EP3781786A1 - Fräsmeissel - Google Patents

Fräsmeissel

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Publication number
EP3781786A1
EP3781786A1 EP19714560.0A EP19714560A EP3781786A1 EP 3781786 A1 EP3781786 A1 EP 3781786A1 EP 19714560 A EP19714560 A EP 19714560A EP 3781786 A1 EP3781786 A1 EP 3781786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chisel
bit
milling cutter
head
wear protection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19714560.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Friederichs
Ulrich Krämer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Betek GmbH and Co KG
Original Assignee
Betek GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Betek GmbH and Co KG filed Critical Betek GmbH and Co KG
Publication of EP3781786A1 publication Critical patent/EP3781786A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/19—Means for fixing picks or holders
    • E21C35/197—Means for fixing picks or holders using sleeves, rings or the like, as main fixing elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/18—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by milling, e.g. channelling by means of milling tools
    • B28D1/186—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits
    • B28D1/188—Tools therefor, e.g. having exchangeable cutter bits with exchangeable cutter bits or cutter segments
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/183—Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C35/00—Details of, or accessories for, machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam, not provided for in groups E21C25/00 - E21C33/00, E21C37/00 or E21C39/00
    • E21C35/18—Mining picks; Holders therefor
    • E21C35/183—Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material
    • E21C35/1837—Mining picks; Holders therefor with inserts or layers of wear-resisting material characterised by the shape

Definitions

  • the invention relates to a cutting bit, in particular a round shank bit having a chisel head, which has a chisel tip made of hard material as the cutting element, wherein furthermore a chisel shank is provided, which is coupled directly or indirectly to the chisel head, wherein a wear sheave is provided, which is provided with an opening, in particular a bore is pushed onto the drill collar, the wear protection disc having on its side facing the bit head a counter surface, which is adapted to come to rest on a bearing surface of the bit head, the wear plate facing away from the counter surface has a lower side support surface parallel is to the mating surface and wherein between the mating surface and the support surface a disc thickness is formed.
  • Such a bit is known from DE10 2014 104 040 A1.
  • the diameter of the chisel head increases towards a collar, which is followed by a chisel shaft.
  • the cylindrical chisel shaft is by means of a clamping sleeve in a bit holder in a Retained holding a chisel holder held.
  • the fixing by means of the clamping sleeve allows a rotation of the bit about its central longitudinal axis, while an axial movement is blocked.
  • a wear protection disc is arranged, is guided by the central receiving bore of the drill collar.
  • the wear protection disc Towards the chisel head, the wear protection disc has a recess bordered by an edge, the bottom of which represents a support surface on which the chisel head rests with a bearing surface.
  • the wear protection disk forms a seat surface which merges with the center of the wear protection disk into a centering surface of a centering projection running obliquely to the central longitudinal axis of the bit. In the transition region between the centering surface and the seat surface, a groove is arranged.
  • the upper side of the holding attachment of the chisel holder is formed towards the chisel head corresponding to the underside of the wear protection disk. It has a wear surface on which the seat surface of the wear protection disc rests.
  • the centering shoulder of the wear protection disc is guided radially in a centering of the holding approach. Due to the wear of the wear surface during operation of the tool assembly with the chisel, a bead forms on the wear surface of the chisel holder in the region of the groove of the wear protection disk, which engages in the groove. Through this intervention, an additional lateral guidance of the wear protection disc is achieved. At the same time, the penetration of waste material into the area of the bit receptacle is at least reduced by the groove and the bead engaging therein, as a result of which the rotatability of the bit is preserved and wear is reduced.
  • the length of the chisel head can be shortened, in favor of a larger thickness of the wear plate.
  • lower bending stresses occur in the transition area between the bit head and the bit shaft, which reduces the risk of shaft breakage.
  • the stresses that occur in milling cutters which are commonly used in road construction, especially in road milling machines and stabilizers, are taken into account in an optimized manner.
  • road milling machines which are used for partial or full construction of road surfaces or the fine milling of road surfaces, the preferred specified range ratio between 2 and 3 is suitable.
  • the ratio of the in the region of the opening arranged diameter of the drill collar to the minimum disk thickness which is in the range between 1, 5 and 3.75, preferably between 2 and 3.
  • a preferred variant of the invention is such that recesses are introduced into the mating surface, wherein second surface portions of the counter surface are formed between the recesses, and that the second surface portions at least partially abut the bearing surface of the chisel head.
  • the milling tool rotates relative to the wear protection disk.
  • milling material is removed. This milling material can reach into the area between the chisel head and the wear protection disc and then into the area of the receiving bore of the chisel holder in which the chisel is mounted. Occasionally, it may occur that this milling material accumulates in the receiving bore and limits the free rotation of the cutting bit or blocks it.
  • the recesses in cooperation with the raised areas opposite the recesses, form a kind of grinder. With this penetrating particles can be crushed. The finer components are then transported away radially outward, so that they can not get into the area of the receiving bore of the chisel holder.
  • the mating surface has, subsequent to the opening, a first surface section which runs around the opening in an annular manner, to which the second surface sections adjoin and wherein the first surface section bears against the contact surface of the chisel head at least in regions.
  • the annular surface portion forms a kind of sealing portion, which also prevents penetration of the comminuted fine particles in the region of the receiving bore.
  • the recesses pass over inclined lateral flanks into the second surface sections. Flier barn the grinding effect is improved.
  • the recesses have a Eintiefungshack of at most half the thickness of the disc at its radially outer region, more preferably at most 30% of the thickness of the disc.
  • a centering approach which is arranged circumferentially around the aperture around and projects over the support surface at least partially.
  • the centering approach improves the lateral guidance and support of the wear protection disc relative to the bit holder in the radial direction.
  • an exact guidance of the wear protection disc with respect to the bit holder is achieved in a simple manner in that the centering projection is cone-shaped.
  • a preferred embodiment of the milling bit is such that the centering approach merges into a, preferably circumferential groove which is recessed in the support surface.
  • the wear shield grinds during operation in an associated surface of the chisel holder.
  • an annular circumferential and bead-shaped projection is produced in this area in the region of the circumferential groove in cooperation with the groove and the centering approach results in an improved transverse support of the wear protection disc relative to the bit holder in the radial direction. It has been found that for conventional road milling applications, the ratio of the distance between the groove bottom of the groove and the free end of the centering shoulder relative to the slice thickness is ideally selected in the range between 30% and 70%.
  • FIG. 1 is a perspective side view of a milling cutter in a first embodiment
  • FIG. 2 a perspective side view of a milling cutter in a second embodiment variant
  • FIG. 3 is a side view of a bit tip (30) for use on one of the milling bits according to FIGS. 1 or 2,
  • FIG. 4 shows the bit tip (30) according to FIG. 3 in a side view and partly in section
  • FIG. 5 shows a wear protection disk (20) in a perspective view from above for use on one of the milling tools according to FIGS. 1 or 2, FIG.
  • FIG. 6 shows the wear protection disc (20) according to FIG. 5 in a perspective view from below and FIG
  • Figure 7 is a comparative image in side view, in which a chisel tip (30) is shown.
  • FIG. 1 shows a milling bit, namely a round shank bit.
  • This milling cutter has a drill collar 10, to which a chisel head 40 is integrally formed. Also conceivable is a design variant in which the chisel head 40 is not integrally formed on the chisel shank 10, but is manufactured as a separate component and connected to the chisel shaft 10.
  • the drill collar 10 has a first portion 12 and an end portion 13. Between the first portion 12 and the end portion 13 extends a circumferential groove 11. Both the first portion 12 and the end portion 13 are cylindrical. The groove 11 is arranged in the region of the free end of the drill collar 10.
  • a clamping element 14 which is in the present case in the form of a clamping sleeve, mounted. It is also conceivable to attach another clamping element 14 to the drill collar 10.
  • the clamping element 14 serves to set the cutting bit in a receiving bore of a chisel holder. By means of the clamping sleeve of the cutting bit can be set in the receiving bore of the bit holder so that the clamping sleeve with its outer periphery to the inner wall of the receiving bore exciting applies.
  • the clamping element 14 has Flalte pension 15. These flap elements 15 engage in the circumferential groove 11.
  • the milling cutter is freely rotatable in the clamping element 14 in the circumferential direction, but held captive in the axial direction.
  • the clamping element 14 may, as I said, be designed as a clamping sleeve.
  • the clamping sleeve may consist of a rolled sheet metal section.
  • the flap elements 15 may be embossed in the direction of the groove 11 above, in the sheet metal section. It is also conceivable that the sheet elements are partially cut free from the material of the sheet metal section and bent in the direction of the groove 11 out.
  • a wear protection disc 20 is mounted on the drill collar 10 .
  • the wear protection disk 20 is arranged in the region between the associated end of the tensioning element 14 and a chisel head 40.
  • the wear shield 20 is rotatable relative to both the tension member 14 and the bit head 40.
  • the design of the wear protection disk 20 can be seen in more detail in FIGS. 5 and 6. As these illustrations show, the wear plate 20 can be formed annular.
  • the wear plate 20 has a central opening 25, which may be formed as a bore. Also conceivable is a polygonal opening.
  • the wear protection disc 20 has an upper counter surface 23 and the counter surface 23 facing away on the underside a support surface 21.
  • the support surface 21 may be aligned parallel to the counter surface 23. It is also conceivable that these two surfaces are at an angle to one another.
  • Recesses 24 may be recessed from the mating surface 23 or be recessed into the mating surface 23. In the present embodiment, the recesses 24 are circumferentially spaced from each other in the same pitch grid. It is also conceivable that a varying division is provided.
  • the recesses 24 divide the counter surface 23 into individual surface sections 23.1, 23.2. In this case, a first surface portion 23.1 is first formed, which is annular and which rotates about the opening 25.
  • the second surface portions 23.2 are arranged on the recesses 24 spaced from each other. As can be seen from FIG. 5, the recesses 24 can pass via flanks 24.1 into the adjacent second surface sections 23.2. In this case, the flanks 24.1 are inclined and at an obtuse angle to the respective subsequent second surface section 23.2. As can be seen further from FIG. 5, the recesses 24 run continuously towards the first surface section 23.1.
  • the surface portions 23.1, 23.2 form a flat support surface for a chisel head 40th
  • FIG. 6 shows the underside of the wear protection disk 20.
  • the support surface 21 is clearly recognizable.
  • a circumferential groove 21.1 is recessed.
  • the circumferential groove 21.1 is adjoined indirectly or directly by a centering projection 21.2.
  • the spigot 21.2 is cone-shaped. It is arranged circumferentially around the bore-shaped opening 25.
  • the wear plate 20 On its outer periphery, the wear plate 20 is bounded by an annular peripheral edge 22.
  • the wear protection disk 20 can be pushed with its opening onto the drill collar 10.
  • the wear plate 20 In the assembled state, which is shown in Figures 1 and 2, the wear plate 20 encloses with its opening 25 a cylindrical portion of the cutting bit.
  • This cylindrical portion may be formed by the first portion 12 of the drill collar 10.
  • a further portion is connected to the first portion 12, which forms the cylindrical portion.
  • the cylindrical portion is enlarged in diameter relative to the first portion 12 and arranged concentrically thereto.
  • the wear protection disk 20 is mounted on the outer periphery of the clamping element 14.
  • the clamping element 14 is formed as a longitudinally slotted clamping sleeve.
  • the opening 25 has a smaller diameter than the clamping sleeve in its spring-loaded, shown in Figures 1 and 2 state.
  • the drill collar 10 can be freely rotated in the clamping sleeve in the circumferential direction. By means of the flap elements 15 it is held axially captive.
  • the wear protection disk 20 has a disk thickness d between the support surface 21 and the mating surface 23.
  • the ratio of this disk thickness d to the diameter of the opening 25 and to the diameter of the opening 25 associated cylindrical portion of the drill collar 10 is in the range between 2 and 4.5. In the present embodiment, this ratio is 2.8, with a slice thickness d of 7 mm.
  • the slice thickness d is preferably selected in the range between 4.4 mm and 9.9 mm. With such disc thicknesses d, an improvement can be achieved compared to the milling tools known from the prior art.
  • the bit head 40 of the milling bit in the axial direction of the milling bit can be made shorter, the reduction of the bit head 40 is compensated by the larger thickness of the wear plate 20.
  • the shorter bit head 40 can then be made with a constant outside diameter in the region of its base part 42.
  • the shortened design of the bit head leads to a smaller bending stress in the fracture-prone area between the bit head and the bit shaft 10. Accordingly, the comparison voltage applied here also decreases in favor of improved head and shaft breakage behavior.
  • the support surface 21 works in an associated bearing surface of the chisel holder.
  • a circumferential bead in the form of a negative is produced in the region of the circumferential groove 21.1, corresponding to the circumferential groove 21.1. It is also conceivable initially to provide a bearing surface with a corresponding bead already in the new state on the bit holder. So it is so that then engages the spigot 21.1 in a corresponding centering of the chisel holder.
  • the circumferential groove 21.1 comes to rest in the region of the bead.
  • An improved transverse support has the consequence that the surface pressures in the upper region of the clamping sleeve, ie in the region facing the chisel head 40 decrease. This prevents that the clamping sleeve is excessively worn in this area.
  • the inventors have recognized that Excessive wear here can lead to a loss of preload of the clamping sleeve. As a result of this bias loss of the cutting bit from the receiving bore of the chisel holder can accidentally slip out and get lost.
  • the improved support in the radial transverse direction, due to the spigot 21.2 and the circumferential groove 21.1 thus leads to longer service life for the milling cutter.
  • the range of the disk thickness d given above has proven to be advantageous.
  • the wear protection disks 20 reliably fulfill their function over the entire, extended service life of the cutting chisel or the chisel does not have to be changed prematurely due to a worn clamping sleeve.
  • the dimensional relationships between the holding element 14 and the drill collar 10 are set so that a limited axial displacement of the drill collar 10 relative to the holder element 14 is possible. As a result, a pump effect in the axial direction of the milling cutter is effected during operation. If milled material enters the area between the bearing surface 41 of the bit head 40 and the mating surface 23 during operation, the annular first forms Surface portion 23 is a type of sealing area which minimizes the risk of penetration of space material into the area of retaining element 14. Between the bearing surface 41 of the chisel head 40 and the surface portions 23.2 and in conjunction with the flanks 24.1 forms a kind of mill effect. Penetrating larger particles are crushed and removed via the inclined design of the recesses 24 again to the outside. This also reduces the risk of penetration of removed material in the area of the drill collar 11.
  • the cutting bit has a chisel head 40 as mentioned above.
  • the chisel head 40 has a lower contact surface 41. With this contact surface 41 of the chisel head can be placed on the counter surface 23. In this case, the contact surface 41 covers the annular first surface portion 23.1 and the second surface portions 23.2 at least partially, as shown in Figures 1 and 2.
  • the chisel head 40 has a base part 42.
  • the base part 42 is formed bead-shaped in the present embodiment. However, other geometries are also conceivable. For example, it is conceivable to provide a cylindrical geometry, a frusto-conical geometry or the like for the base part 42.
  • the base part 42 is followed by a wear surface 43.
  • the wear surface 43 is in the present embodiment wear-optimized at least partially concave.
  • the wear surface 43 merges into an end region of the chisel head 40, which forms a receptacle 45 for a chisel tip 30.
  • the receptacle 45 may be incorporated as a cap-shaped recess.
  • a chisel tip 30 can be attached. It is conceivable to use a solder joint for fastening the chisel tip 30.
  • the shape of the bit tip 30 is detailed in the drawings 3 and 4. As these illustrations illustrate, the bit tip 30 has a mounting portion 31. This is formed in the present embodiment as a lower surface 31 of the chisel tip 30. As can be seen in FIG. 4, a depression 31.1 can be incorporated into this lower surface, which in particular can be formed trough-shaped. The recess 31.1 forms a reservoir in which excess solder material can accumulate. In addition, the required material for manufacturing the chisel tip 30 is reduced via the recess 31.1. Usually, the chisel tip 30 is made of a hard material, in particular tungsten carbide. This is a relatively expensive material. About the recess 31.1 so the parts cost can be reduced.
  • the attachment portion 31 merges via a chamfer 33 into a collar 34. Also conceivable is another transition between the attachment portion 31 and the collar 34. In particular, an immediate transition of the attachment portion 31 may be provided in the collar 34.
  • the collar 34 is cylindrical in the present embodiment. It is also conceivable to perform the collar 34, for example convexly curved and / or bead-shaped.
  • the collar 34 can pass directly or indirectly into a concave area 36. In the embodiment shown in the drawings, the design of an intermediate junction is shown. Accordingly, the collar 34 merges into the concave region 36 via a conical or convexly curved transition section 35.
  • the concave region 36 can pass directly or indirectly into a connecting section 38.
  • the connecting portion 38 may, as shown in the present embodiment, be cylindrical. It is also conceivable to choose a frusto-conical design for the connecting portion 38. Also, slightly convex or concave shapes of the connecting portion 38 may find use.
  • a cylindrical connecting portion 38 has the advantage of a material and simultaneously strength-optimized design.
  • the connecting portion 38 forms a wear area that during the Operational use is reduced while the bit tip 30 wears. In this respect, a uniform cutting effect is achieved via the cylindrical design of the connecting portion 38.
  • the connecting section 38 is adjoined indirectly or directly by an end section 39.
  • an indirect transition is selected, whereby the transition over a chamfer-shaped contour 39.3 is created.
  • the end portion 39 has a taper portion 39.1 and an end cap 39.2. With the taper portion 39.1, the cross section of the bit tip 30 is tapered toward the end cap 39.2. In this respect, in particular the end cap 39.2, the cutting-active element of the chisel tip 30 forms.
  • the outer contour of the end cap is formed by a spherical cap.
  • the base circle of this spherical cap has a diameter 306.
  • the diameter 306 of the base circle is selected in the range between 1 and 20 millimeters.
  • the tapering section 39.1 has at its first, the chisel head 40 facing end region on a maximum first radial extent e1. At its end remote from the bit head 40, the tapering section 39.1 has a second maximum radial extension e2.
  • FIG. 3 shows a connection line from a point of the first maximum extent e1 to a point of the second maximum extent e2 in dashed lines. This connecting line is to the central longitudinal axis M of the bit tip 30 at an angle ß / 2 between 45 ° and 52.5 °. Preferably, an angle of 50 ° is selected.
  • a spherical geometry of the tapering section 39.1 is selected.
  • a slightly convex or concave geometry which tapers in the direction of the end cap 39.2.
  • the bit tip 30 wears off, shortening in the direction of the central longitudinal axis M.
  • the milling tool has a particular advantage over a milling drum on which the milling tools are mounted. If a larger angle is chosen, too great a penetration resistance is caused during the milling process. This affects a higher required drive power of the milling machine.
  • the main pressure point for the wear attack then acts on the bit tip 30 in the transition region between the connecting section 38 and the tapering section 39.1.
  • Flier notebook creates an increased risk of edge breakage and premature failure of the chisel tip 30. If a smaller angle is selected, the chisel tip 30 is initially too willing to cut, resulting in a high initial length wear. This reduces the possible maximum service life.
  • the pressure action is evenly distributed during the milling process on the surfaces of the tapering section 39.1 and the end cap 39.2. This results in an ideal tool life for the chisel tip and at the same time a sufficiently cutting-active chisel tip 30.
  • the chisel tip 30 has an axial extent 309 in the direction of the central longitudinal axis M in the range between 10 and 30 mm. This extension range is optimized for the road milling application.
  • the main wear portion forming connecting portion 38 may have an axial extent in the range between 2.7 and 7.1 millimeters
  • the concave portion 36 of the bit tip 30 has an elliptical contour.
  • the elliptical contour generating ellipse E is shown in dashed lines in Figure 3.
  • the ellipse E is arranged so that the large semiaxis 302 of the ellipse E and the central longitudinal axis M of the chisel tip 30 include an acute angle a.
  • the angle ⁇ is selected in the range between 30 ° and 60 °, preferably between 40 ° and 50 °, particularly preferably the angle, as shown here is 45 °.
  • the concave area therefore has one, the Ellipse E following geometry.
  • the length of the major semi-axis 302 is selected in the range between 8mm and 15mm.
  • the length of the large semiaxis 302 is 12 mm.
  • the length of the small half-axis is chosen in the range between 5 mm and 10 mm. In the present case, a length of 9 mm for the small semiaxis 301 is selected in FIG.
  • the midpoint D of the ellipse E is preferably located in the direction of the central longitudinal axis M at a distance from the transition point between the concave portion 36 and the connecting portion 38, with the midpoint D offset towards the chisel head 40 opposite this joint. As a result, a wear-optimized geometry of the concave region 36 is generated.
  • FIG. 7 shows a bit tip 30, in which, according to the prior art, as known from DE 10 2007 009 711 A1, a concave contour in the concave region 36 of the bit tip 30 is selected, in which the large semiaxis of the generating ellipse E is arranged parallel to the central longitudinal axis M of the chisel tip 30.
  • an additional circumferential material region B results.
  • This additional peripheral material region B reinforces the contour of the bit tip 30 in the most heavily loaded region of the bit tip 30. This is the region in which the highest comparison stress occurs.
  • the chisel tip 30 is reinforced in the relevant area due to the inclination of the generating ellipse E, without a significantly higher proportion of material is required here.
  • the chisel tip 30 remains slender and schneidfreudig.
  • a contour of the concave region 36 is shown, which has an additional peripheral material region C in relation to the chisel tip 30.
  • the contour of this additional circumferential material region C is generated by a radius-shaped geometry, ie a circle. It becomes clear that a significant thickening of the bit tip 30 is effected in relation to the material region B. This improves the strength in the critical bit tip 30 with respect to the variant with the material region B. (oblique ellipse E) not or only insignificantly. At the same time, however, a significantly higher proportion of material of the expensive hard material is required and the bit tip 30 becomes less cutting friendly.
  • FIG. 7 Also illustrated in Figure 7 is how the feature described above provides that in cross-section of the bit tip 30 is a connecting line from a point of the first maximum extent e1 to a point of the second maximum extent e2 at an angle ⁇ / 2 of between 45 ° and 52.5 ° to the central longitudinal axis M of the bit tip 30 is illustrated.
  • the connecting line generates an additional circulating material region A.
  • This additional material area A brings on the one hand additional wear volume in the main loaded cutting area and beyond the advantages described above.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fräsmeißel, insbesondere Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf (40) der als Schneidelement eine Meißelspitze (30) aus Hartwerkstoff aufweist, wobei weiterhin ein Meißelschaft (10) vorgesehen ist, der mittelbar oder unmittelbar an den Meißelkopf (40) angekoppelt, ist wobei eine Verschleißschutzscheibe (20) vorgesehen ist, die mit einer Durchbrechung, insbesondere Bohrung den Meißelschaft (11) aufgeschoben ist, wobei die Verschleißschutzscheibe (20) auf ihrer dem Meißelkopf (40) zugewandten Seite eine Gegenfläche (23) aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einer Auflagefläche (41) des Meißelkopfs (40) zur Anlage zu kommen, wobei die Verschließschutzscheibe der Gegenfläche (23) abgewandt eine unterseitige Stützfläche (21) aufweist, die parallel zur Gegenfläche (23) ist und wobei zwischen der Gegenfläche (23) und der Stützfläche (21) eine Scheibendicke (d) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung (25) angeordneten Durchmessers des Meißelschafts (10) zu der Scheibendicke (d) im Bereich zwischen 1,5 und 3,75, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 3 beträgt.

Description

Fräsmeißel
Die Erfindung betrifft einen Fräsmeißel, insbesondere einen Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf, der als Schneidelement eine Meißelspitze aus Hartwerkstoff aufweist, wobei weiterhin ein Meißelschaft vorgesehen ist, der mittelbar oder unmittelbar an den Meißelkopf angekoppelt ist, wobei eine Verschleißschutzscheibe vorgesehen ist, die mit einer Durchbrechung, insbesondere einer Bohrung auf den Meißelschaft aufgeschoben ist, wobei die Verschleißschutzscheibe auf ihrer dem Meißelkopf zugewandten Seite eine Gegenfläche aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einer Auflagefläche des Meißelkopfs zur Anlage zu kommen, wobei die Verschleißschutzscheibe der Gegenfläche abgewandt eine unterseitige Stützfläche aufweist, die parallel zu der Gegenfläche ist und wobei zwischen der Gegenfläche und der Stützfläche eine Scheibendicke gebildet ist.
Ein solcher Meißel ist aus der DE10 2014 104 040 A1 bekannt. Ausgehend von einem Schneidelement vergrößert sich der Durchmesser des Meißelkopfs hin zu einem Bund, an welchen ein Meißelschaft anschließt. Der zylindrisch ausgeführte Meißelschaft ist mittels einer Spannhülse in einer Meißelaufnahme in einem Halteansatz eines Meißelhalters gehalten. Die Festlegung mittels der Spannhülse erlaubt eine Rotation des Meißels um seine Mittellängsachse, während eine axiale Bewegung blockiert ist. Zwischen dem Meißelkopf und dem Halteansatz ist eine Verschleißschutzscheibe angeordnet, durch deren zentrale Aufnahmebohrung der Meißelschaft geführt ist. Zum Meißelkopf hin weist die Verschleißschutzscheibe eine von einem Rand eingefasste Ausnehmung auf, deren Boden eine Stützfläche darstellt, an welcher der Meißelkopf mit einer Auflagefläche anliegt. Zum Meißelhalter hin bildet die Verschleißschutzscheibe eine Sitzfläche aus, welche zum Zentrum der Verschleißschutzscheibe hin in eine schräg zur Mittellängsachse des Meißels verlaufende Zentrierfläche eines Zentrieransatzes übergeht. Im Übergangsbereich zwischen der Zentrierfläche und der Sitzfläche ist eine Nut angeordnet. Die Oberseite des Halteansatz des Meißelhalters ist zum Meißelkopf hin korrespondierend zu der Unterseite der Verschleißschutzscheibes ausgeformt. Sie weist eine Verschleißfläche auf, auf welcher die Sitzfläche der Verschleißschutzscheibe aufliegt. Der Zentrieransatz der Verschleißschutzscheibe ist in einer Zentrieraufnahme des Halteansatzes radial geführt. Durch den Verschleiß der Verschleißfläche während des Betriebs der Werkzeuganordnung mit dem Meißel bildet sich auf der Verschleißfläche des Meißelhalters im Bereich der Nut der Verschleißschutzscheibe ein Wulst aus, der in die Nut eingreift. Durch diesen Eingriff wird eine zusätzliche seitliche Führung der Verschleißschutzscheibe erreicht. Gleichzeitig wird durch die Nut und den darin eingreifenden Wulst das Eindringen von Abraummaterial in den Bereich der Meißelaufnahme zumindest verringert, wodurch die Drehbarkeit des Meißels erhalten und der Verschleiß reduziert wird.
Um die Drehbarkeit des Meißels um seine Mittellängsachse zu gewährleisten ist ein begrenztes axiales Spiel des Meißels in der Meißelhalterung erwünscht. Dabei ist für größere Meißel ein größeres Spiel vorgesehen als für kleinere Meißel. Übersteigt das axiale Spiel die Höhe des Zentrieransatzes, so geht die seitliche Führung der Verschleißschutzscheibe durch den Zentrieransatz verloren. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß sowohl der Verschleißschutzscheibe als auch des Meißelhalters. Aus diesem Grund greift die DE 20 2017 006 713 U1 diese Lösung auf und schlägt eine bessere Verzahnung der Verschleißschutzscheibe mit dem Meißelhalter vor. Mit dieser Maßnahme lässt sich das Absturzverhalten in Querrichtung verbessern. Insgesamt lassen sich so radial wirkende Kräfte besser vom Fräsmeißel in den Meißelhalter übertragen. Nun ist es allerdings auch so, dass hierdurch eine größere Belastung im Übergangsbereich zwischen dem Meißelkopf und dem Meißelschaft übertragbar ist. Bei steigender Belastung vergrößert sich allerdings auch das Risiko eines Schaftbruchs an dieser Stelle.
Es ist mithin Aufgabe der Erfindung, einen Fräsmeißel der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, der eine verbesserte Bruchstabilität aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung angeordneten Durchmessers des Meißelschafts zu der Scheibendicke (d) im Bereich zwischen 1 ,5 und 3,75, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 3 beträgt.
Auf diese Weise kann bei, gegenüber gängigen Bauweisen von Fräsmeißeln gleichbleibendem absoluten Überstand des freien Endes der Meißelspitze über den Meißelhalter, die Länge des Meißelkopfs verkürzt werden, zugunsten einer größeren Dicke der Verschleißschutzscheibe. Bei einer kürzeren Länge des Meißelkopfs treten im Übergangsbereich zwischen dem Meißelkopf und dem Meißelschaft geringere Biegebeanspruchungen auf, was das Risiko eines Schaftbruchs verringert. Bei dem angegebenen Bereich zwischen 1 ,5 und 3,75 wird den Beanspruchungen, die bei Fräsmeißeln, welche üblicherweise im Straßenbau Verwendung finden, insbesondere bei Straßenfräsen und Stabilisierern, in optimierter Weise Rechnung getragen. Bei Straßenfräsen, die zum Teil- bzw. Vollausbau von Fahrbahndecken oder dem Feinfräsen von Fahrbahnoberflächen eingesetzt werden, eignet sich das bevorzugt angegebene Bereichsverhältnis zwischen 2 und 3.
Häufig werden bei modernen Fräsmeißeln Verschleißschutz Scheiben eingesetzt, die keine gleichmäßige Querschnittsgeometrie aufweisen. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung angeordneten Durchmessers des Meißelschafts zu der minimalen Scheibendicke zu dem im Bereich zwischen 1 ,5 und 3,75 beträgt, vorzugsweise zwischen 2 und 3 beträgt.
Eine bevorzugte Erfindungsvariante ist dergestalt, dass in die Gegenfläche Ausnehmungen eingebracht sind, wobei zwischen den Ausnehmungen zweite Flächenabschnitte der Gegenfläche gebildet sind, und dass die zweiten Flächenabschnitte zumindest bereichsweise an der Auflagefläche des Meißelkopfs anliegen. Während des Betriebseinsatzes rotiert der Fräsmeißel gegenüber der Verschleißschutzscheibe. Wenn der Fräsmeißel in den zu bearbeitenden Untergrund eingreift, so wird Fräsmaterial abgetragen. Dieses Fräsmaterial kann in den Bereich zwischen dem Meißelkopf und der Verschleißschutzscheibe und anschließend in den Bereich der Aufnahmebohrung des Meißelhalters gelangen, in der der Fräsmeißel montiert ist. Mitunter kann es Vorkommen, dass sich dieses Fräsmaterial in der Aufnahmebohrung ansammelt und die freie Drehbarkeit des Fräsmeißels einschränkt oder diesen blockiert. Die Ausnehmungen bilden, in Zusammenwirkung mit den, gegenüber den Ausnehmungen erhobenen Bereichen, eine Art Mahlwerk. Mit diesem können eindringende Partikel zerrieben werden. Die feineren Bestandteile werden dann radial nach außen wieder abtransportiert, sodass sie nicht in den Bereich der Aufnahmebohrung des Meißelhalters gelangen können.
Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Gegenfläche im Anschluss an die Durchbrechung einen ringförmig um die Durchbrechung umlaufenden ersten Flächenabschnitt aufweist, an den die zweiten Flächenabschnitte anschließen und wobei der erste Flächenabschnitt an der Auflagefläche des Meißelkopfs zumindest bereichsweise anliegt. Der ringförmige Flächenabschnitt bildet eine Art Dichtabschnitt, der auch ein Eindringen der zerkleinerten Feinpartikel in den Bereich der Aufnahmebohrung verhindert.
Gemäß einer weiter bevorzugten Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen über geneigte seitliche Flanken in die zweiten Flächenabschnitte übergehen. Flierdurch wird die Mahlwirkung verbessert. Um den Abtransport der eingedrungenen bzw. zerkleinerten Partikel zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen an ihrem radial außenliegenden Bereich das größte Eintiefungsmaß gegenüber der Gegenfläche aufweisen und in ihrem radial inneren Bereich in den ersten Flächenabschnitt übergehen. Um dabei die Stabilität der Verschleißschutzscheibe nicht unzulässig hoch zu verkleinern, empfiehlt es sich, dass die Ausnehmungen an ihrem radial außenliegenden Bereich ein Eintiefungsmaß von maximal der halben Scheibendicke aufweisen, besonders bevorzugt maximal 30 % der Scheibendicke aufweisen.
Gemäß einer denkbaren Erfindungsvariante kann es vorgesehen sein, dass an der Unterseite der Verschleißschutzscheibe ein Zentrieransatz vorsteht, der umlaufend um die Durchbrechung herum angeordnet ist und über die Stützfläche zumindest bereichsweise vorsteht. Der Zentrieransatz verbessert die Seitenführung und Abstützung der Verschleißschutzscheibe gegenüber dem Meißelhalter in radialer Richtung. Dabei wird eine exakte Führung der Verschleißschutzscheibe gegenüber dem Meißelhalter auf einfache Weise dadurch erreicht, dass der Zentrieransatz konusförmig ausgebildet ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Fräsmeißels ist derart, dass der Zentrieransatz in eine, vorzugsweise umlaufende Nut übergeht, die in die Stützfläche eingetieft ist. Die Verschleißschutzscheibe schleift sich während des Betriebs in eine zugeordnete Fläche des Meißelhalters ein. Dabei wird an dieser Fläche im Bereich der umlaufenden Nut ein ringförmig umlaufender und wulstförmiger Ansatz erzeugt in Zusammenwirkung mit der Nut und dem Zentrieransatz ergibt sich eine verbesserte Querabstützung der Verschleißschutzscheibe gegenüber dem Meißelhalter in radialer Richtung. Es hat sich gezeigt, dass für übliche Straßenfräsanwendungen, das Verhältnis des in Achsrichtung des Meißelschafts verlaufenden Abstandsmaßes zwischen dem Nutgrund der Nut und dem freien Ende des Zentrieransatzes bezogen auf die Scheibendicke idealerweise im Bereich zwischen 30% und 70% gewählt ist.
Gemäß einer möglichen Erfindungsvariante kann es auch vorgesehen sein, dass zwischen der Verschleißschutzscheibe und dem Meißelkopf und/oder dem Meißelschaft eine in Umfangsrichtung formschlüssig wirkende Verbindung vorgesehen ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 in perspektivischer Seitenansicht einen Fräsmeißel in einer ersten Ausführungsvariante,
Figur 2 in perspektivischer Seitenansicht einen Fräsmeißel in einer zweiten Ausführungsvariante,
Figur 3 in Seitenansicht eine Meißelspitze (30) zur Verwendung an einem der Fräsmeißel gemäß Figuren 1 oder 2,
Figur 4 die Meißelspitze (30) gemäß Figur 3 in Seitenansicht und teilweise geschnittener Darstellung
Figur 5 eine Verschleißschutzscheibe (20) in perspektivischer Ansicht von oben zur Verwendung an einem der Fräsmeißel gemäß Figuren 1 oder 2,
Figur 6 die Verschleißschutzscheibe (20) gemäß Figur 5 in perspektivischer Ansicht von unten und
Figur 7 ein Vergleichsbild in Seitenansicht, in dem eine Meißelspitze (30) dargestellt ist.
Figur 1 zeigt einen Fräsmeißel, nämlich einen Rundschaftmeißel. Dieser Fräsmeißel weist einen Meißelschaft 10 auf, an den einteilig ein Meißelkopf 40 angeformt ist. Denkbar ist auch eine Ausgestaltungsvariante, bei der der Meißelkopf 40 nicht einteilig an den Meißelschaft 10 angeformt ist, sondern als separates Bauteil gefertigt und mit dem Meißelschaft 10 verbunden ist. Der Meißelschaft 10 weist einen ersten Abschnitt 12 und einen Endabschnitt 13 auf. Zwischen dem ersten Abschnitt 12 und dem Endabschnitt 13 verläuft eine umlaufende Nut 11. Sowohl der erste Abschnitt 12 als auch der Endabschnitt 13 sind zylinderförmig ausgebildet. Die Nut 11 ist im Bereich des freien Endes des Meißelschaftes 10 angeordnet.
Auf den Meißelschaft 10 ist ein Spannelement 14, welches vorliegend in Form einer Spannhülse ausgebildet ist, aufgezogen. Es ist auch denkbar ein anderes Spannelement 14 am Meißelschaft 10 zu befestigen. Das Spannelement 14 dient dazu den Fräsmeißel in einer Aufnahmebohrung eines Meißelhalters festzulegen. Mittels der Spannhülse kann der Fräsmeißel derart in der Aufnahmebohrung des Meißelhalters festgelegt werden, dass sich die Spannhülse mit ihrem Außenumfang an die Innenwandung der Aufnahmebohrung spannend anlegt.
Das Spannelement 14 weist Flalteelemente 15 auf. Diese Flalteelemente 15 greifen in die umlaufende Nut 11 ein. Damit ist der Fräsmeißel in dem Spannelement 14 in Umfangsrichtung frei drehbar, jedoch in Achsrichtung unverlierbar gehalten.
Das Spannelement 14 kann, wie gesagt als Spannhülse ausgebildet sein. Zu diesem Zweck kann die Spannhülse aus einem gerollten Blechabschnitt bestehen. Die Flalteelemente 15 können, in Richtung auf die Nut 11 vorstehend, in den Blechabschnitt eingeprägt sein. Denkbar ist es auch, dass die Flalteelemente aus dem Material des Blechabschnitts teilweise freigeschnitten und in Richtung auf die Nut 11 hin abgebogen sind.
Auf den Meißelschaft 10 ist eine Verschleißschutzscheibe 20 aufgezogen. Die Verschleißschutzscheibe 20 ist dabei im Bereich zwischen dem zugeordneten Ende des Spannelements 14 und einem Meißelkopf 40 angeordnet. Die Verschleißschutzscheibe 20 ist gegenüber sowohl dem Spannelement 14 als auch gegenüber dem Meißelkopf 40 drehbar.
Die Gestaltung der Verschleißschutzscheibe 20 lässt sich näher den Figuren 5 und 6 entnehmen. Wie diese Darstellungen zeigen, kann die Verschleißschutzscheibe 20 ringförmig ausgebildet sein. Die Verschleißschutzscheibe 20 weist eine zentrale Durchbrechung 25 auf, die als Bohrung ausgebildet sein kann. Denkbar ist auch eine polygonförmige Durchbrechung.
Die Verschleißschutzscheibe 20 besitzt eine obere Gegenfläche 23 und der Gegenfläche 23 abgekehrt auf der Unterseite eine Stützfläche 21. Die Stützfläche 21 kann parallel zur Gegenfläche 23 ausgerichtet sein. Denkbar ist es auch, dass diese beiden Flächen zueinander im Winkel stehen.. Aus der Gegenfläche 23 können Ausnehmungen 24 ausgenommen bzw. in die Gegenfläche 23 eingetieft sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 24 in gleichem Teilungsraster umfangsseitig zueinander beabstandet angeordnet. Denkbar ist auch, dass eine variierende Teilung vorgesehen ist. Die Ausnehmungen 24 unterteilen die Gegenfläche 23 in einzelne Flächenabschnitte 23.1 , 23.2. Dabei ist zunächst ein erster Flächenabschnitt 23.1 gebildet, der ringförmig ausgebildet ist und der um die Durchbrechung 25 umläuft. An den ersten Flächenabschnitt 23.1 schließen die zweiten Flächenabschnitte 23.2 radial an. Die zweiten Flächenabschnitte 23.2 sind über die Ausnehmungen 24 zueinander beabstandet angeordnet. Wie Figur 5 erkennen lässt, können die Ausnehmungen 24 über Flanken 24.1 in die benachbarten zweiten Flächenabschnitte 23.2 übergehen. Dabei verlaufen die Flanken 24.1 geneigt und im stumpfen Winkel zu dem jeweils anschließenden zweiten Flächenabschnitt 23.2. Wie Figur 5 weiter erkennen lässt, laufen die Ausnehmungen 24 zum ersten Flächenabschnitt 23.1 hin kontinuierlich aus. Die Flächenabschnitte 23.1 , 23.2 bilden eine ebene Auflagefläche für einen Meißelkopf 40.
Figur 6 zeigt die Unterseite der Verschleißschutzscheibe 20. Hier ist die Stützfläche 21 deutlich erkennbar. In die Stützfläche 21 ist eine umlaufende Nut 21.1 eingetieft. An die umlaufende Nut 21.1 schließt sich mittelbar oder unmittelbar ein Zentrieransatz 21.2 an. Der Zentrieransatz 21.2 ist konusförmig ausgebildet. Er ist umlaufend um die bohrungsförmige Durchbrechung 25 angeordnet.
An ihrem Außenumfang ist die Verschleißschutzscheibe 20 von einem ringförmig umlaufenden Rand 22 begrenzt. Die Verschleißschutzscheibe 20 kann mit ihrer Durchbrechung auf den Meißelschaft 10 aufgeschoben werden. Im montierten Zustand, der in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, umschließt die Verschleißschutzscheibe 20 mit ihrer Durchbrechung 25 einen zylindrischen Abschnitt des Fräsmeißels. Dieser zylindrische Abschnitt kann von dem ersten Abschnitt 12 des Meißelschafts 10 gebildet sein. Vorzugsweise ist allerdings an den ersten Abschnitt 12 ein weiterer Abschnitt angeschlossen, der den zylindrischen Abschnitt bildet. Der zylindrische Abschnitt ist gegenüber dem ersten Abschnitt 12 im Durchmesser vergrößert und konzentrisch zu diesem angeordnet.
Es ist auch denkbar, die Verschleißschutzscheibe 20 als Montageerleichterung zu verwenden. In diesem Fall ist die Verschleißschutzscheibe 20 auf den Außenumfang des Spannelements 14 aufgezogen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Spannelement 14 als längsgeschlitzte Spannhülse ausgebildet. Die Durchbrechung 25 weist einen geringeren Durchmesser auf, als die Spannhülse in ihrem auf gefederten, in den Figuren 1 und 2 gezeigtem Zustand. Wenn nun die Verschleißschutzscheibe 20 mit ihrer Durchbrechung 25 auf den Außenumfang der Spannhülse aufgezogen ist, so ist sie in einem Vorspannzustand gebracht. Dabei ist dieser Vorspannzustand so gewählt, dass die Spannhülse ohne oder mit geringem Kraftaufwand in die Aufnahmebohrung eines Meißelhalters eingeschoben werden kann. Dabei wird die Einsetzbewegung in den Meißelhalter dann von der Verschleißschutzscheibe 20 begrenzt. Diese schlägt mit ihrer unterseitigen Stützfläche 21 dann auf einer zugeordneten Verschleißfläche des Meißelhalters an. Anschließend kann der Fräsmeißel, beispielsweise durch Flammerschläge weiter in die Aufnahmebohrung des Meißelhalters eingetrieben werden. Dabei wird die Verschleißschutzscheibe von der Spannhülse abgeschoben, bis sie in die in Figur 1 bzw. 2 gezeigte Stellung gelangt. Die Spannhülse kann dann freier radial auffedern, wobei sich der Fräsmeißel in der Aufnahmebohrung mittels der Spannhülse verspannt. In diesem Zustand ist der Fräsmeißel mit der Spannhülse in der Aufnahmebohrung verklemmt. Der Meißelschaft 10 lässt sich in der Spannhülse in Umfangsrichtung frei drehen. Mittels der Flalteelemente 15 ist er axial unverlierbar gehalten. Die Verschleißschutzscheibe 20 weist zwischen der Stützfläche 21 und der Gegenfläche 23 eine Scheibendicke d auf. Das Verhältnis dieser Scheibendicke d zu dem Durchmesser der Durchbrechung 25 bzw. zu dem Durchmesser des der Durchbrechung 25 zugeordneten zylindrischen Abschnitts des Meißelschafts 10 liegt im Bereich zwischen 2 und 4,5. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt dieses Verhältnis 2,8, bei einer Scheibendicke d von 7 mm. Die Scheibendicke d ist vorzugsweise im Bereich zwischen 4,4 mm und 9,9 mm gewählt. Bei solchen Scheibendicken d kann gegenüber den aus den Stand der Technik bekannten Fräsmeißeln eine Verbesserung erreicht werden. Insbesondere kann der Meißelkopf 40 des Fräsmeißels in Achsrichtung des Fräsmeißels kürzer ausgeführt werden, wobei die Kürzung des Meißelkopfs 40 durch die größere Dicke der Verschleißschutzscheibe 20 kompensiert wird. Der kürzere Meißelkopf 40 kann dann jedoch mit gleich bleibendem Außendurchmesser im Bereich seines Basisteils 42 ausgeführt werden.. Die verkürzte Ausführung des Meißelkopfes führt im bruchgefährdeten Bereich zwischen dem Meißelkopf und dem Meißelschaft 10 zu einer kleineren Biegebeanspruchung. Dementsprechend verringert sich auch die hier anstehende Vergleichsspannung zugunsten eines verbesserten Kopf-und Schaftbruchverhaltens.
Durch die im Bereich der Stützfläche 21 angeordnete umlaufende Nut 21.1 wird ein verbessertes Querabstütz-Verhalten geboten. Während des Betriebseinsatzes arbeitet sich die Stützfläche 21 in eine zugeordnete Auflagefläche des Meißelhalters ein. An dem Meißelhalter wird im Bereich der umlaufenden Nut 21.1 , korrespondierend zu der umlaufenden Nut 21.1 , ein umlaufender Wulst in Form eines Negativs erzeugt. Denkbar ist es auch initial an dem Meißelhalter eine Auflagefläche mit einem entsprechenden Wulst bereits im Neuzustand vorzusehen. Es ist also so, dass dann der Zentrieransatz 21.1 in eine entsprechende Zentrieraufnahme des Meißelhalters eingreift. Die umlaufende Nut 21.1 kommt im Bereich des Wulsts zum Liegen. Hierdurch wird das verbesserte Querabstütz-Verhalten erreicht. Eine verbesserte Quer-Abstützung hat zur Folge, dass sich die Flächenpressungen im oberen Bereich der Spannhülse, also in dem Bereich, der dem Meißelkopf 40 zugekehrt ist verringern. Hierdurch wird verhindert, dass die Spannhülse in diesem Bereich übermäßig verschlissen wird. Die Erfinder haben erkannt, dass ein übermäßiger Verschleiß hier zu einem Verlust der Vorspannung der Spannhülse führen kann. Infolge dieses Vorspannung-Verlusts kann der Fräsmeißel aus der Aufnahmebohrung des Meißelhalters unbeabsichtigt herausrutschen und verloren gehen. Die verbesserte Abstützung in radialer Querrichtung, bedingt durch den Zentrieransatz 21.2 und die umlaufende Nut 21.1 führt mithin zu längeren Standzeiten für den Fräsmeißel. Beim Einsatz der Fräsmeißel bei Straßenfräsen hat sich der oben angegebene Bereich der Scheibendicke d als vorteilhaft erwiesen. Es ist dann nämlich so, dass die Verschleißschutzscheiben 20 über die gesamte, verlängerte Lebensdauer des Fräsmeißels hin ihre Funktion zuverlässig erfüllen bzw. der Meißel nicht vorzeitig aufgrund einer verschlissenen Spannhülse gewechselt werden muss.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ergibt sich mit der umlaufenden Nut 21.1 während des Betriebseinsatzes ein besseres Querabstützverhalten für die Verschleißschutzscheibe 20. Dies bedeutet auch, dass sich in radialer Richtung größere Kräfte zwischen der Verschleißschutzscheibe 20 und dem Meißelhalter übertragen lassen. Eine größere Scheibendicke d in der oben angegebenen Weise führt dazu, dass die Durchbrechung in der Verschleißschutzscheibe 20 dem Meißelschaft 10 eine größere Anlagefläche bietet. In Verbindung mit der angegebenen Scheibendicke d und der umlaufenden Nut 21.1 in der Unterseite der Verschleißschutzscheibe 20 können damit größere Querkräfte übertragen werden, als dies beim Stand der Technik möglich ist. In Verbindung mit der kürzeren Ausführung des Meißelkopfes bedeutet dies aber auch, dass sich mit der neuartigen Ausgestaltung höhere Vorschubgeschwindigkeiten fahren lassen, oder alternativ, zugunsten einer Materialeinsparung, der Meißelkopf bzw. der Meißelschaft 10 entsprechend spannungsoptimiert konstruiert werden können.
Die Maßverhältnisse zwischen dem Halteelement 14 und dem Meißelschaft 10 sind so eingestellt, dass ein begrenzter axialer Versatz des Meißelschaftes 10 gegenüber dem Halterelement 14 möglich ist. Hierdurch wird während des Betriebseinsatzes ein Pumpeffekt in Axialrichtung des Fräsmeißels bewirkt. Wenn während des Betriebseinsatzes gefrästes Material in den Bereich zwischen die Auflagefläche 41 des Meißelkopfs 40 und die Gegenfläche 23 gelangt, so bildet der ringförmige erste Flächenabschnitt 23 eine Art Abdichtungsbereich, der die Gefahr des Eindringens von Abraummaterial in den Bereich des Halteelements 14 minimiert. Zwischen der Auflagefläche 41 des Meißelkopfs 40 und den Flächenabschnitten 23.2 und in Verbindung mit den Flanken 24.1 bildet sich eine Art Mühl-Effekt. Eindringende größere Partikel werden zermahlen und über die geneigte Ausführung der Ausnehmungen 24 wieder nach außen abtransportiert. Auch hierdurch wird die Gefahr des Eindringens von abgetragenem Material in dem Bereich des Meißelschaft 11 verringert.
Der Fräsmeißel weist, wie oben erwähnt einen Meißelkopf 40 auf. Der Meißelkopf 40 weist eine untere Anlagefläche 41 auf. Mit dieser Anlagefläche 41 kann der Meißelkopf auf der Gegenfläche 23 aufsetzen. Dabei überdeckt die Anlagefläche 41 den ringförmigen ersten Flächenabschnitt 23.1 und die zweiten Flächenabschnitte 23.2 zumindest teilweise, wie dies die Figuren 1 und 2 zeigen. Im Anschluss an die Auflagefläche 41 besitzt der Meißelkopf 40 ein Basisteil 42. Das Basisteil 42 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel wulstförmiger ausgebildet. Denkbar sind jedoch auch andere Geometrien. Beispielsweise ist es denkbar eine zylindrische Geometrie, eine kegelstumpfförmige Geometrie oder dergleichen für das Basisteil 42 vorzusehen. An das Basisteil 42 schließt sich eine Verschleißfläche 43 an. Die Verschleißfläche 43 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel verschleißoptimiert zumindest bereichsweise konkav ausgebildet. Die Verschleißfläche 43 geht in einen Endbereich des Meißelkopfs 40 über, der eine Aufnahme 45 für eine Meißelspitze 30 bildet. Dabei kann, wie vorliegend in den Zeichnungen gezeigt, in dem Endbereich des Meißelkopfs 40 die Aufnahme 45 als kappenförmige Vertiefung eingearbeitet sein. In der kappenförmigen Vertiefung kann eine Meißelspitze 30 befestigt werden. Denkbar ist es zur Befestigung der Meißelspitze 30 eine Lotverbindung zu verwenden.
Die Gestalt der Meißelspitze 30 ist in den Zeichnungen 3 und 4 näher detailliert. Wie diese Darstellungen veranschaulichen, weist die Meißelspitze 30 einen Befestigungsabschnitt 31 auf. Dieser ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als untere Fläche 31 der Meißelspitze 30 ausgebildet. In diese untere Fläche kann, wie dies Figur 4 zeigt eine Vertiefung 31.1 eingearbeitet sein, die insbesondere muldenförmige ausgebildet sein kann. Die Vertiefung 31.1 bildet ein Reservoir, in dem sich überschüssiges Lotmaterial ansammeln kann. Darüber hinaus wird über die Vertiefung 31.1 das erforderliche Material zur Fertigung der Meißelspitze 30 verringert. Üblicherweise wird die Meißelspitze 30 aus einem Hartwerkstoff, insbesondere aus Hartmetall gefertigt. Hierbei handelt es sich um ein relativ teures Material. Über die Vertiefung 31.1 lässt sich also der Teileaufwand verringern.
Im Bereich der Unterseite der Meißelspitze 30 sind an dem Befestigungsabschnitt 31 Ansätze 32 vorhanden. Über diese Ansätze 32 kann die Einstellung der Dicke des Lotspalts zwischen dem flächenförmigen Befestigungsabschnitt 31 und einer zugeordneten Fläche des Meißelkopfes 40 eingestellt werden.
Der Befestigungsabschnitt 31 geht über eine Fase 33 in einen Bund 34 über. Denkbar ist auch ein anderer Übergang zwischen dem Befestigungsabschnitt 31 und dem Bund 34. Insbesondere kann auch ein unmittelbarer Übergang des Befestigungsabschnitts 31 in den Bund 34 vorgesehen sein. Der Bund 34 ist in vorliegender Ausführung zylindrisch ausgebildet. Denkbar ist es auch, den Bund 34, beispielsweise konvex gewölbt und/oder wulstförmiger auszuführen. Der Bund 34 kann unmittelbar oder mittelbar in einen konkaven Bereich 36 übergehen. In dem in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gestaltung eines mittelbaren Übergangs gezeigt. Dementsprechend geht der Bund 34 über einen konusförmigen oder konvex gewölbten Übergangsabschnitt 35 in den konkaven Bereich 36 über.
Der konkave Bereich 36 kann mittelbar oder unmittelbar in einen Verbindungsabschnitt 38 übergehen. Vorliegend ist die Gestaltung eines unmittelbaren Übergangs in den Verbindungsabschnitt 38 gewählt. Der Verbindungsabschnitt 38 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, zylinderförmig ausgeführt sein. Denkbar ist es auch, eine kegelstumpfförmige Gestaltung für den Verbindungsabschnitt 38 zu wählen. Auch können leicht konvex oder konkav gewölbte Gestaltungen des Verbindungsabschnitts 38 Verwendung finden. Ein zylindrischer Verbindungsabschnitt 38 hat den Vorteil einer, Material- und gleichzeitig festigkeitsoptimierten Gestaltung. Darüber hinaus bildet der Verbindungsabschnitt 38 einen Verschleißbereich, der während des Betriebseinsatzes reduziert wird, während sich die Meißelspitze 30 abnutzt. Insofern wird über die zylindrische Gestaltung des Verbindungsabschnitts 38 eine gleichbleibende Schneidwirkung erzielt.
An den Verbindungsabschnitt 38 schließt sich mittelbar oder unmittelbar ein Endabschnitt 39 an. Vorliegend ist ein mittelbarer Übergang gewählt, wobei der Übergang über eine fasenförmige Kontur 39.3 geschaffen wird. Der Endabschnitt 39 weist einen Verjüngungsabschnitt 39.1 und eine Endkappe 39.2 auf. Mit dem Verjüngungsabschnitt 39.1 wird der Querschnitt der Meißelspitze 30 in Richtung hin auf die Endkappe 39.2 hin verjüngend. Insofern bildet, insbesondere die Endkappe 39.2, das schneidaktive Element der Meißelspitze 30.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Außenkontur der Endkappe von einer Kugelkalotte gebildet. Der Basiskreis dieser Kugelkalotte weist einen Durchmesser 306 auf. Um eine möglichst scharfe Schneidwirkung zu erreichen und gleichzeitig eine bruchstabile Ausbildung der Meißelspitze 30 zu erreichen, ist es vorteilhaft wenn vorgesehen ist, dass der Durchmesser 306 des Basiskreises im Bereich zwischen 1 und 20 Millimeter gewählt ist.
Der Verjüngungsabschnitt 39.1 weist an seinem ersten, dem Meißelkopf 40 zugekehrten Endbereich eine maximale erste radiale Erstreckung e1 auf. An seinem dem Meißelkopf 40 abgewandten Ende weist der Verjüngungsabschnitt 39.1 eine zweite maximale radiale Erstreckung e2 auf. In Figur 3 ist eine Verbindungslinie von einem Punkt der ersten maximalen Erstreckung e1 zu einem Punkt der zweiten maximalen Erstreckung e2 in gestrichelter Darstellung gezeigt. Diese Verbindungslinie steht zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 in einem Winkel ß/2 zwischen 45° und 52,5°. Vorzugsweise ist ein Winkel von 50° gewählt.
Vorliegend ist eine kugelförmige Geometrie des Verjüngungsabschnittes 39.1 gewählt. Denkbar ist es jedoch auch, eine leicht konvexe oder konkave Geometrie zu wählen, die sich in Richtung auf die Endkappe 39.2 verjüngt. Während des Bearbeitungseinsatzes nutzt sich die Meißelspitze 30 ab, wobei sie sich in Richtung der Mittellängsachse M verkürzt. Bei der Anwendung im Straßenfräsbereich hat sich gezeigt, dass bei den hier gewählten Anstellwinkeln der Fräsmeißel gegenüber einer Fräswalze, auf der die Fräsmeißel befestigt sind, sich der vorliegende Winkelbereich der Verbindungslinie als besonders vorteilhaft erweist. Wird ein größerer Winkel gewählt, so wird ein zu großer Eindringwiderstand während des Fräsprozesses bewirkt. Dies wirkt sich in einer höheren erforderlichen Antriebsleistung der Fräsmaschine aus. Darüber hinaus wirkt dann der Flauptdruckpunkt für den Verschleißangriff im Übergangsbereich zwischen dem Verbindungsabschnitt 38 und dem Verjüngungsabschnitt 39.1 auf die Meißelspitze 30 ein. Flierdurch entsteht eine erhöhte Gefahr des Kantenbruchs und eines vorzeitigen Ausfalls der Meißelspitze 30. Wird ein kleinerer Winkel gewählt, so ist die Meißelspitze 30 initial zu schneidfreudig, was sich in einem hohen initialen Längenverschleiß auswirkt. Dadurch verringert sich die mögliche maximale Standzeit. Mit dem erfindungsgemäßen Winkelbereich wird die Druckeinwirkung während des Fräsprozesses vergleichmäßigt auf die Flächen des Verjüngungsabschnitt 39.1 und der Endkappe 39.2 verteilt. Hierdurch ergibt sich eine ideale Standzeit für die Meißelspitze und gleichzeitig eine ausreichend schneidaktive Meißelspitze 30.
Die Meißelspitze 30 hat eine axiale Erstreckung 309 in Richtung der Mittellängsachse M im Bereich zwischen 10 und 30 mm. Dieser Erstreckungsbereich ist optimiert auf die Straßenfräsanwendung ausgelegt. Der den Haupt-Verschleißbereich bildende Verbindungsabschnitt 38 kann eine axiale Erstreckung im Bereich zwischen 2,7 und 7,1 Millimeter aufweisen
Der konkave Bereich 36 der Meißelspitze 30 weist eine elliptische Kontur auf. Die die elliptische Kontur erzeugende Ellipse E ist in Figur 3 gestrichelt gezeichnet. Die Ellipse E ist so angeordnet, dass die große Halbachse 302 der Ellipse E und die Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 einen spitzen Winkel a einschließen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Winkel a im Bereich zwischen 30° und 60°, vorzugsweise zwischen 40° und 50° ° gewählt, besonders bevorzugt beträgt der Winkel, wie vorliegend dargestellt 45°. Der konkave Bereich besitzt mithin eine, der Ellipse E folgende Geometrie. Vorzugsweise ist die Länge der großen Halbachse 302 im Bereich zwischen 8mm und 15mm gewählt. In der in Figur 3 gezeigten Ausführung beträgt die Länge der großen Halbachse 302 12 mm. Die Länge der kleinen Halbachse ist im Bereich zwischen 5 mm und 10 mm gewählt. Vorliegend ist in Figur 3 eine Länge von 9 mm für die kleine Halbachse 301 gewählt.
Wie Figur 3 veranschaulicht, ist der Mittelpunkt D der Ellipse E vorzugsweise in Richtung der Mittellängsachse M beabstandet zu der Übergangsstelle zwischen dem konkaven Bereich 36 und dem Verbindungsabschnitt 38 angeordnet, wobei der Mittelpunkt D in Richtung auf den Meißelkopf 40 hin gegenüber dieser Verbindungsstelle versetzt ist. Hierdurch wird eine verschleißoptimierte Geometrie des konkaven Bereichs 36 erzeugt.
In Figur 7 ist die Wirkung der Schrägstellung der Ellipse E veranschaulicht. Figur 7 zeigt eine Meißelspitze 30, bei der, entsprechend dem Stand der Technik, wie er aus der DE 10 2007 009 711 A1 bekannt ist, eine konkave Kontur im konkaven Bereich 36 der Meißelspitze 30 gewählt ist, bei der die große Halbachse der erzeugenden Ellipse E parallel zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 angeordnet ist. Infolge der Schrägstellung der Ellipse E ergibt sich ein zusätzlicher umlaufender Materialbereich B. Dieser zusätzliche umlaufende Materialbereich B verstärkt die Kontur der Meißelspitze 30 im am stärksten belasteten Bereich der Meißelspitze 30. Es ist dies der Bereich, in dem die höchste Vergleichsspannung auftritt. Mithin wird also aufgrund der Schrägstellung der erzeugenden Ellipse E die Meißelspitze 30 im relevanten Bereich verstärkt, ohne dass hier ein deutlich höherer Materialanteil erforderlich wird. Die Meißelspitze 30 bleibt schlank und schneidfreudig.
Auf der linken Seite in Figur 7 ist demgegenüber eine Kontur des konkaven Bereichs 36 gezeigt, der gegenüber der Meißelspitze 30 einen zusätzlichen umlaufenden Materialbereich C aufweist. Die Kontur dieses zusätzlichen umlaufenden Materialbereichs C wird von einer radiusförmigen Geometrie, also eines Kreises erzeugt. Es wird deutlich, dass gegenüber dem Materialbereich B eine deutliche Aufdickung der Meißelspitze 30 bewirkt wird. Hierdurch verbessert sich die Festigkeit im kritischen der Meißelspitze 30 gegenüber der Variante mit dem Materialbereich B (schräggestellte Ellipse E) nicht oder nur unwesentlich. Gleichzeitig wird aber ein deutlich höherer Materialanteil des teuren Hartstoff Werkstoffes erforderlich und die Meißelspitze 30 wird weniger schneidfreudig.
In Figur 7 ist auch veranschaulicht, wie sich das oben beschriebene Merkmal, wonach vorgesehen ist, dass im Querschnitt der Meißelspitze 30 eine Verbindungslinie von einem Punkt der ersten maximalen Erstreckung e1 zu einem Punkt der zweiten maximalen Erstreckung e2 im Winkel ß/2 zwischen 45° und 52,5° zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze 30 steht, veranschaulicht. Wie die Darstellung zeigt, wird durch die Anstellung der Verbindungslinie ein zusätzlicher umlaufender Materialbereich A erzeugt. Dieser zusätzliche Materialbereich A bringt zum einen zusätzliches Verschleißvolumen im hauptbelasteten Schneidbereich und darüber hinaus die oben beschriebenen Vorteile.

Claims

Ansprüche
1. Fräsmeißel, insbesondere einen Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf (40) der als Schneidelement eine Meißelspitze (30) aus Hartwerkstoff aufweist, wobei weiterhin ein Meißelschaft (10) vorgesehen ist, der mittelbar oder unmittelbar an den Meißelkopf (40) angekoppelt, ist wobei eine Verschleißschutzscheibe (20) vorgesehen ist, die mit einer Durchbrechung, insbesondere einer Bohrung auf den Meißelschaft (10) aufgeschoben ist, wobei die Verschleißschutzscheibe (20) auf ihrer dem Meißelkopf (40) zugewandten Seite eine Gegenfläche (23) aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einer Auflagefläche (41 ) des Meißelkopfs (40) zur Anlage zu kommen, wobei die Verschließschutzscheibe (20) der Gegenfläche (23) abgewandt eine unterseitige Stützfläche (21 ) aufweist, die vozugsweise parallel zu der Gegenfläche (23) ist und wobei zwischen der Gegenfläche (23) und der Stützfläche (21 ) eine Scheibendicke (d) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung (25) angeordneten Durchmessers des Meißelschafts (10) zu der Scheibendicke (d) im Bereich zwischen 1 ,5 und 3,75, vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 3 beträgt.
2. Fräsmeißel nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verhältnis des im Bereich der Durchbrechung (25) angeordneten Durchmessers des Meißelschafts (11 ) zu der minimalen Scheibendicke (d) zu dem im Bereich zwischen 1 ,5 und 3,75 beträgt, vorzugsweise zwischen 2 und 3 beträgt.
3. Fräsmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Gegenfläche (23) Ausnehmungen (24) eingebracht sind, wobei zwischen den Ausnehmungen (24) zweite Flächenabschnitte (23.2) der Gegenfläche (23) gebildet sind, und dass die zweiten Flächenabschnitte (23.2) zumindest bereichsweise an der Auflagefläche (41 ) des Meißelkopfs (40) anliegen.
4. Fräsmeißel nach Anspruch 3, dass die Gegenfläche (23) im Anschluss an die Durchbrechung (25) einen ringförmig um die Durchbrechung (25) umlaufenden ersten Flächenabschnitt (23.1 ) aufweist, an den die zweiten Flächenabschnitte (23.2) anschließen, und wobei der erste Flächenabschnitt (23.1 ) an der Auflagefläche (41 ) des Meißelkopfs (40) zumindest bereichsweise anliegt.
5. Fräsmeißel nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (24) über geneigte seitliche Flanken in die zweiten Flächenabschnitte (23.2) übergehen.
6. Fräsmeißel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (24) an ihrem radial außenliegenden Bereich das größte Eintiefungsmaß gegenüber der Gegenfläche (23) aufweisen und in ihrem radial inneren Bereich in den ersten Flächenabschnitt (23.1 ) übergehen.
7. Fräsmeißel nach Anspruch 6, dass die Ausnehmungen (24) an ihrem radial außenliegenden Bereich ein Eintiefungsmaß von maximal der halben Scheibendicke (d) aufweisen, besonders bevorzugt maximal 30 % der Scheibendicke (d) aufweisen.
8. Fräsmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Verschleißschutzscheibe (20) ein Zentrieransatz (21.2) vorsteht, der umlaufend um die Durchbrechung (25) herum angeordnet ist und über die Stützfläche (21 ) zumindest bereichsweise vorsteht.
9. Fräsmeißel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrieransatz (21.2) konusförmig ausgebildet ist.
10. Fräsmeißel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrieransatz (21.2) in eine vorzugsweise umlaufende Nut (21.1 ) übergeht, die in die Stützfläche (21 ) eingetieft ist.
1 1 . Fräsmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des in Achsrichtung des Meißelschafts (10) verlaufende Abstandsmaßes zwischen dem Nutgrund der Nut (21.1 ) und dem freien Ende des Zentrieransatzes (21.2) bezogen auf die Scheibendicke (d) im Bereich zwischen 30% und 70% beträgt.
12 Fräsmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verschleißschutzscheibe (20) und dem Meißelkopf (40) und/oder dem Meißelschaft (10) eine in Umfangsrichtung formschlüssig wirkende Verbindung vorgesehen ist.
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