DEL0021944MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 10. Mai 1955 Bekanntgemacht am 27. Dezember 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

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

ίο 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 AVälzfräsers i 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 Schneidzähnen besetzt ist. Diese Bauart hat außerdem noch den Vorteil, daß sich beschädigte oder verbrauchte Messer im einmal vorhandenen Fräserkörper leicht auswechseln und erneuern lassen.

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Die näheren ■ Einzelheiten der Konstruktion des Fräsers werden an Hand der Zeichnungen anschließend beschrieben. In den Zeichnungen bedeutet

Abb. ι 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 ίο eines zweiteiligen Wälzfräsers,

Abb. 4 einen im Befestigungsschlitz mit Ohren eingesetzten Fräserzahn,

Abb. 5 einen Querschnitt zu Abb. 4,

Abb. 6 einen Randzahn 0 in Scheibe a₂, gestrichelt Innenzahn,

Abb. 7 eine Seitenansicht zu Abb. 6,

Abb. 8 eine Abwicklung der Mittenscheibe eines dreiteiligen Wälzfräsers mit Befestigungsschlitz,

Abb. 9 eine Abwicklung der Steigungslinie S-S der Erzeugungsschnecke und der Linie F-F, auf der die Befestigungsschlitze liegen,

Abb. 10 eine Steigungslinie ^-S^- der Erzeugungsschnecke und einen zweifachen Befestigungsschlitz F₁-F₁ und F₂-F₂,

Abb. 11 einen Fräserzahn mit Querstück zur Befestigung,

Abb. 12 eine Seitenansicht zu Abb. 11,

Abb. 13 einen dreiteiligen Wälzfräser mit kegeliger Grundform; in Teil a₃ eingesetzten Innenzahn O₃, Randzahn O₃ gestrichelt,

Abb. 14 eine Stellung der Scheiben a_± und a₂ beim Scharf schleif en,

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. 1) zeigt den positiven Spanwinkel γ an den aufeinanderfolgenden wechselseitig schneidenden Zähnen und läßt erkennen, daß die Zahnreihe beim Übergang ■ über die Trennlinie T-T (Zähne 9 und 10) keine Unterbrechung aufweist. Die Messer (Abb. 2) werden entweder mit runden geschlitzten Halteschäften 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 ^₁ bis Z₆ und z_is bis Z₂₀ (Abb. 3), die im folgenden als Innenzähne bezeichnet seien. Da die Bohrungen in der Fräserscheibe beiderseits genügend 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 Mkidestabstand /'.parallel zum Scheibenrand (Abb. 3 und 5). Dieser Abstand ist so gewählt, daß eine sichere Auflage des Keilstiftes auch am Rande der Scheibe gewährleistet ist. Als Randzähne gelten die Zähne Z₈ bis Z₁₀ in Abb. 1 und Z₁ bis Z₁₀ 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. 1) 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 α 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, wird die Nachbarscheibe zweckmäßigerweise an der Stelle eines solchen Randzahnes ausgespart. In Abb. 6 ist die Scheibe a₁ ausgespart, um dem Randzahn c_r 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_r gerade auch für die am meisten überstehenden Zähne Z₁₀ und ^₁₁ (Abb. 3) für die Aufnahme des Kräfteflusses besonders geeignet.

Randzähne werden immer nur an der Trennlinie' zwischen zwei Fräserscheiben α 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, keine Breitenbeschränkung 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 U₂ eines dreiteiligen Wälzfräsers sinngemäß für die Innenzähne in der Steigungsrichtung der Erzeugungsschnecke — Stück BC; für die Randzähne bleiben die Schlitze ohne Steigung,

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also parallel zur Stirnfläche der Fräserscheibe a, 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 5"-.S¹ der Erzeugungsschnecke (Abb. 9). Dann ist also Steigungswinkel ε/ kleiner als e_s. Wird im Grenzfall ε/ = ο, dann liegt ein Kreisschlitz vor, bei dem das Ende wieder auf den Anfang trifft. An Stelle der schmalen Paßfläche p (Abb. S), 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 V (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. 10) angewendet werden, die etwa um die halbe Steighöhe der Schnecke versetzt sind. Die Punkte M₁ und M₂ tragen je einen symmetrischen Zahn, da dort die Steigungsrichtung 5-5" der Erzeugungsschnecke mit der Mitte der Befestigungsnuten bzw. mit der Mitte der Bohrungsreihe F₁-F₁ oder F₂-F₂ zusammenfällt. Dadurch wird das Höchstmaß 3' der Versetzung auf die Hälfte verringert.

Auch bei einer quer über die ganze Breite der Fräserscheibe O₁ bzw. a₂ (Abb. 11 und 12) laufenden schwalbenschwanzförmigen Längsnut ο zur Befestigung der Messer c kann durch Keilstift e das

Messerlängsstück c' in der Längsnut infolge der Schlitzung gespreizt und mit Verspannung nach unten auf die Scheibe W₁ 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 α_χ und a₂. Die Scheibe a_t wird mit dem Schaft aus einem Stück gemacht. Scheibe O₃ außen wird aus einem Stück mit dem Haltekonus gefertigt und erhält zum mindesten Randzähne an der Trennfläche der Scheiben a₉ und α·₃.

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. 14 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 75; stehen (Abb. 1), wenn nur die Bedingung erfüllt bleibt, daß die Flankenschneiden auf der Erzeugungsschnecke .liegen.

Nimmt man es in Kauf, die Scheiben α 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 α 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 verlaufen von der Senkrechten zur Schneckensteigung mit dem Steigungswinkel ε abwechselnd im Winkel + γ »5 und dann — γ. Das bedingt bei gleichmäßigem 'Teilungswinkel eine Veränderung in der Länge der Fräserzähne. Man ersieht aus Abb. 17, daß die ungeraden Zähnezahlen von 1 bis 9 in der Länge zunehmen, während die geraden Zähnezahlen 2 bis 10 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_n Fräserzähnen wird eine Teilscheibe von Z_nI¹Z Nuten verwendet. Man erhält

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dann die Nuten 2, 4, 6, 8 und 10. Zum Übergang 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

ίο den drei Fräserscheiben die Skalenteile proportional den mittleren Durchmessern der einzelnen Teile gehalten. Werden auf den drei Scheiben α verschiedene Zähnezahlen verwendet, so sind die Skalenteile entsprechend den verschiedenen Längen der mittleren Fräserzähne auf jeder Scheibe zu bemessen.

Die geschilderte Bauart kann für Wälzfräser zur Herstellung aller auswälzbaren Profile wie Keilnuten u. dgl. verwendet werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Wälzfräser, dessen Körper in einzelne Scheiben unterteilt ist, welche die Zähne für etwa einen vollen Umgang tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der am Rande der Scheiben eingesetzten Messer mit einem Teil ihres Profils oder mit dem ganzen Profil außerhalb der Stirnebene der Scheiben liegen.

2. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbarscheibe Aussparungen für die Randzähne einer Scheibe erhält.

3. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzähne durch Keile oder Keilstifte (e) gegen die Umfangsfläche der Scheibe (α) gedrückt werden.

4. Wälzfräser nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäfte (k) der eingesetzten Messer je einen Längsschlitz in der durch die Längsachse des Schaftes gehenden Axialebene der Fräserscheibe haben.

5. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Befestigungsbohrungen ' oder Schlitze für die Schäfte (k) bzw. Ohren (k') der eingesetzten Randzähne oder auch für alle Zähne von der Richtung der Erzeugungsschnecke abweichen.

6. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht am Scheibenrand gelegenen Zähne aus einem Stück mit- dec Fräserscheibe (a) gefertigt sind.

7. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zylindrischen Fräsern die in der Nähe des Wälzpunktes liegende Scheibe (α), deren Zähne das Profil des Werkstückes einhüllen, oder bei kegeligen Fräsern die Scheiben mit größerem Durchmesser eine größere Anzahl Zähne tragen als die übrigen Scheiben.

8. Wälzfräser nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen für die Schäfte (k) der eingesetzten Messer schräg zur Stirnfläche der Scheiben (α) liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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