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Messerkopf für Werkzeugmaschinen Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf spanabhebende Werkzeuge mit eingesetzten Messern und insbesondere auf Messerköpfe,
wie sie zum Schneiden von Spiralkegel- und Hyperboloidrädern verwendet werden. Die
Messer derartiger Messerköpfe haben Schäfte; die im Messerkopf befestigt sind, und
sie ragen mit dem die Schneidkanten bildenden Teil über die Stirnfläche des Messerkopfes
in der Achsenrichtung hervor. Dabei ist es erforderlich, daß die Messer gegenseitig
hinsichtlich ihres Abstandes von der Messerkopfachse mit ihren Schneidkanten genau
zueinander ausgerichtet werden, um richtig zu spuren. Nur dann schneidet der Messerkopf
genau.
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Bei den üblichen Messerköpfen mit eingesetzten Messern sind deren
Schäfte im Querschnitt rechteckig mit paralleler Vorder- und Rückseite. Dabei sind
die Messer je in einen im Umfang des Messerkopfes vorgesehenen Schlitz eingesetzt,
dessen Vorderwand und dessen Rückwand parallel verlaufen. Die Herstellung der Messerschäfte
erfolgt zwecks genauer Passung mit möglichster Genauigkeit, aber dennoch ergeben
sich beim Einsetzen des letzten Messers häufig Schwierigkeiten. Dieses ist häufig
schwer in seinen Schlitz einzupassen und dann genau radial den anderen Messern gegenüber
einzustellen. Das liegt daran, daß sich der Messerkopf etwas verzieht, wenn die
Messer nacheinander eingesetzt und durch ihre Halteschrauben im Schlitz angezogen
werden, denn dabei üben sie auf die Wandungen des Schlitzes einen Druck aus, dem
diese Wandung etwas nachgibt, mit dem Ergebnis, daß dann der für das letzte -.Messer
verbliebene Schlitz zu eng geworden ist. Ein anderer Nachteil
der
üblichen Bauart liegt darin; daß bei Heraus-' nahme eines Messers die anderen Messer
ihre Lage. verändern, weil die auf sie ausgeübte Spannkraft infolge der Herausnahme
des einen Messers nach-1äßt. Darum müssen alle Messer des Messerkopfes neu gerichtet
werden, wenn auch nur ein einziges Messer im Messerkopf ausgewechselt wird. Mag
auch die Verlagerung der Messer nur sehr gering sein, so wirkt sich doch selbst
das schädlich aus, wenn der Messerkopf eine Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke
auf tausendstel Millimeter zu, ermöglichen hat.
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Die Neigung der Messer, ihre Sitze aufzuweiten, wenn man die Halteschrauben
anzieht, um die Me's'ser nacheinander im Kopf zu befestigen, ist besonders groß
bei den üblichen Messerköpfen zum Schlichten. Denn diese Messerköpfe haben axiale
Bohrungen für Stellschrauben, die der radialen Verstellung der Messer dienen. Für
jedes Messer ist eine solche Stellschraube vorgesehen, und deren Löcher ermöglichen
die Verformbarkeit des Messerkopfes unter der Spannung, so daß sich dieser um so
leichter ausdehnt oder zusammenzieht.
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Auch ist bei dem Messerkopf der bisher üblichen Bauart die Zahl der
einzusetzenden Messer beschränkt, weil zwischen den einzelnen Schlitzen ein bestimmtes
Mindestmaß an Material stehenbleiben muß. Auch erfolgt bei den Messerköpfen üblicher
Bauart die Befestigung eines jeden Messers in seinem Sitz durch eine Halteschraube,
die in den Messerkopf rechtwinklig zur Schlitzinnenfläche eingeschraubt ist, also
quer zur Messerkopfachse. Wenn auch jedes Messer mit möglichst geringen Toleranzen
zwecks genauester Passung in seinen Schlitz gefertigt wird, ist es doch schwierig,
die Toleranzgrenzen bei der Herstellung und dem Zusammenbau so gering zu halten,
daß das Messer an der Vorderseite, der Rückseite und dem Grunde des Schlitzes gleichzeitig
satt anliegt. Ist das aber nicht der Fall, so muß die Zerspanungskraft teilweise,
mindestens anfänglich, von der Halteschraube aufgenommen werden.
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Wie schon gesagt, haben die Schlitze für den Sitz der Messer bei der
üblichen Bauart parallele Vorderwandungen und Rückwandungen sowie einen rechtwinklig
dazu verlaufenden Grund. Dadurch wird es schwierig, diese Flächen zu schleifen,
denn alle drei kann man nicht gleichzeitig schleifen, da ja die Abnutzung der Schleifscheibe
deren Breite verringert. Aus diesem Grunde sind die Messerköpfe in der Regel nicht
gehärtet und die Schlitze nicht geschliffen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun, die Aufgabe zugrunde, einen
Messerkopf, insbesondere für Verzahnungsmaschinen, mit herausnehmbaren Messern zu
schaffen, der einzeln oder gemeinsam die folgenden Eigenschaften hat: Bei gegebenem
Durchmesser soll er eine größere Zahl von Messern aufnehmen können, als es bisher
möglich war. Jedes Messer soll unter den gleichen Bedingungen eingepaßt sein und
einen genau so guten Sitz aufweisen wie die anderen. Jedes Messer soll sich einsetzen
oder herausnehmen lassen, ohne dabei eine Verlagerung der anderen Messer zu bewirken,
Die Messersitze sollen sich schleifen lassen, damit man den Messerkopf härten kann.
Die Lagerung der Messer soll größere Starrheit aufweisen und eine bessere Abstützung
der Messer gegen den Zerspanungsdruck gewährleisten. Der Messerkopf soll sich mit
größerer Genauigkeit herstellen lassen. Bei Ausgestaltung des Messerkopfes zum Schlichten
sollen sich durchgehende Bohrungen für Stellschrauben erübrigen, so daß der Messerkopf
eine größere Starrheit erhält und sich daher beim Anziehen der Befestigungsschrauben
unter deren Druck weniger leicht verformt. Die Bohrung für die Befestigung des Messerkopfes
auf der Werkzeugspindel der Maschine soll fortfallen, um eine noch größere Starrheit
des Messerkopfes zu gewährleisten. .
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In den Zeichnungen zeigt Fig. i eine teilweise Stirnansicht eines
Messerkopfes, der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, wobei
einige Messer abgenommen sind und ein Teil der Grundplatte zur besseren Veranschaulichung
der Sitze weggebrochen dargestellt ist, Fig. 2 einen Querschnitt der Linie 2-2 der
Fig. i, Fig.3 einen Teilaufriß des Messerkopfes mit Blick auf die eine Flanke des
Sitzes für ein Messer, Fig. 4 den Aufriß eines Messers, Fig. 5 den Schnitt durch
den Messerschaft nach der Linie 5-5 der Fig. 4, Fig. 6 den Grundriß des Messers,
Fig. 7 eine Seitenansicht des Messers, Fig. 8 einen Grundriß und Fig.9 einen Aufriß
einer Stellschraube für das Messer, Fig. io den Aufriß und Fig. i i den Grundriß
eines Keiles für die radiale Messereinstellung und schließlich Fig. 12 einen Führungskeil
für die Einstellung der Stellkeile.
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Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel des Messerkopfes
nach der Erfindung ist dieser auf seinem Umfang mit den zur Aufnahme der Messer
bestimmten ausgesparten Sitzen versehen, die je V-förmig sind und daher zusammen
eine Art Sägeprofil bilden. Jede Aussparung hat eine Seitenwand und eine Rückwand,
aber keine Vorderwand. Die Seitenwände der Aussparungen verlaufen bis zum Umfang
des Messerkopfes zu diesem geneigt, während die Rückwände sich im wesentlichen quer
dazu erstrecken. Bei dieser Gestalt der Sitzaussparungen lassen sich mehr Messer
an einem Messerkopf gegebenen Durchmessers anbringen als bei der üblichen Bauart,
weil zwischen den einzelnen Schlitzen zur Aufnahme der Messer kein Material mehr
stehenzubleiben braucht.
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Zum Befestigen der Messer im Messerkopf sind Halteschrauben in diesem
in einer Richtung eingeschraubt, die weder mit der Seite noch mit der Rückwand des
Sitzes einen rechten Winkel bildet, sondern vielmehr so gerichtet ist, daß die Messer
gleichzeitig gegen beide Wände der Aussparung gedrückt werden, wenn man die Befestigungsschrauben
anzieht.
Dadurch läßt sich erreichen, daß der Zerspanungsdruck der Messer von den Wandungen
des Sitzes statt von den Befestigungsschrauben aufgenommen wird.
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Die Messerköpfe werden vorzugsweise ohne Mittelbohrungen gefertigt.
Um sie auf der Werkzeugspindel der Verzahnungsmaschine befestigen zu können, haben
sie auf ihrer Rückseite verjüngte Vorsprünge, die in entsprechend gestaltete Aussparungen
auf der Vorderseite derWerkzeugspindel eingreifen können. Zur radialen Einstellung
der Messer werden Schrauben verwendet, die in Aussparungen des Messerkopfes untergebracht
sind und in schraubenförmige Nuten von Keilen eingreifen, die zwischen jedem Messer
und dessen seitlicher Sitzfläche eingeschaltet sind. Wie die Zeichnungen zeigen,
hat der Messerkopf 2o an seinem Umfang zahlreiche Aussparungen 22 mit im allgemeinen
ebenen Wänden 23 und 24. Die rückwärtige Wand 24 liegt zur Messerkopfachse parallel,
aber in einer Ebene, die der Achse gegenüber versetzt ist. Sie verläuft dabei im
wesentlichen lotrecht zur Seitenwand 23 des Sitzes, die zum Umfang des Messerkopfes
im spitzen Winkel verläuft. Der Messerkopf erhält dadurch ein sägeförmiges Umfangsprofil.
An die Seitenwand einer jeden Sitzaussparung schließt sich am Umfang die Rückwand
der nächsten Sitzaussparungen an, %voratis sich die höchstmögliche Zahl von Sitzen
für die Messer im Messerkopf ergibt.
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Die Messer 21 haben je einen Schaft 25, der ein Prisma von rechteckigem
Querschnitt darstellt. Seine Vorderseite 26 und seine Rückseite 27 sind eben und
parallel. Die Innenfläche 28 verläuft senkrecht zu den Flächen 26 und 27 sowie parallel
zur äußeren Fläche 29. Die Grundfläche 35 schließlich ist ebenfalls eben und verläuft
rechtwinklig zu den Flächen 26 bis 29.
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Unterhalb der Messer hat der Messerkopf 20 einen kleineren Durchmesser
(Fig. 2). Er trägt hier einen Ring 30 mit einer zylindrischen Umfangsfläche
31, die gleichachsig zur DIesserkopfachse verläuft und dessen Umfangsfläche 31 dem
Zweck dient, die Messer auszurichten. Diese Richtscheibe 3o ist durch Schrauben
33 am Messerkopf 20 befestigt. Oberhalb ihrer Umfangsfläche 31 bildet sie eine rings
umlaufende vorspringende Leiste. Auf dieser Leiste sind verteilt Warzen 34 angebracht,
die als Sitzflächen für die Messer dienen. Auf die sauber abgeschliffenen Oberflächen
dieser Warzen legen sich die -Messer mit ihren Grundflächen 35 auf, wenn sie in
die Sitzaussparungen 22 des Messerkopfes eingepaßt sind.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Messerkopf massiv
ausgebildet, hat also keine Mittelbohrung zur Aufnahme der Werkzeugspindel. Statt
dessen hat der Messerkopf einen mittleren Vorsprung 36 an seiner Unterseite, der
in einen entsprechend ausgestalteten kegeligen Sitz vorn auf der 'Kerkzeugspindel
eingreift. Durch den Messerkopf gehen Schrauben 38 hindurch, die in die Vorderfläche
der Spindel eingeschraubt sind und auf diese Weise den Dlesserkopf an der Spindel
befestigen. Zur Mitnahme des Messerkopfes durch die Spindel ist ein nicht näher
dargestellter Keil vorgesehen, der an der Spindel befestigt ist und in einen Schlitz
39 am Messerkopf eingreift.
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Die Messer 21 werden in ihren Sitzen 22 durch Befestigungsschrauben
40 gehalten. Diese gehen durch Löcher 41 der Messerschäfte hindurch und sind in
Gewindebohrungen 42 des Messerkopfes eingeschraubt. Die Löcher 41 in den Messerschäften
verlaufen diagonal, und zwar erstrecken sie sich von der Außenseite 29 zur Innenfläche
28 in schräger Richtung. Die Gewindebohrungen im Messerkopf sind dementsprechend
derartig geneigt, daß sie mit einer auf der Sitzfläche 23 errichteten Lotrechten
einen spitzen Winkel bilden. Die Mittellinie 43 jeder Gewindebohrung liegt geneigt
zurr Radius 44 des -Messerkopfes (Fig. i). Die Gewindebohrungen 42 sind also rückwärts
derart geneigt, daß die Messer beim Anziehen der Schrauben 40 sowohl rückwärts als
auch seitlich in die Sitzaussparungen hineingezogen werden. Dadurch wird erreicht,
daß jedes Messer fest an die Rückwand 24 als auch an die Wand 23 angepreßt wird.
Um für den Kopf der Befestigungsschraube Platz zu schaffen, ist die Außenfläche
29 jedes Messerschaftes bei 48 abgefräst.
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Bei ':Messerköpfen zum Schruppen können die Messer mit ihren Innenflächen
28 unmittelbar all den seitlichen Sitzflächen 23 anliegen. Bei dem in den Zeichnungen
dargestellten Messerkopf handelt es sich um einen solchen zum Schlichten. In diesem
Falle ist zwischen der Innenseite des Schaftes und der Seitenwand 23 des Sitzes
ein Keil 45 eingefügt. Der Keil hat eine äußere ebene Fläche 46, die sich an die
Innenfläche 28 des Messerkopfschaftes anlegt und wie die Fläche 28 parallel zur
DMesserkopfachse verläuft. Die Innenfläche 47 des Keiles ist ebenfalls eben, aber
zur Fläche 46 etwas geneigt. Dabei ist der Keil unten dünner als oben. Die Fläche
47 des Keiles legt sich an die Sitzfläche 23 des Messerkopfes an, wobei die Sitzfläche
23 entsprechend geneigt zur Messerkopfachse verläuft. Jede dieser Seitenwände 23
hat daher unten einen größeren Abstand von der Messerkopfachse als oben.
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Jeder Keil 4,; läßt sich axial zur Messerkopfachse verstellen, um
den Achsabstand des Messers 24 einstellen zu können. Zum Zwecke dieser Einstellung
sind Stellschrauben 5o vorgesehen. Diese Stellschrauben sind hohl und haben eine
sechseckige Bohrung 5 t zur Aufnahme eines Schlüssels. Die Schraube 5o ist in den
Messerkopf 2o nicht eingeschraubt, sondern sitzt einfach in einer Aussparung 52
(Fig. 3) des Umfanges. Dabei greift jede Schraube in innere Gewindeaussparungen
54 ein, die auf der Innenfläche des betreffenden Keiles d5 eingefräst sind. Die
Befestigungsschrauben 40 gehen durch Schlitze 56 der Keile hindurch. Die Seitenwand
eines jeden Schlitzes 56 ist zu den Seitenflächen des Keiles geneigt entsprechend
der Neigung der Schraube zum Messerkopfradius. Der heil 45 wird bei seiner axialen
Verschiebung durch eine Feder 57 geführt, die in einen Längsschlitz 58
des
Keiles eingreift und in eine Aussparung 6o (Fig. 3) der Seitenwand 2,3 der Sitzaussparung
eingepaßt ist. Dabei hat jede Feder 57 eine Zunge 59, die in eine Nut 61 dieser
Seitenwand 23 eingreift. Die Nut 61 verläuft rechtwinklig zum Schlitz 6o (Fig. 3).
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Das eigentliche Messer 65 ragt über die Stirnfläche des Messerkopfes
20 in der üblichen Weise hinaus. Die Vorderfläche 66 und die Seitenflanken 67 und
68 des Messers sind hinter der Vorderfläche 69 hinterfräst, damit das Messer sich
freischneiden kann. Die Vorderfläche 69 des Messers wird in der üblichen Weise zum
Schärfen des Messers geschliffen.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Messerkopf dient zum Schneiden
von Spiralkegel- und Hypoidrädern nach dem üblichen Verfahren mit schrittweiser
Teilbewegung. Da die Messer im Messerkopf nicht radial angeordnet sind, verlaufen
die eigentlichen Messer diagonal zum rechteckigen Querschnitt der Schäfte. In ihren
Sitzen sind die Messer aber so eingepaßt, daß die Längsmittellinie des eigentlichen
Messers zu einem mit der Messerkopfachse konzentrischen Kreis ausgerichtet ist.
Indessen läßt sich die Erfindung auch anwenden für Messerköpfe zur Durchführung
des Verfahrens mit stetiger Teilbewegung. In den Zeichnungen ist ersichtlich, daß
die Messer so geschliffen sind, daß sie ihre Schneidkanten abwechselnd innen und
außen haben. Die Erfindung ist aber auf alle Formen von Messerköpfen für Verzahnungsmaschinen
anwendbar, nicht nur auf solche mit abwechselnd innen und außen schneidenden Messern,
sondern auch auf :Messerköpfe, deren Messer nur innen oder nur außen schneiden oder
bei denen die Messer auf beiden Seiten Schneidkanten haben, sowie auf Schruppköpfe
mit drei Messerarten usw. Wenn auch die Erfindung vorstehend in Anwendung auf ein
besonderes Ausführungsbeispiel erläutert ist, so kann sie doch mannigfaltig abgeändert
werden.