitzflächen 18a, 16a und 36a des Tragzahns 14a gespannt wird.

Die zuletzt beschriebene Spannvorrichtung ermöglicht eine Anbringung der Schneidplatten 22a bei sehr geringer Tei­ lung der Tragzähne 14a, die die Verwendung von Schrauben­ bolzen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 nicht ermöglichen würde.

Claims (8)

1. Schälwälzfräser mit einem Tragkörper, der mehrere an seinem Umfang in Umfangsrichtung und ggf. in Achsrich­ tung beabstandete Tragzähne aufweist, die eine radiale und am Fuß eine annähernd senkrecht dazu verlaufende Sitzfläche aufweisen für an den Zähnen befestigbare, an den Seiten radial nach außen konvergierende Schneidkan­ ten aufweisende Schneidplatten oder Schneidleisten aus hochfestem Material, die mit einer rückseitigen ersten Anlagefläche und einer unteren zweiten Anlagefläche mit den Sitzflächen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (12, 12a) oder -leisten an der Rückseite mindestens eine dritte Anlagefläche (34, 34a) aufweisen, die sich quer zur rückseitigen ersten und zweiten Anlagefläche (28, 30, 28a, 30a) erstreckt und mit mindestens einer komplementären dritten Sitzfläche (36, 36a) der Tragzähne (14, 14a) zusammenwirkt und die Schneidplatten (22, 22a) oder -leisten mittels einer einen Schraubenbolzen (40, 64) aufweisenden Spannvor­ richtung lösbar an den Tragzähnen (14, 14a) so be­ festigbar sind, daß die Schneidplatten (22, 22a) oder -leisten außer an die radiale und die untere Sitzfläche (16, 18, 16a, 18a) mit ihrer dritten Anlagefläche (34, 34a) gegen die dritte Sitzfläche (36, 36a) gepreßt wird.

2. Schälwälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die dritte Anlagefläche (34, 34a) an einer Fe­ der (32, 32a) der Schneidplatte (22, 22a) oder -leiste geformt ist, die mit einer in der radialen Sitzfläche (16, 16a) geformten Nut (20, 20a) zusammenwirkt.

3. Schälwälzfräser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Feder (32, 32a) annähernd radial verläuft.

4. Schälwälzfräser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut (20, 20a) und die Feder (32, 32a) an­ nähernd mittig an der Schneidplatte (22, 22a) bzw. an der radialen Sitzfläche (16, 16a) verlaufen.

5. Schälwälzfräser nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Nut (20, 20a) und Feder (32, 32a) spiel­ frei zusammenwirken.

6. Schälwälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (22) eine Durchbohrung (38) aufweisen für eine Spannschraube (40).

7. Schälwälzfräser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannschraube bzw. die Bohrung für die Spannschraube in der radialen Sitzfläche (16) ein linksdrehendes Gewinde aufweist.

8. Schälwälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (22a) an der Rückseite eine Spannfläche (52) aufweist, die mit einem Kopf (54) eines in eine Bohrung des Tragzahns (14a) geführten Stiftes (56) zusammenwirkt und der Stift (56) mittels eines quer dazu erstreckenden Spann­ bolzens (64), der von der Rückseite des Tragzahns (14a) betätigbar ist, den Spannstift (56) von der Spannplatte (22a) fort spannt zwecks Anlage der Schneidplatte (22a) an die Sitzflächen des Tragzahns (16a, 18a, 36a).