DE20016673U1

DE20016673U1 - Zahnformfräser

Info

Publication number: DE20016673U1
Application number: DE20016673U
Authority: DE
Original assignee: Ingersoll Werkzeuge GmbH
Current assignee: Ingersoll Werkzeuge GmbH
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2010-09-28

Description

PATENTANWÄLTE HEMMERICH ■ VALENTIN · GIHSKE · GROSSE

Gi.ze.hk 78 728

INGERSOLL Werkzeuge GmbH, Daimlerstr. 22, 57299 Burbach
Zahnformfräser

Die Erfindung betrifft einen Zahnformfräser, der mit Wendeschneidplatten, insbesondere Hartmetall-Wendeschneidplatten, bestückt ist, die im Abstand voneinander abwechselnd rechts und links tangential im Fräskörper angeordnet sind.

Fräswerkzeuge mit tangentialem Einbau der Wendeschneidplatte sind grundsätzlich bekannt (vgl. den Prospekt "MAX-I Zahnformfräser" der Firma Ingersoll) und werden insbesondere zur Leistungssteigerung des Vorfräsens von Außen- und Innenverzahnungen und Zahnstangen eingesetzt. Dabei kommen sie sowohl an Verzahnungsmaschinen mit leistungsfähigen Motorfräsköpfen als auch auf konventionellen Maschinen ohne eine solche Zusatzeinrichtung zum Einsatz, wobei durch den Einsatz von Hartmetallwerkzeugen in jedem Fall eine erhebliche Leistungssteigerung erreicht wird.

Die Wendeschneidplatten dieses bekannten Zahnformfräsers sind baugleich und an jeder Seite des Fräskörpers, d.h. links und rechts in der Höhe sowie auch in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet, wobei die höher liegende Wendeschneidplatte im Kopfbereich des Werkzeugs eingesetzt ist und sich daran die versetzt und tiefer liegende untere Wendeschneidplatte bezüglich der sich komplementierenden Schneidkanten im wesentlichen übergangslos anschließt, so daß sich im Endeffekt eine die Verzahnungsflanken der herzustellenden Zahnlücken gemeinsam bearbeitende Schneidkante ergibt. Die hochkantige bzw. tangential, d.h. die Breitseitenflächen der Wendeschneidplatten verlaufen tangential zum Umfang des Fräskörpers, Einbaulage der Wendeschneidplatten gibt dem Werkzeug die nötige Stabilität auch für hohe Zahnbelastungen.

it

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Die bei diesem Fräswerkzeug kurzen Schneidkanten, wie üblich vorgesehenen Spanbrecher oder - wo erforderlich - Spanleitstufen sowie eine auf den Zerspanungsprozeß abgestimmte Schneidenaufteilung sorgen für einen ruhigen Lauf des Werkzeugs. Im Betrieb dieser Fräswerkzeuge hat sich als Erkenntnis allerdings herausgestellt, daß zwei sehr unterschiedliche Wirkmechanismen auftreten, die an den Wendeschneidplatten zu einem unterschiedlichen Verschleiß führen. Ein wirkliches Schneiden findet nämlich primär im Kopfbereich und damit an den höher liegend angeordneten Wendeschneidplatten statt, während an den die Zahnflanken der herzustellenden Zahnlücken bearbeitenden, sich ergänzenden seitlichen Hauptschneidkanten, d.h. im Zusammenspiel von höher und tiefer liegender Wendeschneidplatten oder bei stattdessen zum Fertigfräsen eingesetzten durchgehenden Schneidplatten weitestgehend ein Reiben bzw. Quetschen vorliegt. Dennoch tritt an den Hauptschneidkanten sehr viel schneller als an den durch das wirkliche Schneiden des Kopfspans die Hauptarbeit bei der Zerspanung leistenden Kopfschneiden der höher liegenden Wendeschneidplatten ein Verschleiß ein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zahnformfräser mit optimierter Schneidwirkung und Standzeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils links und rechts im Fräskörper abwechselnd eine lange und eine kurze Wendeschneidplatte vorgesehen ist, von denen die kurzen Wendeschneidplatten als Kopfschneiden eingesetzt sind, die gegenüber den mit einem von den Zahnlücken der herzustellenden Zahnform vorgegebenen Profilwinkel angeordneten langen Wendeschneidplatten unter einem inneren Winkel so nach innen eingekippt angeordnet sind, daß sie sich nur im Bereich der Zerspanung des Kopfspans mit den langen Wendeschneidplatten überdecken. Hierdurch lassen sich mehrere Vorteile gleichzeitig erreichen. Durch den Einsatz unterschiedlich langer Wendeschneidplatten in der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich diesen individuelle Funktionen

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zuordnen. Die Hauptschneidkanten der langen Wendeschneidplatten werden zur Zerspanungsarbeit an den Verzahnungsflanken genutzt, die mit einer schälenden Geometrie und daher weniger Abdrängkräften, folglich höherer Oberflächenqualität und damit größerer Genauigkeit bearbeitet werden. Hingegen kommen die kurzen Wendeschneidplatten durch das erfindungsgemäße Einkippen unter einem inneren Winkel, der etwa nur noch die Hälfte des ansonsten üblichen Winkels, z.B. statt 20° nur noch 7,5° beträgt, im Seitenbereich und damit an den Verzahnungsflanken nicht mehr zum Eingriff.

Im Kopfbereich wird gleichwohl eine doppelt effektive Schneidenanzahl erreicht, denn durch die Überdeckung werden dort sowohl die Kopf-Schneidkanten der kurzen als auch der langen Wendeschneidplatten wirksam. Die Wirksamkeit dieses Fertigfräsers wird dadurch unterstützt, daß seitlich bzw. an den Zahnflanken mit weniger Quetschung und dickeren Spänen als bisher möglich gearbeitet und damit die Erwärmung des Werkstückes weiter reduziert wird. Dies stellt für solche Fräswerkzeuge eine wesentliche Komponente dar, weil eine geringere Erwärmung eine höhere Standzeit und in der Folge größere Genauigkeit des Werkstückes ermöglicht. Die aufgrund der Erfindung mögliche Aufteilung und Vergleichmäßigung der Zerspanungsarbeit - gegenüber herkömmlichen Werkzeugen weniger Quetschung seitlich an den Verzahnungsflanken - erlaubt es weiterhin, unterschiedliche Schnittgeometrien vorzusehen, und den Seitenspan mit einer für die Fertigzerspanung optimierten Schneidengeometrie zu zerspanen, wobei sich ein sehr hoher Radialwinkel verwirklichen und somit eine gute Oberfläche erzielen läßt. Es läßt sich somit auch ein Schrupp- und Schlichtwerkzeug verwirklichen.

Nach Ausgestaltungen der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die kurzen Wendeschneidplatten an ihren oberen und unteren, zueinander diagonalen Stirnseiten entlang der Plattenbreitflächen bzw. die langen Wendeschneidplatten an ihrer in situ oberen Stirnseite entlang der vorderen Plattenbreitflächen mit einem Schneidradius ausgebildet sind. Die kurze Wendeschneidplatte kann daher in demselben

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Plattensitz zweimal eingesetzt werden, und da dies auf jeder Seite des Fräskörpers möglich ist, ergibt sich, daß die kurzen Wendeschneidplatten viermal verwendet werden können. Die langen Wendeschneidplatten, die an einer Breitseite aus dem Schneidradius heraus über die gesamte Länge in eine Evolventenform übergehen, können somit insgesamt zweimal verwendet werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 in der Vorderansicht ein Fräswerkzeug zum Herstellen von Verzahnungen; Fig. 2 den Zahnformfräser nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung als Einzelheit den in Fig. 2 eingekreisten, mit "X" gekennzeichneten Schneidbereich;

Fig. 4 eine Vorderansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Zahnformfräsers; und

Fig. 5 als Einzelheit in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Anordnung der in den Zahnformfräser eingesetzten Wendeschneidplatten.

Ein in ein Aufnahmefutter einer nicht dargestellten Verzahnungsmaschine einzuspannender Zahnformfräser 1 ist im Ausführungensbeispiel (vgl. die Fig. 1, 2 und 4) mit zahlreichen, in entsprechenden Sitzen des Fräskörpers 2 verschraubten, beschichteten oder u &eegr; beschichteten Hartmetall-Wendeschneidplatten 3 bzw. 4 bestückt. Diese sind in zum Fräskörper 2 im wesentlichen tangential ausgerichteter Einbaulage abwechselnd rechts und links (vgl. Fig. 4) angeordnet, wobei auf jeder Seite des Fräskörpers 2 in Umfangsrichtung einer langen Wendeschneidplatte 3 eine kurze Wendeschneidplatte 4 folgt.

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Die Anordnung von unterschiedlich langen Wendeschneidplatten 3 bzw. 4 ermöglicht eine Aufteilung und Vergleichmäßigung der von dem Zahnformfräser 1 zu leistenden Zerspanungsarbeit. Während die langen Wendeschneidplatten 3 entsprechend der schematischen Darstellung in Fig. 5 mit einem von der Lücke der herzustellenden Zähne des Verzahnungsprofils vorgegebenen äußeren Profilbzw. Anstellwinkel 5 in den jeweiligen Sitzen des Fräskörpers 2 angeordnet sind, weisen hingegen die kurzen Wendeschneidplatten 4 eine um einen inneren Winkel 6 nach innen gekippte Einbaulage auf. Dieser innere Winkel 6 ist variierbar und liegt deutlich unter dem Einbauwinkel 7 eines bisher üblichen Zahnformfräsers. Der innere Winkel 6 ist dabei so gewählt, daß eine Überdeckung der kurzen Wendeschneidplatten 4 mit den langen Wendeschneidplatten 3 nur im Kopfbereich, d.h. an den den Kopfspan aus dem nicht gezeigten Werkstück herausarbeitenden Kopfschneiden 8a bzw. 8b der kurzen bzw. langen Wendeschneidplatten 3 bzw. 4 vorliegt. An den Verzahnungsflanken des herzustellenden Werkstückes kommen daher nur die über die gesamte Länge bzw. Höhe und damit Tiefe der Zahnlücken reichenden Hauptschneidkanten 9 der langen Wendeschneidplatten 3 zum Einsatz. Die kurzen Wendeschneidplatten 4 kommen dagegen aufgrund der eingekippten Einbaulage an den Verzahnungsflanken nicht zum Eingriff. Die nur im Kopfbereich eingestellte Überdeckung der Kopfschneiden 8a der langen Wendeschneidplatten 3 und der Kopfschneiden 8b der kurzen Wendescneidplatten 4 ermöglicht zum Herausarbeiten des Seitenspans eine halb effektive Schneidenanzahl und damit eine die Erwärmung verringernde Spanausbildung.

Die Aufteilung der Zerspanungsarbeit mit nur im Kopfbereich gemeinsam wirksamen Kopfschneiden 8a bzw. 8b der langen und kurzen Wendeschneidplatten 3 bzw. 4 und an den Verzahnungsflanken nur wirksamen Hauptschneidkanten 9 der langen Wendeschneidplatten 3 erlaubt es, die Wendeschneidplatten 3 bzw. 4 jeweils entsprechend ihren Funktionen mit einer Sondergeometrie der Schneidkanten auszubilden. Der Kopfspan wird mit einer für die Schruppzerspanung opti-

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mierten Schneidengeometrie der langen und kurzen Wendeschneidplatten 3, 4 zerspant, während die Verzahnungsflanken zur Ausbildung der Fertigkontur des Werkstückes mit einer Geometrie der Hauptschneidkanten (Evolventenausbildung) bearbeitet werden, die einen eher schälenden Abtrag mit weniger Abdrängkräften und höherer Oberflächenqualität sowie damit Genauigkeit des Werkstükkes gewährleistet.

Wie mehr der schematischen Fig. 5 zu entnehmen ist, sind die kurzen Wendeschneidplatten 4 an ihren oberen und unteren, zueinander diagonalen Stirnseiten entlang der Plattenbreitflächen 10 mit einem Schneidradius 11 (vgl. auch Fig. 3) ausgebildet. Die kurzen Wendeschneidplatten 4 können daher in demselben Plattensitz zweimal, und zwar sowohl rechts als auch links im Fräskörper 2, d.h. insgesamt viermal verwendet werden. Die langen Wendeschneidplatten 4 besitzen einen entlang der vorderen Plattenbreitfläche 12 ausgebildeten Schneidradius 13 jeweils nur an ihrer in situ oberen, in Überdeckung mit den Kopfschneiden der kurzen Wendeschneidplatten 4 gebrachten Stirnseite und sind im übrigen an dieser Breitseite mit einer Evolentenform über die Plattenlänge ausgebildet, so daß nur die Platten-Rückseite eben ist. Die langen Wendeschneidplatten 3 können daher insgesamt zweimal verwendet werden.

Claims

1. Zahnformfräser, der mit Wendeschneidplatten, insbesondere Hartmetall- Wendeschneidplatten, bestückt ist, die im Abstand voneinander abwechselnd rechts und links tangential im Fräskörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils links und rechts im Fräskörper (2) abwechselnd eine lange und eine kurze Wendeschneidplatte (3 bzw. 4) vorgesehen ist, von denen die kurzen Wendeschneidplatten (4) als Kopfschneiden eingesetzt sind, die gegenüber den mit einem von den Zahnlücken der herzustellenden Zahnform vorgegebenen Profilwinkel (5) angeordneten langen Wendeschneidplatten (3) unter einem inneren Winkel (6) so nach innen eingekippt angeordnet sind, daß sie sich nur im Bereich der Zerspanung des Kopfspans mit den langen Wendeschneidplatten (3) überdecken.

2. Zahnformfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Wendeschneidplatten (4) an ihren oberen und unteren, zueinander diagonalen Stirnseiten entlang der Plattenbreitflächen (10) mit einem Schneidradius (11) ausgebildet sind.

3. Zahnformfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Wendeschneidplatten (4) an ihrer in situ oberen Stirnseite entlang der vorderen Plattenbreitflächen (12) mit einem Schneidradius (13) ausgebildet sind, der über die Plattenlänge in eine Evolentenform übergeht.