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Fräser bzw. Räumwerkzeug mit eingesetzten Zähnen oder Zahnleisten
Fräser, insbesondere wälzfräser, sind bekannt, bei denen in Nuten eines Fräserkörpers
Zahnleisten eingesetzt sind. In den Zahnleisten sind an der Brust des Fußes der
Zahnleisten Aussparungen vorgesehen, und die Zahnleisten werden im Fräserkörper
dadurch gehalten, daß angrenzende Teile des Fräserkörpers in die Nuten der Zahnleisten
hineingebogen sind. Es ist auch schon bekannt, den Fräserkörper in den Zwischenräumen
zwischen den Zahnleisten zu spalten und durch ein Keilglied die gespaltenen Hälften
auseinanderzudrängen, dadurch an die Zahnleisten anzudrücken und diese so zu halten.
Da bei der erstgenannten Bauart die Aussparung unmittelbar Zwischen Kopf und Fuß
der Zahnleisten vorhanden sein muß, wird die Zahnleiste an kritischer Stelle geschwächt,
und es kann bei Überbeanspruchung des Fußes die Gefahr eines Bruches der Zahnleisten
auftreten. Dies um so mehr, als bei dem Übergang von dem breiten Kopf der Zahnleisten
zu dem wesentlich schmäleren Fuß beim Haltevorgang ohnehin an dieser Stelle eine
gewisse Bruchgefahr vorliegt.
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Bei dieser Bauart ist ferner unvermeidlich, daß beim Einpassen der
Zahnleisten in den Fräserkörper die Resultanteh der auf den Rücken bzw. die Brust
der Zahnleisten wirkenden Kräfte einen wesentlichen Abstand voneinander aufweisen.
Diese Kräfte verursachen ein Verdrehen der Zahnleisten im Fräserkörper um eine neutrale
Linie, welche Verdrehung beim Frässchnitt durch die Zerspannungskräfte aufgehoben
und bei Beendigung des jeweiligen Frässchnitts durch Zurückfedern wieder erneut
auftritt. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Eindringen eines Zahnes in
das
zu bearbeitende Werkstück. Dadurch entstehen Ungenauigkeiten, weil die einzelnen
Zahnleisten hierbei verschieden beeinflußt werden und verschieden zurückfedern.
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Die obengenannte zweite Art der Befestigung der Fräserzähne ist aus
ähnlichen Gründen für die heute erforderliche Genauigkeit und bei den in neuerer
Zeit geforderten Beanspruchungen eines Fräsers ungenügend.
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Weiterhin ist es bekannt, die Zähne von Kreissägen bzw. Zahnleisten
von Fräsern durch Einsetzen von runden, parallel zur Sägenachse bzw. Fräserachse
verlaufenden Stiften an der Vorderseite der Zähne bzw. Zahnleisten mit dem Fräscrkörper
zu verbinden. Solche Stifte haben lediglich die Aufgabe, die Zähne bzw. Zahnleisten
am Herausfallen aus ihren Nuten zu hindern, weshalb sie meistens in der Nähe des
Nutgrundes angeordnet sind. Im Zahn bzw. in der Zahnleiste und im Fräserkörper wird
folglich eine in tangentialer Richtung im Fräserkörper verlaufende Druckkraft übertragen,
die bewirkt, daß die einzelnen Zähne bzw. Zahnleisten jeweils nur mit ihrem Rücken
an die sie aufnehmende Nut angepreßt werden. Dies bedingt ungünstige Kraftmomente
bei der Aufnahme der Schnittdrücke, wodurch Rückfederungen auftreten, die einerseits
unsaubere Arbeit zur Folge haben und andererseits eine. Verwendung des Werkzeugs
für große Leistungen ausschließen.
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Auf einem anderen Gebiet der Werkzeugherstellung, nämlich bei Reibahlen,
ist es bekannt, einzelne austauschbare Messer, die in Nuten des Reibahlenkörpers
eingesetzt sind, durch besondere Befestigungselemente, nämlich durch von oben in
neben den Messernuten liegenden besonderen Nuten eingesetzte, schraubenbefestigte
Klemmplatten, festzulegen. Eine solche Art der Befestigung kann bei Reibahlen, die
als Schlichtwerkzeuge zur Verwendung kommen, genügen, ist jedoch nicht für Fräser
geeignet, bei denen Kräfte auftreten können, die um ein Vielfaches höher sind, als
sie bei Reibahlen im Höchstfalle in Erscheinung treten.
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Auch hat sich die Festlegung der Messer oder Messerleisten mit Schrauben
und zwischengeschobenen Klemmplatten selbst bei Werkzeugen, die keinen so hohen
Beanspruchungen ausgesetzt sind, nicht als vorteilhaft erwiesen, weil die Schrauben
eine Schwächung des Werkzeugkörpers, eine Erschwerung der Montage und eine Behinderung
des Spannabflusses mit sich bringen.
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Alle diese bekannten Befestigungsarten für Zähne bzw. Zahnleisten
oder Messer bei Fräsern, Sägen oder Reibahlen haben den gemeinsamen Nachteil, daß
entweder wegen der technischen Ausführung der Befestigung an sich (Schrauben und
Klemmplatten, in Ausnehmungen des Zahnes bzw. der Zahnleisten hineingebogene Teile
des Werkzeugkörpers) und/oder wegen der ungünstigen Kräfteaufnahme und -verteilung
(bisherige Stiftbefestigung) jeweils immer nur verhältnismäßig wenige; einfach geformte
Zähne, Zahn-Leisten, Messer od. dgl. auf dem Werkzeugumfang verteilt angeordnet
werden konnten. Die modernen Bearbeitungsverfahren verlangen aber einerseits höchste
Leistungen, andererseits größte Genauigkeiten und trotzdem lange Lebensdauer des
Werkzeugs. Die Aufgabestellung der Erfindung besteht also in der Schaffung eines
einfach herzustellenden, robusten und trotzdem sehr genauen, d. h. auf die Umfangs-
bzw. Längeneinheit mit einer großen Zahl von Zähnen, Zahnleisten, Messer od. dgl.
besetzten Werkzeugs.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß bei einem Fräser bzw.
Räumwerkzeug, bei welchem die in Quernuten eines Werkzeugkörpers eingesetzten Zähne
bzw. Zahnleisten jeweils durch im wesentlichen parallel zur Nut verlaufende Stifte
gehalten werden, die in einer zugeordneten, längs einer Nutseite verlaufenden Aussparungen
des Werkzeugkörpers einerseits und des Zahn- bzw. Zahnleistenfußes andererseits
ruhen, nach dem Kennzeichen der Erfindung jeweils mindestens in der Aussparung eines
der beiden Teile - Zahn bzw. Zahnleiste einerseits oder Werkzeugkörper andererseits
- wenigstens eine schräg zur Radialmittellinie des Zahnes bzw. der Zahnleiste gerichtete
Druckfläche vorgesehen ist, die bei eingesetztem Stift eine schräg zur Radialmittellinie
hin gerichtete Druckkraft überträgt.
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Hierdurch ist es möglich, zur Erhöhung der Qualität des Werkstücks
und der Leistung des Werkzeugs eine wesentlich größere Zahl von Zähnen, Zahnleisten,
Messern od. dgl. auf der Umfangs- bzw. Längeneinheit des Werkzeugs unterzubringen,
da die erfindungsgemäße Stiftbefestigung ein auf kleinstem Raum anbringbares, intensives,
große Kräfte beherrschendes Befestigungselement darstellt. Die Befestigung ist denkbar
einfach, da nur ein einziges Befestigungsglied je Zahn od. dgl. erforderlich ist.
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Da durch die erfindungsgemäße Befestigungsart die Druckkräfte radial
in einer ganz bestimmten Richtung, nämlich, jeweils in Richtung zum Grund der dem
Zahn od. dgl. aufnehmenden Nut, geleitet werden, ist einerseits ein Höchstmaß an
Festigkeit sowohl der Zahn- od. dgl. Füße (Schwächung an verhältnismäßig ungefährlicher
Stelle) als auch der zwischen den Nuten befindlichen Werkzeugkörperteile gewährleistet,
andererseits infolge der Schaffung günstiger Anlegeflächen in den Nuten und der
Vermeidung von Vorspannungen eine gute Kraftaufnahme und -verteilung und somit eine
hohe Formbeständigkeit des Werkzeugs auch bei größeren Leistungen sichergestellt.
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Diese wesentlichen technischen Fortschritte gegenüber den bekannten
Befestigungsarten treten besonders deutlich bei Fräsern und Räumwerkzeugen in Erscheinung.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung am Beispiel
eines Wälzfräsers mit eingesetzten Zahnleisten beschrieben. Es stellt dar Fig. z
eine Stirnansicht einer bekannten Zahnleiste, eingesetzt in einen Fräserkörper nach
dem Stand der Technik, vor der endgültigen Verbindung mit dem Fräserkörper, Fig.
2 eine Stirnansicht einer Zahnleiste nach der Erfindung vor der endgültigen Verbindung
mit dem Fräserkörper, im Maßstab der Fig. r, Fig. 3 eine Stirnansicht einer Zahnleiste
nach der Erfindung nach Verbindung mit dem Fräserkörper, in wesentlich größerem
Maßstab,
Fig. q. eine Stirnansicht der Verbindungsstelle nach einer
etwas anderen Ausführungsform, im Maßstab der Fig. 3, Fig.5 einen teilweisen Längsschnitt
durch einen Fräserkörper mit eingesetzter Zahnleiste und Haltegliedern nach der
Erfindung, in etwas kleinerem Maßstab als dem der Fig. i und 2; Fig. 6 zeigt als
weiteres Beispiel einen Längsschnitt durch ein Räumwerkzeug (Räumnadel) nach der
Erfindung.
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In der Zeichnung bedeutet i einen Fräserkörper, 2 den Fuß und 3 den
Kopf einer bekannten Zahnleiste. Diese besitzt eine Aussparung q. und soll durch
den Haltestreifen 5 gehalten werden, der vom Fräserkörper abgetrennt und in diese
Aussparung hineingebogen wird.
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Aus der Fig. i ist zu ersehen, daß die Flächen 6 und 7, mit welchen
der Fräserkörper i gegen den Fuß 2 anliegt und an welchen durch die notwendige Passung
(Zahnleisten unter Druck eingepreßt) entsprechende Drücke auftreten, einander nicht
vollständig gegenüberliegen. Dadurch entstehen beim Einpressen der Zahnleisten in
den Fräserkörper zwei Resultanten R1 und R2, die einen wesentlichen Abstand miteinander
bilden und demgemäß das Bestreben haben, um eine gedachte Drehachse 8 die Zahnleisten
zu verdrehen. Durch die Schnittdruckkraft S wird beim Fräsen die Verdrehung vermindert
oder aufgehoben. Bei Aufhören der Kraft S federt aber die Zahnleiste wieder in die
alte Lage sofort zurück. Dadurch ergibt sich eine Verminderung der Schnittleistung
und eine ungünstige Beeinflussung der Fräsergenauigkeit. Außerdem besteht die Gefahr
eines Bruches nach der gedachten Linie g.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Anlageflächen io und ii wesentlich
günstiger zu der Anlagefläche 7 liegen, so daß die Resultante R3 in geringerem Abstand
y zur Resultante R1 verläuft und deshalb kein so großes Drehmoment entstehen kann.
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Trotzdem ist durch die nachstehend beschriebene Befestigungsart dafür
gesorgt, daß die Zahnleiste besonders gut im Fräserkörper festgehalten wird.
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Für diesen Zweck ist sowohl im Fuß 2 der Zahnleiste eine Aussparung
12 als auch in dem Fräserkörper eine Aussparung 13 vorgesehen, die im wesentlichen
übereinstimmen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß in einem der beiden Teile,
Zahn bzw. Zahnleiste oder Fräserkörper, in den Aussparungen 12, 13 mindestens eine
Druckfläche 3a oder 14a vorgesehen ist, die schräg zu der Radialmittellinie M-M
des Zahns bzw. der Zahnleiste gerichtet ist (vgl. Winkela in Fig. 3). Dadurch wird
nach dem Einsetzen des Stiftes ein schräg zur Radialmittellinie M-M verlaufender
Druck in Richtung des Pfeiles A (Fig. 3) erzielt. Durch diesen Druck wird der Fuß
2 des Zahnes oder der Zahnleiste fest auf dem Grund 16 der den Zahn bzw. die Zahnleiste
aufnehmenden Nut im Fräserkörper aufgepreßt.
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Vorteilhaft sind diese Aussparungen in einer gewissen Entfernung E
von der Außenumfangsfläche des Fräserkörpers angeordnet, so daß über die Fläche
E eine Anlagefläche für die Zahnleiste geschaffen ist. Die beiden Aussparungen können
zusammen ein Quadrat (Fig. 3) oder ein Rechteck (Fig. ¢) oder eine ähnliche Form
bilden. Der Stift 15 ist in seinem Querschnitt so zu dem die Aussparungen bildenden
Hohlraum abgestimmt, daß jeweils nur eine Druckberührung in Richtung des Pfeiles
A auf den Grund 16 der die Zahnleisten aufnehmenden Nut stattfindet. Der Stift 15
wird unter Druck in die Aussparung 12, 13 eingepreßt. Vorteilhaft ist ein entsprechendes
Spiel an den anderen Seiten vorgesehen, wie bei i2 a und 13a angedeutet. Dadurch
wird verhindert, daß infolge Pressung der Flächen 12, i2 a bzw. 13, 13a eine
Kraft entsteht, die bestrebt ist, den Zahn bzw. die Zahnleiste aus der Nut im Fräserkörper
nach außen auszuheben. Der Querschnitt der Stifte kann rund, rechteckig, quadratisch
und rund mit ein- oder zweiseitiger Abplattung sein, wenn nur Sorge getragen wird,
daß senkrecht zur Richtung des Pfeiles A keinerlei Druckberührung zwischen dem Fräserkörper
und dem Zahnfuß vorhanden ist.
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Bei längerem Fräserkörper ist es zweckmäßig, mehrere Stifte 15 von
außen in den Fräserkörper i vorteilhaft derart einzusetzen, daß sie nicht aneinanderstoßen,
sondern einen Zwischenraum 17 frei lassen.
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Beider Bauart nach der Erfindung verbleibt zwischen der Aussparung
13 und dem Rücken? a der vorangehenden Zahnleiste ein genügend großer Querschnitt
i a, der einen Bruch an dieser Stelle nicht befürchten läßt. Andererseits stützt
sich dieser Teil des Fräserkörpers gleichzeitig gegen den Rücken 2 a der vorangehenden
Zahnleiste, wie in Fig. 3 ersichtlich.
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Bei einer besonderen Ausführungsform sind die Mittelebenen M-M der
die Zahnleisten aufnehmenden Nuten im Fräserkörper um ein geringes Maß k (Fig. 3)
gegenüber der durch die Mittellinie des Fräserkörpers gehenden Ebene Mc-Mc und parallel
zu dieser Ebene in der Drehrichtung vorversetzt. Dadurch ist es möglich, eine längere
Rückenanlage des Fußes der Zahnleisten zu erzielen und dadurch eine gute Abstützung
derselben zu sichern.
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Durch die Erfindung ist die Lage der Zahnleisten im Fräserkörper hinsichtlich
der Möglichkeit der Verdrehung der Zahnleisten beim Arbeiten des Fräsers wesentlich
günstiger als bisher, wodurch eine Steigerung der Genauigkeit des Fräsers erzielt
wird.
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Die Gefahr eines Bruches unmittelbar zwischen Kopf und Fuß der Zahnleiste
ist wesentlich verringert. Bei der Befestigung der Zahnleisten nach der Erfindung
ist es möglich, den Zahnkopf nach vorn zu verlängern und dadurch die Wirtschaftlichkeit
des Fräsers erheblich zu steigern. Dies ist möglich, weil bei der jetzigen Befestigungsart
es nicht mehr notwendig ist, durch Werkzeuge zwischen Zahnbrust und Rückseite der
vorangehenden Zahnleiste das Einpressen eines Teiles des Fräserkörpers in den Fuß
der Zahnleiste zu bewirken.
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Durch die kraftschlüssige Verbindung des Zahnleistenfußes mit dem
Fräserkörper über das Halteglied 15 in Richtung des Pfeiles A ist infolge einer
gewissen Vorspannung die Federung der Schneide während des Fräsvorganges wesentlich
geringer.
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Der zwischen den Füßen der Zahnleisten verbleibende Querschnitt des
Fräserkörpers an der Aussparungsstelle
13 unter gleichzeitiger
Abstützung dieses Teiles des Fräserkörpers gegen den Rücken 2,a des vorangehenden
Zahnleistenfußes ist mehrfach größer als der Querschnitt des Haltestreifens der
bisherigen Bauart. Daher ergibt sich eine größere Sicherheit der Zahnleisten gegen
Herausreißen aus dem Fräserkörper..
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Durch die Erfindung wird eine Verkürzung des Zahnleistenfußes auf
ein Mindestmaß ermöglicht und dadurch eine Ersparnis an dem hochwertigen Material
der Zahnleisten erzielt.
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Vorstehendes gilt natürlich auch für Fräser mit Einzelzähnen anstatt
Zahnleisten.
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Fig. 6 zeigt als weiteres Beispiel für die Anwendung der Erfindung
eine Räumnadel, wobei gleiche oder korrespondierende Teile mit gleichen Bezugsziffern
versehen sind.
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Bei Räumnadeln wird bekanntlich die Zerspannungsleistung durch die
jeweilige Zähnezahl je Längeneinheit bestimmt, wobei im Rahmen moderner Umarbeitungsverfahren
selbstverständlich auch hohe Schnittdrücke und Schnittgeschwindigkeiten verlangt
werden.
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Die Möglichkeit, die Zähne in kürzeren Abständen hintereinander anzuordnen
und die Werkzeugkörperabschnitte zwischen den Zähnen praktisch ungeschwächt zu belassen
sowie der Umstand, daB die durch die erfindungsgemäße Befestigung auftretenden Spanndrücke
bewußt in Richtung zum Kern des Werkzeugkörpers geleitet werden, ermöglichen eine
Verwirklichung der soeben aufgezählten Forderungen in einem bisher nicht erreichten
Ausmaß. Nicht unerwähnt sei in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, durch entsprechende
Stifttolerierung eine in höchstem Maße gleichmäßige Spannungsverteilung zu erzielen,
was in Anbetracht der Zugbeanspruchung von Räumwerkzeugen von besonderer Wichtigkeit
ist.