DE4445910C1 - Wälzfräser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wälzfräser nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Neben Wälzfräsern für Stirnräder aus Vollmaterial ist auch bekannt, sogenannte Stollen oder Schneideinsätze als aus­ wechselbare Schneidelemente zu verwenden. Aus der DE 28 07 120 ist bekannt, die Stollen mit einem Schwalbenschwanz­ profil zu versehen, das von einer entsprechenden Nut des Grundkörpers aufgenommen und mittels Keilen darin festge­ legt wird. Bei derartigen Stollenwälzfräsern ist die Anzahl der Zähne auf den Umfang des Wälzkörpers begrenzt.

Aus der EP 0 371 235 ist bekannt, leistenartige Schneid­ einsätze bei einem Stollenwälzfräser zu verwenden; die mit einer Mehrzahl von Zahnköpfen versehenen Schneidzahnstol­ len sind in achsparallelen Umfangsnuten des Grundkörpers angeordnet und werden mit Hilfe von Befestigungsscheiben an beiden Enden des Grundkörpers axial festgelegt. Die ra­ diale Festlegung erfolgt mit Hilfe von Spannbolzen, die in Gewindebohrungen des Grundkörpers eingeschraubt werden und mit dem Kopf in eine taschenartige Ausnehmung an der Rück­ seite des Schneidzahnstollens eingreifen. Die Zähne liegen in Umfangsrichtung auf einer Schraubenlinie. Die Schneid­ leisten sind daher zwangsläufig an den Enden unterschied­ lich geformt. Werden derartige leistenförmige Schneidein­ sätze aus Hartmetall, Cermet oder Keramik hergestellt, ist somit für jeden Schneideinsatz eine separate Form zur Her­ stellung auf preßtechnischem Wege erforderlich. Darüber hinaus ist die Länge der Schneideinsätze begrenzt. Sie ist vorgegeben durch die Probleme, die sich insbesondere bei dem preßtechnischen Herstellen langer Schneideinsätze er­ geben. In der anwendenden Industrie wird indessen gefor­ dert, möglichst lange Wälzfräser einsetzen zu können, um die Standzeit zu erhöhen. Bekanntlich ist immer nur ein kleiner axialer Bereich des Wälzfräsers mit dem Stirnrad in Eingriff; der Bereich wandert während des fortschrei­ tenden Einsatzes des Walzfräsers von seinem einen zum anderen Ende. Seine Standzeit ist mithin um so länger je länger der Wälzfräser ausgelegt ist.

Aus der DE 35 35 079 ist bereits bekanntgeworden, bei einem Wälzfräser einzelne einen Zahn umfassende Schneid­ elemente unter Zwischenschaltung von Distanzstücken zu Pa­ keten zusammenzufassen und sie in einer Aufnahmenut des Grundkörpers zwischen Klemmringen an den Enden des Grund­ körpers einzuklemmen. Die radiale Festlegung erfolgt durch eine Reihe von Spannkeilen, die an der Vorderseite der Schneidelemente in entsprechenden Nuten angeordnet sind und mit Hilfe von Spannbolzen am Grundkörper festgezogen werden. Ein derartiger Wälzfräser kann theoretisch belie­ big lang gemacht werden. Er hat indessen den Nachteil, daß eine Vielzahl von Fügespalten vorgesehen ist, welche die Genauigkeit beeinträchtigen. Außerdem ist erforderlich, zur Herstellung der Steigung zwischen benachbarten Zahn­ köpfen Distanzstücke zu verwenden. Hierunter leidet indes­ sen die Genauigkeit. Die Anordnung von Klemmkeilen zwi­ schen benachbarten Reihen von Schneideinsätzen beschränkt die Anzahl der Zähne über den Umfang gesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzfräser zu schaffen, der eine beliebige Länge aufweisen und der mit Schneideinsätzen sehr hoher Schneidfähigkeit bestückt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aus DE-GM 81 10 928 ist ein walzenförmiges Fräswerkzeug bekannt geworden, bei dem mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Schneiden über den Umfang angeordnet sind, die in ihrem Längsverlauf in etwa sägeförmig ausgebildete Ein­ zelschneiden mit je einer steil und einer flach gegenüber der Fräserachse geneigten Schneidkante aufgeteilt sind, wobei die Einzelschneiden auf den Fräskörper aufgelötete Hartmetall-Schneidplatten sind. Die Hartmetallstücke sind zur Bildung einer Schneide eng nebeneinander angeordnet, wobei die Stoßfugen jeweils im "Zahngrund" vorgesehen sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Wälzfräser werden identisch ge­ formte preßtechnisch hergestellte mehrzahnige Schneidein­ sätze vorgesehen, die in Reihe stumpf aneinanderstoßend am Grundkörper angeordnet sind, wobei der Fügespalt im Pro­ filgrund liegt. Auf diese Weise kann der Wälzfräser eine sehr hohe Länge erhalten. Die kammförmigen Schneideinsätze können, da sie in der Länge beschränkt sind, in vorteil­ hafter Weise auf preßtechnischem Wege geformt werden und z. B. aus Hartmetall, Cermet oder Keramik bestehen. Die Einsätze können auch hartstoffbeschichtet und wieder be­ schichtbar sein.

Bei der Erfindung sind die kammförmigen Schneideinsätze identisch. Sie haben naturgemäß wegen der vorgeschriebenen Steigung einen Versatz gegeneinander. Dadurch bildet sich normalerweise ein Überstand an den Enden des Grundkörpers. Dieser Überstand wird entsprechend abgearbeitet, so daß die Festlegung durch Scheiben oder Spannringe an den Stirn­ seiten erfolgen kann. Das Abarbeiten geschieht nach einer Ausgestaltung der Erfindung durch Erodieren.

Mit Hilfe der Erfindung werden mehrere Vorteile erhalten. Für die Herstellung des Schneideinsatzes ist nur ein ein­ ziges Preßwerkzeug erforderlich. Bei dem Werkzeughersteller können preßtechnisch hergestellte Schneideinsätze nach der Erfindung auf Lager gehalten werden. Es ist nicht er­ forderlich, deren Herstellung eng an die Auftragsbearbei­ tung von Wälzfräsern zu binden. Mit Hilfe der Erfindung lassen sich beliebig lange Werkzeugkörper herstellen, so daß der Anwender das Werkzeug sehr lange im Einsatz haben kann, bevor es durch ein anderes Werkzeug ersetzt wird. Die preßtechnische Herstellung der Schneideinsätze hat den Vorteil, daß auf günstige Weise zusätzliche Formgebungen möglich sind, beispielsweise der Einbau einer Spanleit­ stufe oder dergleichen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Schneid­ einsätze eine axial durchgehende taschenförmige Ausnehmung auf. Die Schneideinsätze können daher unabhängig von ihrer Position in der entsprechenden Aufnahme des Grundkörpers mit Hilfe eines Spannbolzens festgelegt werden. Durch die Festlegung des Schneideinsatzes mit einem Spannbolzen läßt die erfindungsgemäße Ausbildung des Fräswerkzeugs eine sehr enge Kreisteilung zu, d. h. es kann auf einem Kreis eine große Anzahl von Zähnen untergebracht werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß der Grundkörper an seinem Umfang in gleichen Abständen Reihen von Tragzähnen aufweist, mit einer in Arbeitsdrehrichtung weisenden Sitzfläche, gegen die sich die Rückseite der Zähne der Schneideinsätze abstützt und zwischen benachbarten Tragzähnen im Grundkörper achsparal­ lele Nuten geformt sind, deren Grund eine weitere Sitz­ fläche für den Schneideinsatz bildet und die Bohrungen für die Spannbolzen neben den Nuten geformt sind und der Kopf der Spannbolzen mit der in Arbeitsdrehrichtung weisenden taschenförmigen Ausnehmung zusammenwirkt. Die Abstützung über die Tragzähne ermöglicht die Verwendung relativ dün­ ner leistenförmiger Schneideinsätze und eines mehr oder weniger spröden Materials, da eine Belastung auf Biegung weitgehend ausgeschlossen ist. Die Verwendung von Tragzäh­ nen für Wälzfräser ist an sich bekannt (Firmenkatalog "Fette Die Präzision; Verzahnungswerkzeuge"). Hierbei neh­ men die Tragzähne einzelne Schneidplatten auf, die mit den Tragzähnen verlötet werden. Bei der Erfindung werden in­ dessen auswechselbare Schneideinsätze an Zahnreihen des Grundkörpers abgestützt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Grundkörper, Befestigungsscheiben und Spann- und Befesti­ gungsschrauben aus Schnellstahl (HSS) geformt. Sind die Schneideinsätze mit einem Hartstoff beschichtet, kann der gesamte Fräskörper in einem geeigneten Ofen erneut be­ schichtet werden. Bei einer PVD-Beschichtung mit TiN wer­ den Temperaturen bis 500°C angewendet. Derartigen Tempera­ turen widersteht der hochveredelte Stahl.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung macht es wirt­ schaftlich möglich, daß der Grundkörper auch einteilig mit dem Spanndorn geformt ist für die Antriebs- und Gegenla­ gerseite in der Wälzfräsmaschine. Bei einer Mehrfachver­ wendbarkeit des Grundkörpers rechtfertigen die Vorteile die etwas aufwendigere Konstruktion. Der Wälzfräsvorgang ist leistungsfähiger durch verbesserte Steifigkeit und Rundlaufgenauigkeit. Werkzeughersteller, Werkzeuganwender und Werkzeuginstandsetzer können dieselben Schnittstellen ohne Zwischenadaption verwenden. Das Rundlaufmessen und Ausrichten des Wälzfräsers in der Wälzfräsmaschine ent­ fällt.

Eine bevorzugte Herstellung des erfindungsgemäßen Wälzfrä­ sers besteht darin, daß der vorgeformte und vorgeschlif­ fene Grundkörper mit den gegebenenfalls vorgeschliffenen Schneideinsätzen bestückt wird, wobei die Schneideinsätze entsprechend der vorgegebenen Steigung der Schraubenlinie ausgerichtet und anschließend befestigt werden. An­ schließend werden die überstehenden Enden der Schneidein­ sätze abgearbeitet, vorzugsweise durch Erodieren. Danach erfolgt die schleifende Endbearbeitung in einer herkömm­ lichen Schleifmaschine.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt die Seitenansicht eines Wälzfräsers nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 2-2.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 3-3.

Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf eine Anzahl von Schneideinsätzen für das Werkzeug nach Fig. 1, wobei die Zahnköpfe mit einer vorgegebenen Steigung angeordnet sind.

In den Fig. 1, 3 und 4 ist ein Wälzfräser 10 für Stirnrä­ der dargestellt. Er weist einen Grundkörper 12 aus hoch­ veredeltem Stahl (HSS) auf, der eine mittige axiale Boh­ rung 14 besitzt. An den Enden des Grundkörpers 12 sind Aufspanndorne 16, 18 mit Standardabmessungen einteilig an­ geformt. Wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen, sind an den Grundkörper 12 Tragzähne 20 angeformt, die in annähernd achsparallelen Reihen in gleichem Abstand am Umfang ange­ ordnet sind. Die Tragzähne 20 haben eine Sitzfläche 22. Zwischen den Tragzähnen 20 sind am Umfang des Grundkörpers 12 Nuten 24 geformt. Ein Abschnitt des Nutbodens bildet eine untere Sitzfläche 26.

Die Sitzflächen 22, 26 dienen zur Abstützung von kammarti­ gen Schneideinsätzen 28 mit Zähnen 30. Wie in Fig. 1 zu erkennen, sind jeder Nut 24 vier Schneideinsätze aneinan­ derstoßend in Reihe angeordnet. Der Fügespalt, wie er bei 32 zu erkennen ist, liegt dabei im Profilgrund. Die Zähne 30 der Schneideinsätze 28 liegen mit ihrer Rückseite an den Tragzähnen 20 an, wobei die nach vorn weisenden Kanten der Zähne zur Seite und radial nach außen über die ent­ sprechenden Kanten der Tragzähne 20 geringfügig überstehen.

Die Schneideinsätze 28 haben nahe ihres Fußes eine durch­ gehende Ausnehmung 34, die im eingebauten Zustand achspa­ rallel verläuft und in Arbeitsdrehrichtung weist. Sie dient zur Aufnahme des Kopfes von Spannschrauben, von de­ nen in den Fig. 1 und 4 jeweils eine dargestellt ist. Die Spannschrauben sitzen in Gewindebohrungen des Grundkörpers 10. Durch die beschriebene Ausbildung können die Schneid­ einsätze 28 in beliebiger Axialposition am Grundkörper 12 fixiert werden. Die Lage der Tragzähne 20 in Umfangsrich­ tung gesehen ist derart, daß sie auf einer Schraubenlinie angeordnet sind, deren Steigung von dem Modul des mit dem Wälzfräser zu bearbeitenden Stirnrads abhängt. Dementspre­ chend sind die Schneideinsätze 28 anzuordnen.

Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 gezeigt. Man erkennt einundzwanzig identische Schneideinsätze 28 mit Zähnen 30, wobei jeweils drei Schneideinsätze 28 in einer Reihe ange­ ordnet sind. Durch die Linie 38 ist die Steigung angedeu­ tet, in der die Zähne 30 am Umfang des Grundkörpers 12 an­ geordnet sind. Um diese Steigung herzustellen, haben die Reihen von Einsätzen 28 einen Versatz zueinander. Dies ist auch aus den durchgezogenen Linien 40 und 42 erkennbar, welche die Enden der Nuten 24 bzw. des Grundkörpers an seinem Umfang wiedergeben. Nachdem die Schneideinsätze 30 über ein preßtechnisches Verfahren aus einem harten Schneidstoff hergestellt worden sind, z. B. Hartmetall, Cermet oder Keramik, werden sie in der in Fig. 5 darge­ stellten Anordnung am Grundkörper 12 mit Hilfe der Spann­ schrauben 36 befestigt. Der dann an dem Ende des Grundkör­ pers vorhandene Überstand wird durch ein geeignetes Ver­ fahren abgearbeitet, beispielsweise durch Erodieren. Die seitlichen Schneideinsätze 28 enden dann an den Linien oder Kanten 40, 42. Auf einem Bund 44 bzw. 46 des Grund­ körpers 12 sind Befestigungsscheiben 48, 50 angeordnet, die mittels nicht gezeigter Schrauben am Grundkörper be­ festigt werden können, um die Schneideinsätze 28 axial festzulegen.

Nach erfolgter Montage werden die Einsätze 28 fertigge­ schliffen. Auch der Grundkörper kann fertiggeschliffen werden, wenn er nicht vorher schon seinen Endschliff er­ halten hat.

Die Schneideinsätze 28 sind auswechselbar, wie ohne weite­ res zu erkennen. Sie können auch wiederbeschichtet werden, wenn es sich um beschichtete Werkzeuge handelt. Zu diesem Zweck kann der komplette Werkzeugkörper in den Beschich­ tungsofen eingebracht werden. Zu diesem Zweck sind der Grundkörper 12, die Befestigungsscheiben 48, 49 und die Spannschrauben 36 sowie auch die Schrauben zur Befestigung der Scheiben 48, 49 aus einem hochveredelten Stahl, z. B. Schnellstahl, damit den im Beschichtungsofen auftretenden Temperaturen begegnet werden kann.

Claims (6)

1. Stollenwälzfräser mit einem eine axiale Bohrung aufwei­ senden Grundkörper, an dessen Umfang in Abständen läng­ liche, mehrere achsparallel verlaufende Schneidzähne aufweisende, kammartige Schneideinsätze aus Hartmetall, Cermet oder Keramik angeordnet sind, die mittels Spann­ schrauben, die mit einer taschenförmigen Ausnehmung am Schneideinsatz zusammenwirken, am Grundkörper befestig­ bar sind, wobei die Zahnköpfe der Schneideinsätze in Umfangsrichtung auf einer Schraubenlinie liegen und Be­ festigungsscheiben an beiden Enden des Grundkörpers, die die Schneideinsätze axial festlegen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß identisch geformte preßtechnisch her­ gestellte mehrzahnige Schneideinsätze (28, 28a) vorge­ sehen sind, von denen mindestens zwei in Reihe stumpf aneinanderstoßend am Grundkörper (12, 12a) angeordnet sind, wobei der Fügespalt (32, 32a) im Profilgrund liegt und der infolge der Schraubenlinienanordnung der Zahnköpfe entstehende axiale Überstand der an den Enden des Grundkörpers (12, 12a) angeordneten Schneideinsätze (28, 28a) abgearbeitet ist, und die Schneideinsätze (28, 28a) eine axial durchgehende taschenförmige Aus­ nehmung (34) aufweisen.

2. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Grundkörper (12, 12a) an seinem Umfang in gleichen Abständen Reihen von Tragzähnen (20) aufweist mit einer in Arbeitsdrehrichtung weisenden Sitzfläche (22), gegen die sich die Rückseite der Zähne (30) der Schneideinsätze (28) abstützt.

3. Wälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12), die Befesti­ gungsscheiben (48, 49, 48a, 49a) und die Spannschrauben (36, 36a) und die Befestigungsschrauben aus Schnell­ stahl geformt sind.

4. Wälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12, 12a) einteilig mit Spanndornen (16, 18, 16a, 18a) geformt ist für die Antriebs- und Gegenlagerseite in der Wälzfräsmaschine.

5. Verfahren zur Herstellung eines Wälzfräsers nach An­ spruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorge­ schliffene Grundkörper (12) mit den ggf. vorgeschliffe­ nen Schneideinsätzen (28, 28a) bestückt wird, wobei die Schneideinsätze (28, 28a) entsprechend der vorgegebenen Steigung der Schraubenlinie ausgerichtet und anschlie­ ßend befestigt werden, anschließend die überstehenden Enden der Schneideinsätze (28, 28a) abgearbeitet werden und schließlich Grundkörper (12, 12a) und Schneidein­ sätze (28, 28a) fertiggeschliffen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden Enden durch Erodieren entfernt wer­ den.