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Fräser bzw. Räumwerkzeug mit in Quernuten eines Werkzeugkörpers eingesetzten
Zähnen bzw. Zahnleisten Es ist bekannt, bei Fräsern oder Räumwerkzeugen mit unter
Materialverdrängung befestigten, z. B. eingestemmten oder eingewalzten Einzelzähnen
oder Zahnleisten an der Zahnwurzel oder Zahnleistenwurzelrückseite eine Abschrägung
anzubringen, deren Neigung so gerichtet ist, daß sie die aus der Materialverdrängung
entstehende resultierende Druckkomponente günstig aufnimmt.
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In Übertragung dieser Maßnahmen auf Fräser oder ähnliche Werkzeuge
mit in Aussparungen im Fräserkörper eingesetzten Zähnen oder Zahnleisten, die durch
axial angebrachte, teils im Fräserkörper, teils im Zahn oder in den Zahnleisten
festsitzende Streifen oder Stifte gehalten sind, sind solche zum gleichen Zweck
dienende Abschrägungen ebenfalls bekanntgeworden, wie dies beim Patent ,)<8 458
der Fall ist, in dem ein Fräser oder ein Räumwerkzeug beschrieben ist, bei welchem
die in Quernuten eines Werkzeugkörpers eingesetzten Zähne bzw. Zahnleisten jeweils
durch im wesentlichen parallel zur Nut verlaufende Stifte gehalten werden, die in
einander zugeordneten, längs einer Nutseite verlaufenden Aussparungen des Werkzeugkörpers
einerseits und des Zahn- bzw. Zahnleistenfußes andererseits
ruhen,
und wobei ein derartiger Fräser bzw. ein derartiges Räumwerkzeug dadurch gekennzeichnet
ist, daß 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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Voraussetzung dafür, daß die Abschrägung ihre Aufgabe erfüllt, ist
also, daß die Zahn- bzw. Zahnleistenwurzel mit ihrer Abschrägungsfläche satt an
der entsprechend abgeschrägten Flanke der Ausnehmung im Fräserkörper anliegt. Diese
unerläßliche Voraussetzung ist jedoch in der Praxis außerordentlich schwer zu verwirklichen,
da eine sehr wesentliche weitere Voraussetzung für das einwandfreie Arbeiten eines
Fräsers, nämlich die genaue Führung der planparallelen Begrenzungsflächen -der Zahnleisten
und die durch die Anlage der Zahnleisten auf der senkrecht dazu verlaufenden Bodenfläche,
was die Festlegung in radialer Richtung gewährleistet, praktisch mit der zuerst
aufgestellten Forderung kaum in Einklang zu bringen ist. In der Praxis wird also
stets der Fall eintreten, daß die Zahn- oder Zahnleistenwurzel nur an einer Bodenfläche
anliegt, daß also an der eigentlichen Schrägfläche, wo die obenerwähnte Druckkomponente
aufgenommen werden soll, die erwünschte Anlage gar nicht stattfindet, oder es wird
der Fall eintreten, daß zwar diese gewünschte Anlage an der Schrägfläche gewährleistet
ist, daß aber der Zahn- oder die Zahnleiste nicht die angestrebte radiale Lage einnimmt,
da die Bodenfläche nicht die entsprechende Gegenfläche in der Zahn- oder Zahnleistennut
berührt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführungsart ist, da durch die
Abschrägung deren Winkellage jeweils durch die Kraftrichtung der mehrfach erwähnten
Druckkomponente festgelegt ist, daß der verbleibende Steg zwischen jeweils zwei
benachbarten Zahnleistennuten außerordentlich verengt wird, wie dies am krassesten
bei den ebenfalls bekannten Ausführungsformen von Zahnleisten ohne Abschrägung der
Fall ist. Das Einsetzen der Zähne oder Zahnleisten führt nämlich, da die Zähne oder
Zahnleisten hinsichtlich ihrer Dicke gegenüber den Nuten ein gewisses Übermaß haben,
zu Tangentialdruckspannungen, die die Neigung haben, den Umfang des Fräserkörpers
zu vergrößern. Da andererseits wiederum die einzelnen eingesetzten Zähne oder Zahnleisten
in radialer Richtung gegen ein Nachaußenwandern gesichert sind und diese Sicherungen
an den zwischen den Nuten verbleibenden Stegen des Fräserkörpers angreifen, entstehen
Zugspannungen in radialer Richtung zwischen dem Umfang des Fräsers und dem inneren
massiven Materialring. Diese Zugspannungen wirken sich am gefährlichsten in dem
Querschnitt der Stege aus, der zwischen den Kanten der beiden Flächen der Nuten
liegt. Es ist also erforderlich, diesen Querschnitt so groß wie möglich zu machen.
Dabei ist es insbesondere von Vorteil, die Abschrägung hinsichtlich ihrer Neigung
so anzuordnen, daß sie jeweils parallel zu der Vorderflanke des in Drehrichtung
dahinterliegenden nächsten Zahnfußes oder Zahnleistenfußes verläuft. Da aus dem
Zahndruck beim Arbeiten des Fräsers ein Drehmoment resultiert, welches den Zahn
in Drehrichtung nach hinten zu biegen sucht, entsteht in der Zahn- oder Zahnleistenwurzel
ein Reaktionskräftepaar, dessen eine Komponente an der Zahn-.vurzelvorderseite unten
und dessen andere Kompo nente an der Zahnwurzelrückseite oben wirkt.
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In Erkenntnis dieser Tatsachen und zur Beseitigung der dargelegten
Nachteile werden erfindungsgemäß die Anlagekanten der planparallelen Begrenzungsflächen
möglichst in die Nähe der unteren Vorderkante und der oberen Hinterkante des Zahn-
oder Zahnleistenfußes gelegt. Damit ergibt sich aber, daß diejenigen Teile dieser
Flächen, die über die auf Grund der Flächenpressung erforderliche Mindestfläche
hinausgehen, funtionell nicht benötigt oder für andere Zwecke ausgenutzt werden
können. Die Abschrägung der Fräserwurzelhinterkante kann also so weit nach oben
gelegt werden, daß nur noch die Mindestfläche für die Aufnahme der oberen Kräftepaarkomponente
verbleibt.
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Weiterhin ist, wie sich aus obiger Überlegung ergibt, bei einer Befestigung
nach Hauptpunkten, bei der eine von Materialverdrängung herrührende Druckkraftkomponente
nicht auftritt, eine Anlage an der Schrägfläche nicht mehr erforderlich.
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Eine weitere wichtige Voraussetzung der Erfindung ergibt sich also
daraus, daß im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen nach der Erfindung die Fräserzähne
oder die Zahnleisten an der Schrägfäche nicht mehr mit der entsprechenden Schrägfläche
der Nut Berührung haben, sondern daß hier absichtlich ein Spalt vorgesehen ist.
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Die Erfindung kennzeichnet sich demnach durch folgende Merkmale: i.
Anordnung einer wesentlich vergrößerten Abschrägung an der Zahnleisten- oder Zahnfußrückseite
bei gleichzeitiger wesentlicher Querschnittsvergrößerung der zwischen den Zahnleistennuten
liegenden Stege, a. Anordnung der Abschrägung an der Stelle, an welcher das Kräftepaar
nicht angreift, 3. Anordnung eines Zwischenraumes zwischen der Schrägfläche des
Fußes und der entsprechenden Gegenfläche der Nut, q.. Anordnung der Schrägfläche
in der Weise, daß der gefährdete Materialquerschnitt so groß wie möglich wird, 5.
dadurch Ermöglichung eines größeren Gbermaßes der einzusetzenden Zähne oder Zahnleisten,
wodurch sowohl eine bessere Führung in tangentialer Richtung als auch eine größere
Genauigkeit in radialer Richtung ermöglicht wird.
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Es ist zwar bekannt, bei Gewindefräsern aus Schnellstahl gefertigte
Schneiden in einer Gießform
in eine Lage zu bringen, die sie im
fertigen Werkzeug einnehmen sollen, und diese Schneiden sodann mit einem Füllstoff
zu umgießen. Dieses im Krieg angewendete und mehr oder minder nur eine _\ otlösung
darstellende Verfahren, welches die Einsparung von Schnellstahl zum Ziel hatte,
ist wegen der auf der Hand liegenden Nachteile (Vorhandensein einer Gießereieinrichtung,
keine Auswechselungsmöglichkeit für die Messerleisten) nicht mehr in Gebrauch. Da
bei nach diesem Verfahren hergestellten Fräsern die Schneide an allen Seiten satt
iom Werkzeugkörper umschlossen wird, kann bei derartig ausgebildeten und hergestellten
Fräsern nicht die dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegende Problemstellung auftreten.
Beim Erfindungsgegenstand ist ein gesonderter Werkzeugkörper, vorzugsweise aus Stahl,
vorgesehen, in dem die Zahn- oder Messerleisten auswechselbar eingesetzt sind, wie
dies bereits beim Hauptpatent der Fall ist. Bei Würdigung des Erfindungsgegenstandes
ist infolgedessen in erster Linie von dem für das Hauptpatent maßgebenden und durch
dieses begründeten Stand der Technik auszugehen.
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Die Erfindung ist unter Gegenüberstellung zum Stand der Technik in
der Zeichnung dargestellt und an Hand dieser nachfolgend beschrieben. Es stellen
dar: Fig. i einen Teil eines Fräsers mit einsetzbarer Zahnleiste, die unter Materialverdrängung
gehalten ist, zur Kennzeichnung des Standes der Technik, Fig.2 einen Fräser mit
einer erfindungsgemäß .eingesetzten Zahnleiste zur Klarstellung der wirkenden Kraftverhältnisse,
Fig. 3 einen Teil eines Fräsers nach der Erfindung in größerem Maßstab als die Fig.
2.
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In Fig. i ist i ein Fräserkörper und 2 eine in eine Aussparung 3 eingesetzte
Zahnleiste oder ein entsprechender Zahn. Der Zahn oder die Zahnleiste weist zwei
parallele Flächen q. und 5, eine sie in radialer Richtung begrenzende Bodenfläche
6 und eine Schrägfläche 7 auf, die zur Aufnahme der Druckkomponente A gedacht ist.
Letztere rührt her von der durch Einstemmen oder Einwalzen entstandenen Halteleiste
8, die aus dem Material des Fräserkörpers herausgearbeitet ist.
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In Fig. 2 ist veranschaulicht, wie auf den Zahn oder die Zahnleiste
2 bei Drehung des Fräsers in Richtung n ein Reaktionskräftepaar
B, C um einen gedachten Drehpunkt 9 bzw. Drehachse -wirkt, derart, daß die
eine Kraftkomponente B an der Zahnwurzelrückseite oben und die andere an der Zahnwurzelvorderseite
unten angreift.
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Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die erfindungsgeinäße Abschrägung
io an der Zahnleiste 2 bzw. deren Rückseite 3 gegebenenfalls so weit nach oben in
Richtung auf den Zahnkopf hin gezogen ist, daß nur noch die zur Aufnahme der Kraftkomponente
B notwendige Mindestfläche, veranschaulicht durch die Strecke a, verbleibt. Dadurch
wird zwangläufig aber der gefährliche Querschnitt im Fräserkörper zwischen Zahnleistenwurzelrückseite
der einen Zahnleiste und der Zahnwurzelvorderseite der folgenden Zahnleiste vergrößert,
wie das in der Fig. 3 durch die Strecke b versinnbildlicht ist. Diese Tatsache stellt
einen bedeutenden Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Ausführungen dar.
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Nach einem wesentlichen weiteren Erfindungsmerkmal ist ferner zwischen
der Begrenzungsfläche io der Zahnleiste oder des Zahnes und der entsprechenden Begrenzungsfläche
i i des Fräserkörpers ein Spalt c vorhanden, so daß die unbedingte Anlage des einzusetzenden
Fräsmittels längs der Flächen q., 5 und 6 und damit die für die Fräsgenauigkeit
unerläßliche Einhaltung des Radialmaßes d gewährleistet werden kann, und zwar mit
Mitteln, die im Rahmen des im Hochleistungsfräserbaues üblichen liegen. Bisher mußte
auf die überaus genaue Passungsbegrenzung aller Flächen q bis 7 allergrößter Wert
gelegt werden, wobei dennoch stets die Gefahr gegeben war, daß bei nicht ganz genauer
Einhaltung eine Verspannung eintrat, während bei Fräsern oder Räumwerkzeugen nach
der Erfindung diese Gefahr nicht mehr eintreten kann.
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Um den durch die Erfindung erzielten Fortschritt gegenüber dem bekannten
Stand der Technik klarer herauszustellen, sei nachstehend beispielsweise unter Bezug
auf die Fig. 3 der Zeichnungen nochmals der durch die Erfindung erzielte überraschende
Fortschritt technischer Art herausgestellt.
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Vergleicht man die in Fig. 3 der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße
Befestigung von Fräsinessern 2 in einem walzenförmigen Fräserkörper i mit der in
Fig. 3 des Hauptpatentes dargestellten Befestigung von Fräsmessern in einem ebensolchen
Fräserkörper, so ergibt sich auf den ersten Blick, daß die zwischen den einzelnen
Umfangsnuten des Fräserkörpers i stehenbleibenden Teile des walzenförmigen Präserkörpers
bei Anordnung nach dem Hauptpatent einen keilförmigen Querschnitt aufweisen, dessen
engste Stelle jeweils in der Nähe der N utgründe der beiderseitigen Nuten liegt.
Im Gegensatz hierzu ist bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Fräserbefestigung das
zwischen den Umfangsnuten verbleibende Stück des Fräserkörpers von im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Fräsmesser 2 wesentlich
näher aneinanderzureihen und somit die Zahl der am Umfang des Fräserkörpers i angeordneten
Fräsmesser gegenüber der Anordnung nach dem Hauptpatent noch wesentlich weiter zu
steigern. Trotzdem ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine ebenso günstige
und gegebenenfalls vielleicht sogar noch bessere Aufnahme der entstehenden Kräfte
am Fräsmesserfuß und an den entsprechenden Gegenflächen der Haltenut des Fräserkörpers
gewährleistet, wie oben im einzelnen dargelegt ist.
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Obwohl also die einzelnen Querschnitte sowohl in den Fräsmesserfüßen
als auch in den dazwischen nach außen ragenden Teilen des Fräserkörpers i gegenüber
der Anordnung nach dem Hauptpatent erfindungsgemäß wesentlich vermindert sind, ergibt
sich unerwarteterweise nicht nur eine ebenso gute, sondern sogar noch eine bessere
Halterung
der einzelnen Fräsmesser -9 im Fräserkörper i als bei
der Befestigungsart gemäß dem Hauptpatent.
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Obwohl bereits eingangs erwähnt wurde, daß die erfindungsgemäße Fräsmesserbefestigung
mit der kurzfristig angewandten Fräsmesserbefestigung durch Umgießen der Fräsmesser
mit einer den F räserkörper bildenden Gußmasse rein aufgabemäßig nicht vergleichbar
ist, sei trotzdem kurz bemerkt, daß die erfindungsgemäße Befestigung der Fräsmesser
am Umfang des Fräserkörpers den heute allgemein geforderten hohen Fräserbelastungen
ohne weiteres gewachsen ist, während eingegossene Fräsmesser heutzutage schon wegen
der geforderten hohen Schnittdrücke nicht mehr in Frage kommen.
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Mit der erfindungsgemäßen Anbringungsart der Fräsmesser am Fräserkörper
ist eine hohe Genauigkeit des fertigen Werkzeugs erzielbar, da sowohl die Umfangsnuten
des Fräserkörpers i als auch die Füße der einzelnen Fräsmesser sowie die Befestigungsnuten
und -keile durch Feinstbearbeitung so genau auf Maß gebracht werden können, daß
das fertig zusammengebaute Werkzeug ein Präzisionswerkzeug bester Güte und höchster
Belastbarkeit darstellt. Durch die erfindungsgemäße Befestigung ist eine ganz genaue
Ausrichtung der einzelnen Fräsmesser 2 am Umfang des Fräserkörpers i sichergestellt,
die bei einer Befestigung der Fräsmesser nach dem als Notmaßnahme angewendeten Eingießverfahren
schon deshalb niemals erreicht werden könnte, weil bei letzterem Verfahren die Fräsmesser
vor dem Eingießen durch eine Vorrichtung gehalten werden müssen, mit welcher es
niemals möglich ist, die für heutige Anforderungen erforderliche genaue gegenseitige
Fixierung der einzelnen Fräsmesser zu erzielen.
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Die Möglichkeit der Anbringung einer großen Anzahl von Fräsmessern
2 bei gegebenem Unifang des Fräserkörpers i in Verbindung mit der bisher unerreicht
festen und genauen Fixierung der Fräserfüße im Fräserkörper ergibt ein in der Herstellung
und im Betrieb wirtschaftliches und zweckmäßiges Werkzeug, welches trotzdem dieselbe
Bearbeitungsgenauigkeit gewährleistet, die sonst nur mit teueren und für viele Fälle
unrentablen Spezialfräsern erzielbar ist, wobei noch bemerkt werden muß; daß Unregelmäßigkeiten
der Fräserform, die sich beispielsweise durch Verziehen der Fräserkörper beim Härten
ergeben können, beim Erfindungsgegenstand grundsätzlich ausgeschlossen sind.