DE69105282T2 - Perfektionierte Fräseinheit, spezial für das Fräsen der Zahnenden. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fräseinheit, und sie richtet sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine solche Einheit, die für das Fräsen von Zahneingängen verwendet wird.
• In gewissen industriellen Techniken, und insbesondere in der Automobiltechnik, gleiten gezahnte Elemente häufig in axialer Richtung gegeneinander, um wahlweise in Eingriff oder außer Eingriff gebracht zu werden, je nachdem, ob das eine der gezahnten Elemente das andere antreiben soll, oder nicht. In der wechselseitig inaktiven Stellung sind die beiden gezahnten Elemente vollständig außer Berührung, und wenn sie in Zusammenwirkung gebracht werden sollen, dann werden sie gegeneinander in axialer Richtung verstellt. Wenn die zwei Elemente in Zusammenwirkung gebracht werden, dann müssen die Zähne jedes der beiden Elemente genau und ohne Kollision in die Zahnlücken des jeweils anderen Elements eintreten. Hierzu ist bereits bekannt, an den axialen Enden der Zähne der beiden Elemente Schrägflanken auszubilden, die das Ineingriffbringen der beiden Elemente erleichtern.
• Bislang hat man zur Ausbildung dieser Zahnflanken oder -eingänge zu einem traditionellen Fräswerkzeug gegriffen, wobei man im wesentlichen mit der Spitze arbeitet und die axiale und radiale Stellung jedesmal an der Fräsmaschine selbst einstellt. Nach einer gewissen Anzahl von Arbeitsgängen muß man das Schneidwerkzeug, das von einer Schnellstahlfräse oder mit Schneidplättchen bestückten Fräse gebildet ist, aus der Fräsmaschine ausbauen, um es gegen ein anderes Werkzeug auszutauschen, was somit in der axialen und radialen Position eingestellt werden muß, was bedeutende Stillstandszeiten an der Maschine erfordert und daher eine geringe Produktivität zur Folge hat.
• Aus der Druckschrift GB-A-1 159 198 ist eine Fräse bekannt, bestehend aus einem Werkzeughalter, im Winkel um die Achse des Werkzeughalters verteilt angeordnete Axialwerkzeuge und Plättchen, die jeweils an den vorderen Enden der Werkzeuge befestigt sind. Jedes Plättchen ist an seinem Werkzeug unverstellbar festgelegt, und das Werkzeug ist einerseits in axialer Richtung mittels einer Querschraube einstellbar, die von außen zugänglich ist und auf den Körper des Werkzeughalters und die schräge Hinterseite des Werkzeugs einwirkt, und andererseits in radialer Richtung mittels einer Schraube einstellbar, die von der Vorderseite der Einheit zugänglich ist und zwischen dem Körper des Werkzeughalters und einer Buchse wirkt, die das Werkzeug hält. Die Feststellung des Werkzeugs in seinen zwei Einstellrichtungen erfolgt durch eine einzige Schraube. Jedes Werkzeug, das vorn ein Plättchen trägt, erstreckt sich parallel zur Achse des Werkzeughalters im Innern einer Buchse, die gegenüber der Achse des Werkzeughalters geneigt ist. Für die axiale Verstellung ist die Hinterseite des Werkzeugs angeschrägt und wirkt mit der konischen Spitze einer Querschraube zusammen, die die Buchse frei durchquert und zwischen dem Körper des Werkzeughalters und dem Werkzeug wirkt; diese axiale Einstellung erfolgt durch Gleiten des Werkzeugs in einem axialen Hohlraum der Buchse. Für die radiale Einstellung gleitet die das Werkzeug haltende Buchse unter der Wirkung einer von der Vorderseite des Werkzeughalters zugänglichen Schraube in einer Ausnehmung des Werkzeughalterkörpers, die schräg zur Achse des Werkzeughalters verläuft. Die Feststellung des Werkzeugs erfolgt mittels einer einzigen Querschraube, die direkt auf das Werkzeug einwirkt, das auf die Buchse wirkt, die ihrerseits den Kopf der Radialeinstellschraube gegen den Werkzeughalterkörper verspannt.
• In dieser Druckschrift erfolgt die radiale Einstellung nicht zwischen dem Plättchen und dem Werkzeug, sondern zwischen dem Werkzeug und dem Werkzeughalter, und außerdem ist der Zugang zu der Radialeinstellschraube im wesentlichen axial, was unbequem ist, weil vor der Einheit nicht immer der für den Einsatz eines Handeinstellwerkzeugs notwendige Platz zur Verfügung steht, insbesondere wenn sie an einer Maschine montiert ist. Darüberhinaus weist das in dieser Druckschrift beschriebene System einen wesentlichen Nachteil auf, weil nur eine einzige Feststellschraube vorhanden ist, sodaß a) bei der radialen Einstellung das Werkzeug in der Buchse frei gleiten kann, wodurch sich seine axiale Stellung ändert, b) bei der axialen Einstellung nach der radialen Einstellung die radiale Position des Werkzeugs sich aufgrund der Tatsache ändern kann, daß die Buchse und die Radialeinstellschraube nicht verspannt sind, c) bei radialer Neueinstellung das Werkzeug die Buchse und die Radialeinstellschraube freigegeben werden müssen und alle Einstellvorgänge wiederholt werden müssen, und d) wenn nur die Axialeinstellung wiederholt werden muß, man das Werkzeug aber auch die Buchse und die Radialeinstellschraube freigeben muß mit dem oben beschriebenen Risiko einer Veränderung der Radialeinstellung.
• Aus der Druckschrift US-A-2 846 904 ist eine Bohrstange bekannt, die einen Werkzeughalter und Schneidstäbe tragt, deren radiale Position mittels Schrauben eingestellt wird, die in Querrichtung von außen zugänglich sind. Jedenfalls sind in dieser Druckschrift keine Mittel beschrieben, um die axiale Position des Werkzeugs am Werkzeughalter einzustellen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Fräseinheit anzugeben, die den Austausch eines Werkzeugs gegen ein anderes sowie die genaue Einstellung dieses anderen Werkzeugs ermöglicht, ohne einen bedeutenden Stillstand der Maschine zu erfordern.
• Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Fräseinheit, die einen Werkzeughalter zur Montage an der Fräsmaschine, ein von dem Werkzeughalter festgehaltenes Werkzeug, ein von dem Werkzeug festgehaltendes Schneidplättchen, erste Einstelleinrichtungen zum Einstellen der axialen Lage des Werkzeugs an dem Werkzeughalter, zweite Einstelleinrichtungen zum Einstellen der radialen Lage des Schneidplättchens und Einrichtungen zum Einspannen des Schneidplättchens enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein axiales Endstück aufweist, das sich verstellbar in einer axialen Bohrung des Werkzeughalters erstreckt; die ersten Einstelleinrichtungen so eingerichtet sind, daß sie zwischen dem Werkzeughalter und dem Werkzeug zur Bestimmung der axialen Lage des Werkzeugs wirken; die Einspanneinrichtungen erste Einrichtungen enthalten, die zum Einspannen des Werkzeugs an seinem Endstück am Werkzeughalter eingerichtet sind, indem sie zwischen dem Werkzeughalter und dem Endstück wirken; das Schneidplättchen verschiebbar in einer Aufnahme am vorderen Ende des Werkzeugs angeordnet ist, die gegenüber der Achse des Werkzeughalters und des Werkzeugs geneigt ist; die zweiten Einstelleinrichtungen derart eingerichtet sind, daß sie zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs und dem Schneidplättchen wirken; die Einspanneinrichtungen zweite Einrichtungen enthalten, die von den ersten Einspanneinrichtungen unabhängig sind und dazu eingerichtet sind, das Schneidplättchen an dem Werkzeug festzuklemmen; und die ersten Einstelleinrichtungen, die zweiten Einstelleinrichtungen, die ersten Einspanneinrichtungen und die zweiten Einspanneinrichtungen im wesentlichen quer angeordnet sind, um von außen quer zugänglich zu sein, wenn die Fräseinheit an einer Einstellbank befestigt ist.
• Bei der obigen Fräseinheit gemäß der Erfindung kann somit der aktive Teil des Werkzeugs, d.h. das Schneidplättchen, in seiner Lage aufgrund des doppelten Querzugangs mit sehr hoher Genauigkeit auf der Einstellbank eingestellt werden, während die Fräsmaschine mit einer anderen Fräseinheit arbeitet, was die einfache und schnelle Anbringung einer neuen Einheit an der Fräsmaschine ermöglicht, wobei die Einstellung des Schneidplättchens bereits zuvor ausgeführt worden ist, was es erlaubt, die Stillstandszeit der Maschine sehr kurz zu halten. Darüberhinaus sind die beiden Verspannungen unabhängig voneinander, was es ermöglicht, eine zweite Axialeinstellung auszuführen, ohne die radiale Verspannung lösen zu müssen.
• Gemäß einer Ausführungsform wirkt das innere oder hintere Ende des Werkzeugendstücks mit ersten Einstelleinrichtungen zusammen. Diese ersten Einstelleinrichtungen enthalten ein aktives Element, das von einem Keil oder von einer Schraube mit profiliertem Kopf gebildet sein kann.
• Das Schneidplättchen ist in einer Aufnahme am freien Ende des Werkzeugs angeordnet und festgelegt, und sein dem Schneidende entgegengesetztes Ende wirkt mit den zweiten Einstelleinrichtungen zusammen. Diese zweiten Einstelleinrichtungen sind beispielsweise von einer Schraube gebildet, deren Achse parallel zur Längsrichtung des Schneidplättchens verläuft und die in den Werkzeugkörper geschraubt ist und deren Einstellkopf in Querrichtung von außen zugänglich ist und deren inneres aktives Ende an einer Schulter des Schneidplättchens anliegt. Das Schneidplättchen, das umdrehbar sein kann, befindet sich beispielsweise in einer Stellung schräg zur Längsachse der Einheit, insbesondere unter 45º.
• Die Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung und die auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden, klar verständlich. Es zeigt:
• Fig. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines zylindrischen Rades mit einer geraden Innenzahnung vor der Herstellung der Zahneingänge;
• Fig. 2 eine zur Fig. 1 analoge Darstellung nach der Herstellung der Zahneingänge;
• Fig. 3 eine teilweise weggebrochene und geschnittene Darstellung einer Fräseinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wobei diese Einheit in zusammengebautem und zur Verwendung an einer Fräsmaschine bereitem Zustand ist;
• Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Einheit von Fig. 3; und
• Fig. 5 eine Seitenansicht des Werkzeugs und des Schneidplättchens der Fig. 3 und 4.in vergrößertem Maßstab und teilweise weggebrochen
• In Fig. 1 ist ein Zahnrad 1 dargestellt, das gerade Zähne 2, beispielsweise Innenzähne, enthält. Das Rad 1 weist an seinem Ende, das einem anderen gezahnten Element benachbart ist, mit dem es durch axiale Verschiebung in und außer Zusammenwirkung gebracht werden kann, eine Stirnfläche 3 auf, die die Grenze der Zähne 2 definiert und die beispielsweise plan oder leicht konisch ist.
• Um das Ineingriffbringen des Rades mit diesem anderen gezahnten Element zu erleichtern, bildet man an den Enden der Zähne 2, die bei der radialen Stirnfläche 3 liegen, Abschrägungen oder Facetten 4 aus, die auch Zahneingänge genannt werden. Diese Facetten werden durch Fräsung hergestellt. Diese Facetten sind plan, und für einen einzelnen Zahn schneiden sie sich längs einer geraden Linie 5, die in einer Axialebene liegt und die schräg verläuft, indem sie sich von der Stirnfläche 3 ausgehend der Achse annähert. Die Ausbildung der Facetten 4 ruft auf Seiten des Fräswerkzeugs die Erzeugung von Grundfacetten 6 hervor, die keine aktive Aufgabe haben. Wie man in Fig. 2 sieht, sind die Zahneingänge daher für jeden Zahn von zwei geneigten Facetten gebildet, die Rampen bilden und deren Überschneidung 5 gegen die Achse und gegen das Radinnere geneigt ist, sodaß diese Ausbildung das Ineingriffbringen der zwei gezahnten Elemente erleichtert, deren benachbarte Zahnenden in gleicher Weise gestaltet sind.
• Es wird nun eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für die Herstellung der Zahneingänge der Fig. 2 beschrieben, indem von der Skizze der Fig. 1 ausgegangen wird.
• Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, enthält die Einheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Werkzeughalter 1, ein Werkzeug 8 und ein Schneidplättchen 9. Der Werkzeughalter 7 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einem Montageschaft 10 und einem Aufnahmekörper 11 für das Werkzeug 8. In üblicher Weise ist der Schaft 10 für seine Montage beispielsweise an einer Einstellbank wie auch an einer Fräsmaschine konisch ausgeführt. Der Körper 11 weist eine erste, koaxiale Längsbohrung 12 für die Aufnahme des Werkzeugs 8 und eine Querbohrung 13 auf, deren Aufgabe später beschrieben wird. Auf der der Bohrung 13 entgegengesetzten Seite weist der Körper 11 eine erste Gewindebohrung 14 für die Aufnahme von Einstellmitteln für die Axialposition des Werkzeugs 8 und zwei zweite Gewindebohrungen 15 für die Aufnahme von Feststellschrauben 16 für das Werkzeug 8 auf.
• In gleicher Weise hat das Werkzeug 8 einen hinteren Montageschaft 17 und ein Vorderteil oder Körper 18 für die Anbringung des Schneidplättchens 9. Der Schaft 17 des Werkzeugs 8 ist in der Einheit zylindrisch, und er weist eine ebene Spannfläche 19 auf, die dazu bestimmt ist, mit dem inneren Ende der Schrauben 16 zusammenzuwirken. Hinten besitzt der Schaft 17 eine Kerbe 20 mit geneigter Bodenfläche, in der ein Keil 21 sitzt, von dem einen radiale Stirnfläche sich an der radialen Oberfläche 22 der Bohrung 13 abstützt und dessen geneigte Vorderfläche 23 auf die Bodenfläche der Kerbe 20 drückt. Die radiale Position des Keils 21 wird durch eine Schraube 24 bestimmt, die durch Verschraubung sowohl mit der Bohrung 14 als auch einer Gewindebohrung 26 des Keils 21 zusammenwirkt. In bekannter Weise hat die Schraube 24 zwei Gewinde mit unterschiedlicher Steigungshöhe und/oder Steigungsrichtung, sodaß die Drehung der Schraube eine radiale Verstellung des Keils 21 hervorruft. Auf diese Weise ist mittels der Schraube 24 und des Keils 21 die Einstellung der axialen Lage des Werkzeugs 8 und daher des Schneidplättchens 9 möglich. Wenn die axiale Einstellung erreicht ist, wird das Werkzeug 8 durch die Schrauben 16 in seiner Lage gesichert.
• Wie insbesondere in Fig. 5 dargestellt ist, enthält der Körper 18 des Werkezugs 8 vorn eine Aufnahme 25 für das Schneidplättchen 9, das in diesem Beispiel von einem länglichen Stab gebildet ist, der zwei Schneidenden aufweist, sodaß das Plättchen 9 auf diese Weise um 180º drehbar ist, um zweimal verwendet werden zu können. In bekannter Weise wird das Plättchen 9 durch einen Klemmbügel 26 und eine Schraube 27 in einer Stellung festgehalten, in der es auf zwei Flächen der Aufnahme 25 aufliegt. Im dargestellten Beispiel ist die Aufnahme 25 gegen die gemeinsame Längsachse des Werkzeugs 8 und des Werkzeughalters 7 geneigt, beispielsweise um etwa 45º.
• An der Vorderseite der Einheit mündet die Aufnahme 25 frei an der Vorderfläche 28 des Werkzeugs 8, gegenüber der das Schneidende des Plättchens 9 vorsteht, und an der Rückseite mündet die Aufnahme 25 in einen Hohlraum 29, in den sich eine Gewindebohrung 30 anschließt, der eine Schraube 31 aufnimmt, die quer von außen zugänglich ist, um die Längsposition des Plättchens 9 in der Aufnahme 25 und damit die Position dieses Plättchens in radialer Richtung einzustellen. Diese Einstellung vollzieht sich durch Anlage des inneren Endes der Schraube 31 an einer Schulter 32 des hinteren Endes des Plättchens 9, wobei diese Schulter 32 unter dem Schneidwinkel vorgesehen ist. Wenn die Längsposition des Plättchens 9 in der Aufnahme 25 bestimmt ist, dann wird das Plättchen durch Festziehen der Schraube 27 festgelegt, die auf den Klemmbügel 26 einwirkt, um das Plättchen in seiner Aufnahme festzuspannen. Es versteht sich, daß die Längsachse der Schraube 31 parallel zur Längsrichtung des Plättchens 9 und der Aufnahme 25 ist.
• Mit einer Einheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, kann eine genaue Einstellung der axialen Lage und der radialen Lage des Schneidplättchens 9 erreicht werden, das an dem Werkzeug 8 befestigt ist, das seinerseits am Werkzeughalter 7 befestigt ist, wobei sich diese Einstellung an einer gesonderten Einstellbank vollzieht, während die Fräsmaschine mit einer anderen Einheit weiterarbeitet. Wenn die so auf der Bank voreingestellt Einheit an der Fräsmaschine angebracht wird, dann kann diese sofort in Betrieb gehen, weil die zwei oben beschriebenen Einstellungen bereits vorgenommen worden sind, als sich die Einheit auf der Einstellbank, d.h. unter den gleichen Montagebedingungen wie an der Maschine selbst, befand. Wenn die erfindungsgemäße Einheit an der Fräsmaschine angebracht ist, dann ist somit keinerlei weitere Einstellung notwendig, was die Produktivität bedeutsam erhöht.
• Es versteht sich, daß die Einstelleinrichtungen auch anders sein könnten; beispielsweise könnten die ersten Einstelleinrichtungen anstelle des Keils 21 eine Profilkopfschraube umfassen, die auf die Rückseite des Schaftes 17 einwirkt.

Claims (9)

1. Fräseinheit, enthaltend einen Werkzeughalter (7) zur Montage an einer Fräsmaschine, ein von dem Werkzeughalter (7) fest gehaltenes Werkzeug (8), ein von dem Werkzeug (8) fest gehaltenes Schneidplättchen (9), erste Einstelleinrichtungen (21,24) zum Einstellen der axialen Lage des Werkzeugs (8) an dem Werkzeughalter (7), zweite Einstelleinrichtungen (31) zum Einstellen der radialen Lage des Plättchens (9) und Einrichtungen (16,26,27) zum Einspannen des Plättchens, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (8) ein axiales Endstück (17) aufweist, das sich axial verstellbar in einer axialen Ausnehmung (12) des Werkzeughalters (7) erstreckt; die ersten Einstelleinrichtungen (21,24) so eingerichtet sind, daß sie zwischen dem Werkzeughalter (7) und dem Werkzeug (8) zur Bestimmung der axialen Lage des Werkzeugs wirken; die Einspanneinrichtungen erste Einrichtungen (16) enthalten, die zum Einspannen des Werkzeugs an seinem Endstück (17) am Werkzeughalter eingerichtet sind, indem sie zwischen dem Werkzeughalter und dem Endstück wirken; das Plättchen (9) verschiebbar in einer Aufnahme (25) am vorderen Ende des Werkzeugs angeordnet ist, die gegenüber der Achse des Werkzeughalters und des Werkzeugs geneigt ist; die zweiten Einstelleinrichtungen (31) derart eingerichtet sind, daß sie zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs und dem Plättchen (9) wirken; die Einspanneinrichtungen zweite Einrichtungen (26,27) enthalten, die von den ersten Einspanneinrichtungen (16) unabhängig sind und dazu eingerichtet sind, das Plättchen an dem Werkzeug festzuklemmen; und die ersten Einstelleinrichtungen (21,24), die zweiten Einstelleinrichtungen (31), die ersten Einspanneinrichtungen (16) und die zweiten Einspanneinrichtungen (26,27) im wesentlichen quer angeordnet sind, um von außen quer zugänglich zu sein, wenn die Fräseinheit an einer Einstellbank befestigt ist.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Endstück (17) des Werkzeugs an seinem hinteren oder inneren Ende (20) mit den ersten Einstelleinrichtungen (21,24) zusammenwirkt.

3. Einheit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einstelleinrichtungen ein aktives Element (21) enthalten, das zu der Gruppe gehört, die von einem Keil und einer Schraube mit Profilkopf gebildet ist.

4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bi2 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (9) an seinem hinteren Ende entgegengesetzt dem Ende der Schneide mit den zweiten Einstelleinrichtungen (31) zusammenwirkt.

5. Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das beispielsweise umdrehbare Plättchen schräg gegenüber der Längsachse der Einheit beispielsweise unter einem Winkel von etwa 45º angeordnet ist.

6. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einstelleinrichtungen von einer Schraube (31) mit zur Längsrichtung des Plättchens (9) paralleler Achse gebildet sind, die in den Körper (18) des Werkzeugs (8) geschraubt ist und deren Steuerabschnitt quer von außen zugänglich ist und deren inneres, aktives Ende an einer Schulter (32) des Plättchens (9) anliegt.

7. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einspanneinrichtungen von wenigstens einer Schraube (16) gebildet sind, die eine Gewindebohrung (19) im Werkzeugkörper durchdringt und an dem Endstück (17) des Werkzeugs anliegt.

8. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einspanneinrichtungen (26,27) von Einrichtungen zum Festspannen des Plättchens in seiner Aufnahme (25) gebildet sind.

9. Einheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einspanneinrichtungen einen Klemmbügel (26) zur Anlage an dem Plättchen und eine Schraube (27) zum Festklemmen des Klemmbügels am vorderen Ende des Werkzeugs umfassen.