-
Zusammengesetzter Schraubwälzfräser Aus einzelnen Scheiben mit beiderseits
ebenen Stirnflächen zusammengesetzte Wälzfräser, bei denen jede Scheibe etwa die
Zähne für einen vollen Umgang des Fräsers enthält, sind bekannt. Der Vorteil dieser
Fräserausführung besteht darin, daß sie es ermöglicht, die Zähne an den einzelnen
Scheiben auf üblichen Werkzeugscharfschleifmaschinen mit positivem Spanwinkel scharf
schleifen zu können. Nachteilig ist, daß an der Trennstelle am Rand der Fräserscheiben
die nur unvollständig auszubildenden Zähne fortgelassen werden müssen.
-
Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße neue Ausbildung des
aus wenigstens zwei Fräserscheiben zusammengesetzten Wälzfräsers mit einzeln eingesetzten
Messern beseitigt. Es ist bei dieser Konstruktion unschwer möglich, auch an den
Rädern der Scheiben Messer anzuordnen und diese so auszubilden, daß sie zum Teil
über den Rand der Scheiben in axialer Richtung hinausragen. Damit erhält man einen
aus Scheiben zusammengesetzten Fräser mit dem Vorteil des Wechselschnittes mit positiven
Spanwinkeln, der auf normalen Maschinen leicht scharf geschliffen werden kann und
der mit einer lückenlosen Reihe von Schnei,dzähnen besetzt ist. Diese Bauart hat
außerdem noch den Vorteil, daß sich beschädigte oder verbrauchte Messer im einmal
vorhandenen Fräserkörper leicht auswechseln und erneuern lassen.
Die
näheren Einzelheiten der Konstruktion des Fräsers werden an Hand der Zeichnungen
anschließend beschrieben. In den Zeichnungen bedeutet Abb. i eine Abwicklung eines
zweiteiligen Wälzfräsers mit Wechselschnitt der Flanken bei positivem Spanwinkel.
-
Abb. 2 einen eingesetzten Fräserzahn mit Haltezapfen, Abb.3 Befestigungslöcher
in der Abwicklung eines zweiteiligen Wälzfräsers, Abb.4 einen im Befestigungsschlitz
mit Ohren eingesetzten Fräserzahn, Abb. 5 einen Querschnitt zu Abb. 4, Abb. 6 einen
Randzahn o in Scheibe a2, gestrichelt Innenzahn, Abb. 7 eine Seitenansicht zu Abb.
6, Abb. 8 eine Abwicklung' der Mittenscheibe eines dreiteiligen Wälzfräsers mit
Befestigungsschlitz, Abb. g eine Abwicklung der Steigungslinie S-S der Erzeugungsschnecke
und der Linie F-F, auf der die Befestigungsschlitze liegen, Abb. to eine Steigungslinie
S-S der Erzeugungsschnecke und einen zweifachen Befestigungsschlitz F.- F1 und F2
F2, Abb. i i einen Fräserzahn mit Querstück zur Befestigung, Abb. i2 eine Seitenansicht
zu Abb. ii, Abb. 13 einen dreiteiligen Wälzfräser mit kegeliger Grundform; in Teil
a3 eingesetzten Innenzahn o., Randzahn o3 gestrichelt, Abb. 14 eine Stellung der
Scheiben a1 und a2 beim Scharfschleifen, Abb. 15 eine Befestigung eines Fräserzahnes
durch Haltezapfen mit außenliegendem Keilstift e, Abb. 16 eine Befestigung eines
Fräserzahnes mit Querstück bei außenliegendem Keilstift e, Abb. 17 eine schematische
Darstellung der veränderlichen Zahnlänge bei Wechselschnitt.
-
Die Abwicklung eines aus zwei Scheiben zusammengesetzten Fräsers (Abb.
i) zeigt den positiven Spanwinkel y an den aufeinanderfolgenden wechselseitig schneidenden
Zähnen und läßt erkennen, daß die Zahnreihe beim Übergang über die Trennlinie T-T
Zähne g und to) keine Unterbrechung aufweist. Die Messer (Abb.2) werden entweder
mit runden geschlitzten HaheSChäften k in Bohrungen (Abb. 3) oder (Abb. 4 und 5)
mit Halteohren k' in durchlaufende Schlitze der Fräserscheiben eingesetzt. Die Halteschäfte
k werden durch Keilstifte e gespreizt und mit Vorspannung gegen ihre Sitzfläche
auf dem Fräserumfang gezogen, wie dies aus Abb.6 erkenntlich ist. Auch die mit Halteohren
k' in Schlitze eingesetzten Messer werden durch zwei Keilstifte e mit Vorspannung
in den Schlitzen gehalten.
-
Die einzelnen Messer folgen im Steigungsverlauf der Erzeugungsschnecke
aufeinander. Das gleiche ist der Fall für die Befestigungsbohrungen im mittleren
Bereich . der Fräserscheiben, z. B. für die Zähne z1 bis z6 und z1, bis- z20 (Abb.
3), die im folgenden als Innenzähne bezeichnet seien. Da die Bohrungen in der Fräserscheibe
beiderseits ge-, nüaend Fleisch zur -Auflage der Keilstifte e haben müssen, treten
Schwierigkeiten auf für die im Steigungsverlauf sich immer mehr dem Rande der Scheiben
nähernden, im folgenden als Randzähne bezeichneten Fräserzähne. Diese werden dadurch
behoben, daß die Befestigungsbohrungen für die Messer an den einander zugewandten
Rädern der Scheiben nicht mehr in der Steigungsrichtung der Erzeugungsschnecke angeordnet
sind, sondern in einem Mindestabstand Z parallel zum Scheibenrand (Abb. 3 und 5).
Dieser Abstand ist sogewählt, daß eine sichere Auflage des Keilstiftes auch am Rande
der Scheibe gewährleistet ist. Als Randzähne gelten die Zähne z8 bis zlo in Abb.
i und z7 bis zio in Abb. 3. Bei den Innenzähnen fallen die Mittellinien der Halteschäfte
mit der Symmetrielinie der Erzeugungsschnecke annähernd zusammen, und die Zähne
sind (abgesehen von etwaigen Höhenunterschieden wegen des Anschnittes) untereinander
gleich. Bei den Randzähnen ist die Mittellinie der Halteschäfte um das Maß y gegen
die Symmetrielinie der Schnecke versetzt (Abb. 5), so daß die Fräserzähne dem Schneckengange
folgen, obgleich die Bohrungen der Halteschäfte von diesem abweichen. Während die
Innenzähne (bei gleicher Zahnhöhe) untereinander austauschbar sind, ist dies bei
den Randzähnen wegen der von Zahn zu Zahn sich vergrößernden Maße y nicht möglich.
-
Die Trennfläche T-T der einzelnen Fräserscheiben (Abb. i) übt bei
dieser Ausführung keinen Einfluß mehr auf die Schneidzähne aus. Die schneidenden
Flanken werden nicht mehr durchgetrennt, sondern stehen ganz oder teilweise über
die Fräserscheibe a hinaus und können ihre Schneidwirkung auf ihrer ganzen Länge
ausüben. Um scharfe Ecken und Einschnitte zu vermeiden und fließende Übergänge in
der Form der kerbempfindlichen Messer c zu erhalten, ,vird die Nachbarscheibe zweckmäßigerweise
an der Stelle eines solchen Randzahnes ausgespart. In Abb.6 ist die Scheibe a1 ausgespart,
um dem Randzahn c,. der Scheibe a2 einen schrägen Übergang geben zu können; außerdem
ist für den dargestellten Randzahn die Bohrung des Halteschaftes schräg zur Fräserachse
gelegt. Dadurch wird die Form des Messers c,. gerade auch für die am meisten überstehenden
Zähne zlo und z" (Abb. 3) für die Aufnahme des Kräfteflusses besonders geeignet.
-
Randzähne werden immer nur an der Trennlinie zwischen zwei Fräserscheiben
a angeordnet; es genügt also. bei zweiteiligem Wälzfräser ihre Ausführung an der
Seite, die an die Nachbarscheibe grenzt, da nach außen zu, also an der anderen Seite
der Scheibe, keineBreitenbeschränkung gegeben ist. Bei dreiteiligem Fräser sind
die beiden Außenscheiben ebenso nur an der Innenseite mit Randzähnen versehen, die
Mittelscheibe jedoch an beiden Seiten.
-
Halteschlitze zur Befestigung der Halteohren k' an den Messern c (Abb.
4 und 5) verlaufen im Mittelstück a2 eines dreiteiligen Wälzfräsers sinngemäß für
die Innenzähne in der Steigungsrichtung der Erzeugungsschnecke - Stück BC; für die
Randzähne bleiben die Schlitze ohne Steigung,
also parallel zur
Stirnfläche der _Fräserscheibe d, Stück AB und CD.
-
Es kann aber auch der Linie F-F, auf der die Befestigungsschlitze
liegen, oder der Bohrungsreihe eine Steigung gegeben werden, die kleiner ist als
die Steigung S-S der Erzeugungsschnecke (Abb.9). Dann ist also Steigungswinkel ef
kleiner als s, Wird im Grenzfall af = o, dann liegt ein Kreisschlitz vor,
bei dem das Ende wieder auf den Anfang trifft. An Stelle der schmalen Paßfläche
p (Abb. 5), die wegen der verschiedenen Steigungswinkel am äußeren und am inneren
Durchmesser der Nut zweckmäßig verwendet wird, kann dann die ganze Fläche des Halteohres
im Schlitz tragen. Diese Befestigungsart ergibt nur in der Mitte M einen symmetrischen
Fräserzahn, alle anderen Zähne sind versetzt bis zu dem Größtwert iy (Abb. 5). Soll
y verkleinert werden, um die Biegungsmomente zu verringern, dann können statt eines
über den ganzen Umfang laufenden Befestigungsschlitzes F-F, zwei je über den halben
Umfang laufende Schlitze F1- F1 und F2 F2 (Abb. io) angewendet werden, die etwa
um die halbe Steighöhe der Schnecke versetzt sind. Die Punkte Ml und M2 tragen je
einen symmetrischen Zahn, da dort die Steigungsrichtung S-S der Erzeugungsschnecke
mit der Mitte der Befestigungsnuten bzw. mit der Mitte der Bohrungsreihe F.- Fi
oder F2 F2 zusammenfällt. Dadurch wird das Höchstmaß y der Versetzung auf die Hälfte
verringert.
-
Auch bei einer quer über die ganze Breite der Fräserscheibe a1 bzw.
a2 (Abb. i i und i2) laufenden schwalbenschwanzförmigen Längsnut o zur Befestigung
der Messer c kann durch Keilstift e das Meserlängsstück c' in der Längsnut infolge
der Schlitzung gespreizt und mit Verspannung nach unten auf die Scheibe a1 gedrückt
werden, wobei durch Aufsätze q bzw. q' beim nächsten Zahn das Messer axial festgelegt
wird. Bei den Innenmessern liegen die Fräserzähne mit den Flanken über dem Längsstück
c' radial nach außen (gestrichelt dargestellt). Bei den Randzähnen liegt ein Teil
des Profils oder das ganze Wälzprofil außerhalb der Stirnfläche der Fräserscheibe.
Auch hier wird die Nachbarscheibe ausgespart.
-
Der vorliegende Gedanke, Rand- und Innenzähne in verschiedener Art
zu befestigen, läßt auch die Möglichkeit offen, die Innenzähne massiv mit der Fräserscheibe
aus einem einzigen Stück anzufertigen und nur die Randzähne durch besondere eingesetzte
Messer zu bilden. Dies wird namentlich bei kleineren Profilen wirtschaftlich vorteilhaft
sein.
-
Bei Kegelfräsern (Abb. 13), wie sie zur Herstellung von Spiralkegelrädern
bekannt sind, ist ebenfalls eine Konstruktion mit massiven Zähnen am kleinen und
mittleren Durchmesser vorteilhaft, also an den Scheiben a1 und c,2. Die Scheibe
a1 wird mit dem Schaft aus einem Stück gemacht. Scheibe d3 außen wird aus einem
Stück mit dem Haltekonus gefertigt und erhält zum mindesten Randzähne an der Trennfläche
der Scheiben a2 und a3.
-
Die Aufteilung des Fräsers in einzelne Scheiben erlaubt verschiedene
Lagen der Scheiben gegeneinander beim Arbeiten und beim Scharfschleifen. Zu letzterem
werden die Scheiben aus der Arbeitsstellung heraus so gegeneinander verdreht, daß
nach Pfeilrichtung in Abb. 1q. die eine Schleifnut, also z. B. die für die .links
schneidenden Messer, von der Schleifscheibe durchlaufen werden kann, dann werden
die Scheiben in die passende Lage für die andere Hälfte der Fräserzähne mit der
anderen Steigungsrichtung der Schleifnut gedreht und scharf geschliffen. Die Arbeitsstellung
der Fräserzähne kann so gewählt werden, . daß die Zähne der Nachbarscheibe in der
Lücke der ersten Scheibe stehen (Abb. i), wenn. nur die Bedingung erfüllt bleibt,
daß die Flankenschneiden auf der Erzeugungsschnecke liegen.
-
Nimmt man es in Kauf, die Scheiben a einzeln scharf zu schleifen,
dann können die einzelnen Scheiben verschiedene Zähnezahlen auf einem Umgang tragen.
Das kann -vorteilhaft sein, wenn der schlichtende Teil des Fräsers in der Nähe des
Wälzpunktes eine größere Zahl von Schneiden bekommen soll, um das Zahnprofil genauer
einzuhüllen. Besonders vorteilhaft ist es, bei Kegelfräsern nach Abb. 13 wachsende
Zähnezahlen mit wachsendem Durchmesser der Scheiben a auszuführen. Die Konstruktion
läßt sich natürlich auch mehrgängig ausführen. Die Reihen für die Befestigungslöcher
und die Befestigungsschlitze in den Abb. 3, 8, 9, io, die dort in der Abwicklung
des vollen Umfanges dargestellt sind, wiederholen sich dann bei einem zweigängigen
Fräser zweimal, bei einem dreigängigen Fräser dreimal auf dem Fräserumfang. Mit
anderen Worten bedeuten dann die gezeichneten Abwicklungen nur den halben oder ein
Drittel des Umfanges.
-
Die Abb. 15 und 16 zeigen die Befestigung mit Keilstiften e, ohne
daß die Notwendigkeit zur Anbringung von Schlitzen besteht. Im Grundriß Abb. 15
eines Messers c mit Halteschaft k sieht man, daß die seitliche Anbringung des Keilstiftes
mehr Werkstoff von dem Keilstift nach dem Rande zu erfaßt. Teilt man die Fräserzähne
wechselseitig, indem rechts und links schneidende Zähne miteinander abwechseln,
so ergibt sich eine Veränderung in der Länge der Fräserzähne, sofern man nicht eine
axiale Verschiebung der Fräserscheibe während des Teilens vorsehen will. In der
Abwicklung (Abb. 17) ist das dargestellt. Die Nuten verlaufenvon der Senkrechten
zur Schneckensteigung mit dem Steigungswinkel e abwechselnd im Winkel -i- y und
dann - y. Das bedingt bei gleichmäßigem Teilungswinkel eine .Veränderung in der
Länge der Fräserzähne. Man ersieht aus Abb. 17, daß die ungeraden Zähnezahlen von
i bis 9 in der Länge zunehmen, während die geraden Zähnezahlen :2 bis io abnehmen.
Der Fehler wird dann am kleinsten, wenn, wie gezeichnet, die mittleren Zähne 5 und
6 gleiche Länge erhalten. Es sind also bei der Herstellung z. B. erst die rechts
steigenden Nuten zu teilen, bei insgesamt z" Fräserzähnen wird eine Teilscheibe
von z"/2 Nuten verwendet. Man erhält
dann die Nuten a, 4, 6, 8 und
io. Zum ITbergang auf die links steigenden Nuten wird die Nutenmitte P5 als Halbierende
zwischen P4 und P6 bestimmt und dann mit der schon vorher verwendeten Teilscheibe
wie üblich geteilt. Um späterhin von beiden Nutensteigungen das gleiche Maß abzuschleifen,
sind die Mittelzähne mit einer Skala versehen. Bei Fräsern (Abb. 13) mit kegeligem
Grundkörper werden bei gleicher Zähnezahl auf den drei Fräserscheiben die Skalenteile
proportional den mittleren Durchmessern der einzelnen Teile gehalten. Werden auf
den drei Scheiben a verschiedene Zähnezahlen verwendet, so sind die Skalenteile
entsprechend den verschiedenen Längen der mittleren Fräserzähne auf jeder Scheibe
zu bemessen.
-
Die geschilderte Bauart kann für Wälzfräsen zur Herstellung aller
auswälzbaren Profile wie Keilnuten u. dgl. verwendet werden.