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Wälzfräser mit in Längsnuten eines Grundkörpers fest eingesetzten
Zahnleisten und mit beidseitig aufgeschraubten Halteringen, die den Zahnleistenfuß
kegelig übergreifen Es sind bereits Wälzfräser mit in Längsnuten eines Grundkörpers
fest eingesetzten Zahnleisten bekannt, die durch beidseitig auf den Grundkörper
aufgeschraubte Halteringe gehalten werden, welche an beiden Zahnleistenenden jeweils
stirnseitig angeordnete und mit Bezug auf die Grundkörperachse zentrisch liegende
Kegelflächen der Zahnleistenfüße kegelig übergreifen. Aus dem Bestreben heraus,
jeweils eine möglichst große und eine möglichst radial nach innen gerichtete Komponente
der jeweiligen, axial nach innen gerichteten Spannkräfte der Halteringe zu erzielen,
sind bei diesen bekannten Wälzfräsern die Kegelflächen sowohl der Zahnleistenfüße,
als auch diejenigen der Halteringe unter gleichem, möglichst flachem Neigungswinkel
(im Bereich von etwa 40°) geneigt und zueinander konzentrisch, so daß eine möglichst
satte Anlage der Halteringe an den Zahleistenfüßen sichergestellt ist. Diese Art
der Überleitung der Spannkräfte der Halteringe auf die Zahnleistenfüße, bei welcher
die radial nach innen gerichteten, die Zahnleisten in ihren Nuten haltenden Komponenten
der Halteringspannkräfte in den Endbereichen der Zahnleistenfüße wirksam sind, hat
zur Folge, daß die Mittenbereiche der Zahnleisten, in welchen keine nach innen gerichteten
Radialkräfte wirksam sind, zum radialen Auswölben nach außen neigen, wodurch einerseits
zusätzliche Nacharbeit erfordernde Maßungenauigkeiten des fertigen Wälzfräsers und
andererseits ein unter Umständen zum Leistenbruch führender schlechter Sitz der
Zahnleisten in den Grundkörpernuten heraufbeschworen werden.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Wälzfräsers der eingangs
dargelegten grundsätzlichen Bauart, bei welcher die soeben erwähnten Nachteile der
Zahnleistenspannung nicht auftreten.
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Die Erfindung geht demgemäß von einem Wälzfräser mit in Längsnuten
eines Grundkörpers fest eingesetzten Zahnleisten und mit beidseitig aufgeschraubten
Halteringen aus, die den Zahnleistenfuß kegelig übergreifen. Ein derartiger Wälzfräser
ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Haltering- und Zahnleistenfußausbildung
steilkegelig ist. Als »steilkegelig« im Sinne der Erfindung sind Kegelwinkel von
75° aufwärts zu verstehen.
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Nach den bisherigen Erkenntnissen auf dem Fachgebiet war zu erwarten,
daß eine derartig steilkegelige Haltering- und Zahnleistenfußausbildung gerade das
Gegenteil dessen bewirken würde, was mit der Erfindung angestrebt wird, daß nämlich
infolge des sehr viel flacheren Einfallswinkels der von den Halteringen herrührenden
Spannkräfte in die Zahnleistenfüße und der infolgedessen jeweils sehr viel kleineren,
nach innen gerichteten Radialkomponente dieser Kräfte gerade ein noch schlechterer
Sitz der Zahnleisten innerhalb der Haltenuten des Grundkörpers und eine erhöhte
Gefahr des Ausknickens der Zahnleisten in ihren Mittenbereichen zu befürchten wäre.
Praktische Erfahrungen mit dem Erfindungsgegenstand haben jedoch gezeigt, daß die
erwähnten, nachteiligen Erscheinungen nicht auftreten und daß die durch das übliche
Einpressen der Zahnleisten in ihre Haltenuten hervorgerufene Reibung zwischen den
Zahnleistenfußflanken und den Nutwandungen, in Verbindung mit den erfindungsgemäß
kleineren und eines in der Zahnleistenmitte wirksamen, nach innen gerichteten Radialkomponenten
der Halteringspannkräfte, durchaus genügt, um den für ein störungsfreies Arbeiten
bei hohen Schnittdrücken erforderlichen festen Sitz der Zahnleisten innerhalb der
Haltenuten zu gewährleisten und ein Auswölben der Zahnleistenmitten zu verhüten.
Es hat sich weiter gezeigt, daß für eine solche einwandfreie Festlegung der Zahnleisten
im Grundkörper bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Kegelflächen der Halteringe
und der Zahnleistenfüße nicht mehr die bisher üblichen, sehr hohen Spanndrücke angewendet
zu werden brauchen und daß es durchaus genügt, die Halteringe kräftig von Hand anzuziehen,
um die erwähnte, einwandfreie Festlegung der Zahnleisten in den Grundkörpernuten
zu erzielen.
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Eine Verbesserung des erfindungsgemäßen Wälzfräseraufbaues läßt sich
nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielen, daß zwischen
den Halteringen und den Zahnleistenfüßen in an sich bekannter Weise eine Zwischenlage
vorgesehen ist, die aus einer härtbaren Masse, beispielsweise aus einer unter dem
Namen Epoxyharz bekanntgewordenen Äthoxylinharz, besteht. Diese
Zwischenlage
füllt nicht nur etwaige, beispielsweise von Bearbeitungsungenauigkeiten herrührende
Zwischenräume zwischen den Zahnleistenfüßen und den Halteringen aus, sondern sie
hat auch eine Klebewirkung, durch die ein Verdrehen der nur mit leichtem Druck angezogenen
Halteringe verhindert wird. Außerdem bewirkt die Füllmasse eine möglichst gleichmäßige
Verteilung der Halteringspannkräfte auf die Zahnleistenfuß-Stirnflächen.
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In Verbindung mit der Befestigung von schwalbenschwanzförmigen oder
rechteckigen Zahnleistenfüßen in entsprechend geformten Grundkörperhaltenuten ist
es in Verbindung mit Wälzfräsern bereits bekanntgeworden, die Zahnleistenfüße in
Epoxyharz zu betten. Diese Anwendung einer härtbaren Masse zur Einbettung von mit
wesentlichem Untermaß angefertigten Zahnleistenfüßen innerhalb der Haltenuten eines
Grundkörpers gibt dem Fachmann jedoch keine Anregung im Sinne der erfindungsgemäßen
Anwendung derartiger härtbarer Massen als Zwischenlage zwischen den Halteringen
und den Zahnleistenfußenden in Verbindung mit Wälzfräsern, bei welchen die Zahnleistenfüße
in üblicher Weise in die Haltenuten des Grundkörpers eingepreßt sind.
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Die Anordnung einer elastischen Zwischenlage zwischen Zahnleiste und
Haltering zum Ausgleich von Längenunterschieden ist ebenfalls bekannt. Deshalb kommt
diesem Merkmal keine selbständige Bedeutung zu.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steilkegelneigung
der Halteringe flacher als diejenige der Zahnleistenfüße, und die zwischen den beidseitigen
Kegelflächen befindlichen Zwischenräume sind dann mit einer härtbaren Masse der
soeben dargelegten Art ausgefüllt. Der Berührungsbereich zwischen den Halteringen
und den Zahnleistenfußenden schrumpft also bei dieser Ausführungsform der Erfindung
zu einer jeweils im radial äußersten Bereich der Zahnleistenfußenden gelegenen Kreisbogenlinie
zusammen. Dadurch werden die Spannkräfte der Halteringe im radial äußersten Bereich
der Zahnleistenfüße in diese eingeleitet, und die Wirkungslinien dieser Spannkräfte
liegen noch näher den Mittenbereichen der Zahnleisten, so daß sich im Hinblick auf
die erfindungsgemäß angestrebte Vermeidung der radialen Auswölbung der Zahnleistenmitten
eine noch günstigere Wirkung ergibt. Die in den Zwischenräumen zwischen den Halteringen
und den Zahnleistenfußenden befindliche, härtbare Masse ergibt einen guten Übergang
des Kraftflusses von den eigentlichen Berührungsbereichen der Halteringe und der
Zahnleistenfüße zu den durch die Masse selbst ausgefüllten Bereichen, so daß der
Grundkörper, die in ihn eingesetzten Zahnleisten und die Halteringe zu einem homogenen
Körper zusammenwachsen, der auch bei höchsten Schnittdrücken keine schädlichen Verformungen
durchmacht.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kegelachsen
der Halteringkegelflächen und diejenigen gegebenenfalls vorhandener, kegeliger Stirnflächen
der Grundkörperzwischenstege mit Bezug auf die Grundkörperachse zentrisch, während
diejenigen der Zahnleistenfußkegelflächen exzentrisch zur Grundkörperachse liegen,
wobei wiederum die zwischen diesen Kegelflächen befindlichen Zwischenräume mit einer
härtbaren Masse ausgefüllt sind. Die genannte Exzentrizität der Zahnleistenfußkegelflächen
mit Bezug auf die Grundkörperachse ergibt sich daraus, daß die im Herstellungsgang
notwendige Rundbearbeitung der Zahnleisten in bekannter Weise auf einer besonderen
Bearbeitungsträgervorrichtung erfolgt und die Zahnleisten sodann in hinterdrehter
Stellung in den Grundkörper eingesetzt werden. Bei entsprechender Wahl der Kegelneigungen
der Halteringe und der Zahnleistenfüße ergibt sich eine gegenseitige Punktberührung
in den radial zuäußerst gelegenen Bereichen der Zahnleistenfüße, wobei wiederum
die Zwischenräume zwischen den Zahnleistenfüßen und den Halteringen mit der härtbaren
Füllmasse ausgefüllt sind. Vorzugsweise wird der Kegelwinkel der Halteringe bei
dieser Ausführungsform der Erfindung um dasjenige Maß größer gemacht, welches sich
geometrisch durch die Projektion der die Zahnleistenfußstirnkante bestimmenden Kegelschnittlinie
auf die Grundkörperaxialebene ergibt, so daß sich anstatt der erwähnten Punktberührung
in den Uußersten Kegelflächenbereichen eine gegenseitige Linienberührung ergibt,
während wiederum alle Hohlräume zwischen den Zahnleistenfüßen und den Halteringen
mit der härtbaren Füllmasse ausgefüllt sind.
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Diese Ausführungsform der Erfindung ergibt sowohl bei der erstgenannten
Punktberührung als auch bei der letztgenannten Linienberührung zwischen den Zahnleistenfußkegelflächen
und den Halteringkegelflächen einen fertigungsmäßigen Vorteil insofern, als ein
nochmaliges Beschleifen der Zahnleistenfußkegelflächen nach Einbau der Zahnleisten
in den Grundkörper in Fortfall kommt, wodurch erhebliche Fertigungszeiten eingespart
werden. Bedingung ist hierbei lediglich, daß die Zahnleisten hinsichtlich ihrer
axialen Länge genau maßhaltig sind und daß die Berührungspunkte bzw. -knien an beiden
Fräserstirnseiten weit genug über die Stirnflächen der zwischen den Haltenuten gelegenen
Zwischenstege des Grundkörpers vorstehen, so daß eine einwandfreie Punkt- bzw. Linienberührung
zustande kommt und genügend Hohlräume zur Aufnahme der härtbaren Füllmasse gebildet
werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung genügen besonders kleine Axialkräfte
zur Festlegung der Zahnleisten in ihren Haltenuten, d. h. es genügt, die beiden
Halteringe kräftig von Hand anzuziehen. Auch in diesem Falle bildet der fertige
Fräser nach Erhärten der Füllmasse einen homogenen Werkzeugkörper.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnung an Hand eines
Ausführungsbeispiels in ihren Einzelheiten beschrieben. In der Zeichnung stellt
dar F i g. 1 eine teilweise Stirnansicht eines Wälzfräsers in etwa doppelt vergrößerten
Maßstab, wobei zwecks besserer Sichtbarkeit der stirnseitige Haltering abgenommen
ist, und F i g. 2 einen Axialschnitt längs der Linie II-11 in F i g. 1, jedoch in
etwa natürlichem Maßstab, in Pfeilrichtung gesehen.
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Der Grundkörper 1 des in der Zeichnung beispielsweise dargestellten
Wälzfräsers nach der Erfindung ist mit Längsnuten versehen, deren Nutzflanken 2
und 3 jeweils parallel zu der ihnen zugeordneten, in der Zeichnung beispielsweise
durch die strichpunktierte Linie 4 angedeuteten Grundkörperaxialebene verlaufen.
Die Zahnleistenfüße an sich bekannter, in die Längsnuten des Grundkörpers 1 eingesetzter
Zahnleisten S sind dementsprechend mit zueinander parallelverlaufenden Brust- und
Rückenflächen versehen,
welche an den Nutflanken 2 und 3 anliegen.
Der Nutgrund der einzelnen Längsnuten des Grundkörpers 1 ist durch Anordnung seitlicher
Vertiefungen 6 und 7 derart ausgearbeitet, daß zwischen diesen Vertiefungen eine
erhabene Paßfläche 8 entsteht, an welcher die Fußfläche der betreffenden Zahnleiste
satt anliegen kann. Die Passungen zwischen den Zahnleistenfüßen und den Längsnuten
des Grundkörpers 1 sind derart gewählt, daß sich beim Einfügen der Zahnleisten in
ihre Nuten ein strammer Preßsitz für alle Zahnleisten ergibt.
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Gemäß der Erfindung sind die Stirnflächen 9 der Zahnleisten 5 steilkegelig
ausgebildet, wie dies in F i g. 2 der Zeichnung ersichtlich ist. Der Neigungswinkel
dieser Steilkegelflächen gegen die ihr zugeordnete Kegelachse beträgt vorzugsweise
84°, doch sind selbstverständlich auch steilere oder flachere Winkel möglich, wobei
die untere Neigungsgrenze bei etwa 75° liegt. Der Grundkörper 1 ist in an sich bekannter
Weise mit stirnseitigen Gewinden 10 ausgestattet, auf welche Halteringe 11 aufgeschraubt
sind, von welchen einer in F i g. 2 dargestellt ist.
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Die Halteringe 11 sind gemäß der Erfindung ebenfalls mit steilkegelig
gestalteten Gegenflächen 12 versehen, die beispielsweise in an sich bekannter Weise
vollständig an den kegeligen Stirnflächen 9 der Zahnleisten 5 anliegen können und
diese somit sowohl in radialer als auch in axialer Hinsicht festlegen.
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Die Stirnflächen 13 der zwischen den einzelnen Längsnuten des Grundkörpers
1 befindlichen Stege müssen also bei dieser Ausführungsform der Erfindung bei eingesetzten
Zahnleisten 5 gemeinsam mit deren Stirnflächen 9 kegelig beschliffen werden. Sind
die Steilkegelneigungen sowohl der Zahnleistenfüße als auch der Halteringe gleich
groß, betragen sie also beispielsweise 84°, so ergibt sich die erwähnte, vollständige
gegenseitige satte Anlage zwischen den stirnseitigen Steilkegelflächen der Zahnleisten
und gegebenenfalls der Grundkörperzwischenstege einerseits und den Halteringen andererseits.
Zur besseren Druckverteilung zwischen den beiderseitigen Steilkegelflächen kann
zwischen diesen Flächen eine dünne Schicht der erwähnten härtbaren Füllmasse vorgesehen
sein. Diese Füllnasse kann auch dazu dienen, gewisse Bearbeitungsungenauigkeiten
auszugleichen.
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Wird die Kegelneigung der Steilkegelflächen der Halteringe etwas kleiner
gemacht als diejenige der Zahnleistenfußkegelflächen und gegebenenfalls diejenige
der Grundkörperzwischenstegstirnflächen gemacht, beispielsweise also auf 80 bis
82° vermindert, so ergibt sich die obenerwähnte, kreislinienförmige Berührung zwischen
den Zahnleistenfußsteilkegelflächen und gegebenenfalls Zwischenstegsteilkegelflächen
einerseits und den Halteringsteilkegelflächen andererseits im äußersten radialen
Bereich der Zahnleistenfüße. Der radial innerhalb dieser kreisförmigen Berührungslinie
gelegene, erfindungsgemäß durch die Verschiedenheit der Steilkegelneigungswinkel
bewußt geschaffene Hohlraum ist auch hier wieder mit der härtbaren Füllmasse ausgefüllt.
Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist jedoch die zuvor erwähnte stirnseitige
Beschleifung der Zahnleistenfüße und gegebenenfalls der Zwischenstegstirnseiten
nach dem Einbau der Zahnleisten in den Grundkörper erforderlich.
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Gemäß der eingangs zuletzt erwähnten Ausführungsform der Erfindung
kann jedoch auf eine Beschleifung der Stirnflächen 9 der Zahnleisten 5 und eine
gegebenenfalls damit gemeinsam erfolgende Beschleifung der Stirnflächen 13 der Grundkörperzwisehenstege
verzichtet werden. Das Fräserprofil der Zahnleisten 5 wird bekanntlich durch Rundbearbeitung
auf einer Bearbeitungsträgervorrichtung hergestellt, auf welcher die Zahnleisten
in mit Bezug auf die Vorrichtungsachse exzentrisch liegenden Längsnuten gehalten
werden.
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Gemäß der Erfindung kann nun die Herstellung der Zahnleistenstimflächen
9 in einem Arbeitsgang mit Herstellung des Fräserprofils der Zahnleisten durch entsprechende
steilkegelige Beschleifung der Zahleistenstirnflächen bereits auf der Bearbeitungsträgervorrichtung
erfolgen. Die fertigbearbeiteten Zahnleisten 5 werden dann bekanntlich in hinterdrehter
Stellung in mit Bezug auf die Grundkörperachse zentrisch angeordnete Längsnuten
des Grundkörpers eingesetzt. Dadurch ergibt sich eine gegenseitige Exzentrizität
der stirnseitigen Kegelflächen 9
der Zahnleisten 5 mit Bezug auf die getrennt
davon bei Herstellung des Grundkörpers 1 an dessen Stirnseiten angeschliffenen
Kegelflächen 13 der Zwischenstege zwischen den Grundkörperlängsnuten. Da die Steilkegelflächen
12 der Halteringe 11 ebenfalls mit Bezug auf die Mittelachse des Grundkörpers 1
zentrisch verlaufen, ergibt sich die gleiche Exzentrizität der steilkegeligen Zahnleistenfußstirnflächen
mit Bezug auf die Steilkegelflächen der Halteringe. Dies hat zur Folge, daß in den
radial äußeren Bereichen der Zahnleistenfüße eine gegenseitige Punktberührung zwischen
den Zahnleistenfußenden und den Steilkegelflächen der Halteringe 11 stattfindet.
Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist jedoch die Steilkegelneigung
der Steilkegelflächen 12 der Halteringe 11 um dasjenige Maß größer,
welches sich geometrisch durch die Projektion der die Zahnleistenstirnkanten bestimmenden
Kegelschnittlinie auf die Grundkörperaxialebene ergibt. Durch diese Maßnahme ist
zwischen den Steilkegelflächen 9 der Zahnleistenstirnseiten einerseits und den Steilkegelflächen
12 der Halteringe 11 andererseits die eingangs erwähnte, gegenseitige Linienberührung
gewährleistet, die eine für ein einwandfreies Arbeiten des so gebildeten Werkzeugs
hinreichende axiale und radiale Festlegung der einzelnen Zahnleisten 5 innerhalb
der Längsnuten des Werkzeugskörpers 1 sicherstellt.
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Zwischen den jeweiligen gegenseitigen Anlagestellen der Zahnleistenstirnseiten
9 und gegebenenfalls der Zwischenstegstirnflächen 13 des Werkzeugkörpers 1 einerseits
und der Halteringe 11 -andererseits ist die genannte, hochfest härtbare Füllmasse
14 angeordnet. Die Halteringe 11 brauchen nicht, wie in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt, mittels eines Gewindes 10 auf die Stirnseiten des Grundkörpers 1 aufgeschraubt
zu sein. Es genügt vielmehr jegliche axiale Festlegung der Halteringe 11 mit Bezug
auf den Grundkörper 1, also auch beispielsweise eine solche mittels radialer Haltestifte
oder tangentialer Haltestifte oder tangentialer Haltekeile oder auch durch Aufschrumpfung
auf entsprechende stirnseitige Bunde des Grundkörpers 1.