DE4330484C2 - Schälwälzfräser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schälwälzfräser nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 u. 3.

Schälwälzfräser, wie sie aus dem DE-Buch "Pfauter Wälzfrä­ sen", Teil 1, 2. Aufl., Springer-Verlag 1976, auf Seite 234 gezeigt und kurz beschrieben sind, gehören zu den sog. Verzahnungswerkzeugen, die bei der Herstellung von Großge­ trieben, z. B. für Walzstraßen, den Kranbau, für Bagger oder Textilmaschinen, mit schleifender Bearbeitung konkur­ rieren. Zum Schlichten gehärteter gerade- oder schrägver­ zahnter Stirnräder ist bekannt, Schälwälzfräser zu verwen­ den, an den Tragzähnen, die auf einer Schraubenlinie am Umfang eines Trägerkörpers angeordnet sind, harte Schneid­ platten 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 Hartmetallschneidplatten 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 Schneidplatten 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 qualitätvol­ 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 der Patentansprüche 1, 6 bzw. 3 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schälwälzfräser sind die Schneidplatten separate Teile, die mit Hilfe einer geeigneten Spannvorrichtung lösbar an den Zäh­ nen des Wälzfräsers befestigbar sind. Erfindungswesentlich ist ferner, daß die Schneidplatten 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 Schneidplatte außer an die radiale und die untere Sitzfläche an den Zähnen mit ihrer dritten Anlagefläche gegen die dritte Sitzfläche gepreßt.

Aus der US 2 498 721 ist ein Abwälzfräser bekanntgeworden, bei dem Schneidplatten mit Hilfe eines Spannkeils gegen die Rückseite eines Tragzahns und in die Nut im Fräskörper gepreßt werden. Damit ist jedoch die reproduzierbare Posi­ tion, die bei einem Schälwälzfräser unumgänglich ist, nicht erreichbar. Zwar ermöglicht der Spannkeil die Preß­ anlage gegen zwei senkrecht aufeinanderstehende Sitz­ flächen, nicht jedoch eine exakte Lageorientierung in der dritten Raumachse. Der Spannkeil greift im Kraftschluß an der Schneidplatte an und erzeugt eine durchmesserparallele Kraft in Richtung Zentrum. Ein Spiel zwischen Nut und Fe­ der nahe Null ist zwar möglich, in der US 2 498 721 jedoch nicht beschrieben. Auf jeden Fall muß dafür gesorgt werden, daß die Schneidplatte auch gegen die dritte Sitzfläche ange­ preßt wird.

Aus der DE-AS 15 02 076 ist ein Fräswerkzeug bekannt, bei dem eine Schneidplatte mittels einer leicht außermittig wirkenden zentralen Schraube zugleich gegen drei Anlageflächen anpreßbar ist.

Auch beim erfindungsgemäßen Wälzfräser werden zunächst Schneidplattenrohlinge am Trägerkörper befestigt, wobei jedoch mit Hilfe der beschriebenen Sitz- und Anlageflächen eine präzise reproduzierbare Position erhalten wird. Nach dem Einspannen der Schneidplatten 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 Schneidplatten nach dem Fertigschleifen ohne weiteres wieder vom Trägerköper entfernt werden. Die Er­ findung ermöglicht daher, auch zwei oder mehr komplette Sätze von Schneidplatten 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 Schneidplatte diese durch eine Schneidplatte auszu­ tauschen, die für den betreffenden Tragzahn vorgesehen ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Anwender die Schneidplatten 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 Schneidplatten, dann muß er den Trägerkörper an den Her­ steller Zurücksenden, damit dieser Schneideplatten ersetzt oder einen kompletten neuen Satz von Schneidplatten aufbringt mit der dazu notwendigen Umfangsschleifbearbeitung.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nun­ mehr auch Material für die Schneidplatten 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.

Die spielfreie Anordnung der Feder einer Nut hat den Vorteil, daß eine Sitzverlagerung der Schneide bei Erschütterungen vermieden wird, die im Be­ trieb sonst nicht völlig auszuschließen wäre.

Die Schneidplatte weist eine Durchgangsboh­ rung für eine Spannschraube auf, 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 Schneidplatte alle drei Sitzflächen des Tragzahns bewerk­ stelligt wird.

In manchen Fällen ist es aus Platzgründen (kleine Teilung) nicht möglich, eine Spannschraube durch die Schneidplatte hin­ durchzustecken und anzuziehen. Daher sieht eine andere Lösung 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.

Aus der DE 12 60 926 ist eine Schneidplattenbefestigung an Fräswerkzeugen bekanntgeworden, bei der die Schneidplatten eine Spannfläche aufweisen, die mit dem Kopf eines in eine Bohrung des Tragkörpers geführten Stifts zusammenwirkt, der mittels eines sich quer dazu erstreckenden Spannbol­ zens, der von der Rückseite des Tragkörpers her betätigbar ist, den Spannstift von der Schneidplatte weg spannt, zwecks Anlage der Schneidplatte an der Sitzfläche des Tragkörpers.

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 Schneidplatte 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 Schneidplatte 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 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 orthogona­ ler 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 18a 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 (3)

1. Schälwälzfräser mit einem Tragkörper, der mehrere an seinem Umfang in Umfangsrichtung und gegebenenfalls in Achsrichtung beabstandete Tragzähne aufweist, die eine radiale und am Fuß eine annähernd rechtwinklig dazu verlaufende Sitzfläche aufweisen für an den Tragzähnen befestigbare, an den Seiten radial nach außen konver­ gierende Schneidkanten aufweisende Schneidplatten aus hochfestem Material (Hartmetall, TiN-beschichtet oder Cermet), die mit einer rückseitigen ersten Anlagefläche und einer unteren zweiten Anlagefläche mit den Sitzflä­ chen zusammenwirken, wobei die Schneidplatten nur an den Seiten Schneidkanten aufweisen, und wobei die auf den Tragzähnen geschliffenen Schneidplatten jeweils einem vorgegebenen Tragzahn zugeordnet sind, gekenn­ zeichnet durch eine quer zur rückseitigen ersten und zur unteren zweiten Anlagefläche an einer Feder an der Rückseite der Schneidplatten angeformte dritte Anlage­ fläche, die mit einer in der radialen Sitzfläche der Tragzähne geformten, annähernd radial verlaufenden Nut zusammenwirkt, sowie durch Spannvorrichtungen, mittels denen die Schneidplatten lösbar an den Tragzähnen be­ festigbar sind, wobei Nut und Feder annähernd spielfrei zusammenwirken, und wobei die Schneidplatten eine Durchbohrung aufweisen für eine Spannschraube, die mit einer Gewindebohrung in den Tragzähnen so zusammenwirkt, daß die Schneidplatten außer gegen die erste und die zweite Sitzfläche mit ihrer dritten Anlagefläche an der Feder gegen eine Wand der Nut in den Tragzähnen an­ preßbar sind.

2. Schälwälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannschraube bzw. die Bohrung für die Spannschraube in der radialen Sitzfläche (16) ein linksdrehendes Gewinde aufweist.

3. Schälwälzfräser, mit einem Tragkörper, der mehrere an seinem Umfang in Umfangsrichtung und gegebenenfalls in Achsrichtung beabstandete Tragzähne aufweist, die eine radiale und am Fuß eine annähernd rechtwinklig dazu verlaufende Sitzfläche aufweisen für an den Tragzähnen befestigbare, an den Seiten radial nach außen konver­ gierende Schneidkanten aufweisende Schneidplatten aus hochfestem Material (Hartmetall, TiN-beschichtet oder Cermet), die mit einer rückseitigen ersten Anlagefläche und einer unteren zweiten Anlagefläche mit den Sitzflä­ chen zusammenwirken, wobei die Schneidplatten nur an den Seiten Schneidkanten aufweisen, und wobei die auf den Trägzähnen geschliffenen Schneidplatten jeweils einem vorgegebenen Tragzahn zugeordnet sind, gekenn­ zeichnet durch eine quer zur rückseitigen ersten und zur unteren zweiten Anlagefläche an einer Feder an der Rückseite der Schneidplatten angeformte dritte Anlage­ fläche, die mit einer in der radialen Sitzfläche der Tragzähne geformten, annähernd radial verlaufenden Nut zusammenwirkt, sowie durch Spannvorrichtungen, mittels denen die Schneidplatten lösbar an den Tragzähnen be­ festigbar sind, wobei Nut und Feder annähernd spielfrei zusammenwirken, und wobei die Schneidplatten an der Rückseite eine Spannfläche aufweisen, die mit einem Kopf eines in eine Bohrung des Tragzahnes geführten Spannstiftes zusammenwirkt, und der Stift mittels eines sich quer dazu erstreckenden, von der Rückseite des Tragzahnes aus betätigbaren Spannbolzen von der Schneid­ platte fort spannbar ist, so daß die Schneidplatten außer gegen die erste und die zweite Sitzfläche mit ihrer dritten Anlagefläche an der Feder gegen eine Wand der Nut in den Tragzähnen anpreßbar sind.