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Die Erfindung betrifft ein Stabmesser, insbesondere zum Verzahnen von Kegelrädern, umfassend zumindest eine Schneidplatte mit einer Schneidkante, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 2 535 134 A1 ist ein gattungsgemäßes Stabmesser bekannt. Das bekannte Stabmesser ist einstückig als Schneidplatte ausgebildet und weist meist eine längliche, quaderförmige Gestalt auf. An einer Stirnseite des Stabmessers bzw. der Schneidplatte ist zumindest eine Schneidkante zum Verzahnen eines Zahnrades ausgebildet. Diese Schneidkante weist ein Profil auf, welches an die zu erstellende Gestalt der Zahnflanken angepasst ist. Zum Verzahnen werden mehrere Stabmesser in einen Messerkopf eingeführt, so dass die Schneidkanten über den Messerkopf ragen. Zur Fixierung der Stabmesser im Messerkopf sind beispielsweise Schrauben bekannt. Die Abmaße des Stabmessers sind zumeist abhängig von der Größe der zu erstellenden Zahnflanken.
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Als Werkzeuge in der Getriebeherstellung sind Stabmesser weit verbreitet und werden insbesondere zum Verzahnen von Kegelrädern verwendet, d. h. zum Ausformen der Zahnflanken der Kegelräder. Derartige Stabmesser umfassen zumindest eine Schneidplatte, welche zumindest eine Schneidkante aufweist. Bekannte Stabmesser sind zumeist aus Hartmetall ausgebildet, das zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit zumeist mit einem Hartstoff beschichtet ist. Hartmetalle sind auch als gesinterte Carbidhartmetalle bekannt und umfassen zumeist einen Verbund aus Wolframcarbid und Cobalt. Ferner sind auch Stabmesser aus Werkzeugstahl, insbesondere Hochleistungsschnellarbeitsstahl (HSS) bekannt. Bekannte Hartstoffe sind beispielsweise Titancarbid, Aluminiumoxid und Siliciumnitrit.
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Bekannte Stabmesser haben jedoch den Nachteil, dass diese sehr tief in den Messerkopf eingeführt werden müssen, um Schwingungen während dem Verzahnen zu vermeiden. Die Möglichkeiten die Schneidkanten bekannter Stabmesser mittels Schleifen wieder aufzubereiten sind dadurch sehr begrenzt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem den Nachteil bekannter Stabmesser zumindest teilweise zu vermeiden und ein verbessertes Stabmesser bereitzustellen, welches besonders schnell und kostengünstig herstellbar und wieder aufbereitbar ist und zudem eine besonders effektive Schneidstoffausnutzung aufweist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Stabmesser als gebautes Stabmesser auszubilden, nämlich mit einem Träger und einer an diesem verstellbar gelagerten Schneidplatte. Der Träger kann besonders bevorzugt robust und wiederverwendbar ausgebildet sein. Vorzugsweise kann der Träger daher aus Metall, Werkzeugstahl oder Hartmetall ausgebildet sein. Ferner kann der Träger besonders bevorzugt die Gestalt eines flachen Quaders aufweisen, wobei eine Seite zur Aufnahme der Schneidplatte vorgesehen ist. Die Seiten bzw. Außenkanten des Quaders können plan/gerade ausgebildet sein und/oder gewölbte Flächen/Linien umfassen und insbesondere zumindest teilweise an die Schneidplatte bzw. an das Profil der zu erstellenden Zahnflanken angepasst sein. Ferner können die Außenkanten Schrägen umfassen.
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In der Herstellung fallen bei dem erfindungsgemäßen Stabmesser besonders geringe Kosten an, dass insbesondere die Beschichtung gegen vorzeitigen Verschleiß einfacher und kostengünstiger realisierbar ist. Bedingt durch die bei dem erfindungsgemäßen Stabmesser erzielbare, besonders dünne und kompakte Ausführung der Schneidplatte, können zugleich auch besonders viele solche Schneidplatten in einem Arbeitsschritt beschichtet werden. Es ist beispielsweise nun möglich besonders viele Schneidplatten in eine einzelne Beschichtungskabine einzubringen. Besonders günstige Beschichtungskosten sind nun realisierbar. Der Träger bedingt also, dass die Schneidplatte nun kompakter ausführbar ist. Das erfindungsgemäße Stabmesser weist auch eine besonders effektive Schneidstoffausnutzung auf. Nun kann die Schneidplatte neben Hartmetall auch aus weiteren Materialien ausgebildet werden. Durch die nun erzielbare kompaktere Form treten innerhalb der Schneidplatte besonders geringe Scherkräfte auf. Es können somit auch Materialien für die Schneidplatte verwendet werden, die spröder als Metall sind. Ferner bietet sich auch aus ökonomischen Gründen ein breiteres Materialspektrum an. Insbesondere kann die Schneidplatte nun auch einen verhältnismäßig teureren Schneidstoff umfassen, ohne die Gesamtkosten des Stabmessers stark zu erhöhen. Vorzugsweise kann die Schneidplatte des erfindungsgemäßen Stabmessers aus Keramik, Bornitrid oder Diamant ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann die Schneidplatte aus polykristallinem kubischem Bornitrit (cBN) ausgebildet sein. Ferner kann die Schneidplatte aus Metall, Werkzeugstahl und Hochleistungsschnellarbeitsstahl (HSS) ausgebildet sein. Die Schneidplatte kann auch beliebige Kombinationen der vorgenannten Werkstoffe umfassen. Das Stabmesser bzw. die Schneidplatte kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Stabmesser sowohl zum Verzahnung als auch zum Nachverzahnen verwendbar ist. Hierfür kann die Schneidplatte insbesondere besonders harte Materialien umfassen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Stabmessers mit einer besonders dünn ausbildeten Schneidplatte ist, dass die Wiederaufbereitung durch Schleifen aufgrund der verhältnismäßig geringen Materialstärke besonders schnell erfolgen kann.
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Eine verbesserte Schneidstoffausnutzung wird auch dadurch einreicht, dass die Schneidplatte bei dem erfindungsgemäßen Stabmesser in Bezug auf die Gesamtlänge auf ein besonders geringes Maß herunter geschliffen werden kann. Dieses Maß kann deutlich geringer ausfallen als jenes, das bei einer Schneidplatte eines herkömmlichen Stabmessers zur schwingungsfreien Befestigung in einem Messerkopf verbleiben müsste. Denn die Schneidplatte braucht nicht wie bei herkömmlichen Stabmessern direkt und tief in einen Messerkopf eingebracht werden. Stattdessen kann die Befestigung an einem Messerkopf bei dem erfindungsgemäßen Stabmesser mittels des separaten Trägers erfolgen.
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Zweckmäßig weisen der Träger und die Schneidplatte Führungsmittel zur Führung der Schneidplatte am Träger auf. Diese Führungsmittel sind insbesondere als Schwalbenschwanz und als Schwalbenschwanznut ausgebildet sind. Eine Schwalbenschwanzverbindung ist eine Verbindung ähnlich einer Spundung, bei der die Form des Spunds (auch: Feder, Zinken oder Zapfen) entfernt an die gegabelte Form des Schwanzes einer Schwalbe erinnert. Im Gegensatz zu einer Spundung ist die Schwalbenschwanzverbindung in höherem Maße formschlüssig, nicht nur quer zum Schwalbenschwanz, sondern auch in dessen Längsrichtung. Die Schwalbenschwanzverbindung wird in der dritten Richtung, die auch quer zum Schwalbenschwanz liegt, gefügt.
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Generell können die Führungsmittel zum Verbinden der Schneidplatte mit dem Träger beliebige, insbesondere vieleckige oder sonstige, hinterschnittartige Querschnitte aufweisen. Bei einem hinterschnittartigen Querschnitt erstreckt sich die Aussparung vorzugsweise bis zu einer Kante des Trägers und/oder der Schneidplatte, so dass ein entsprechender, beispielsweise schwalbenschwanzförmiger, Fortsatz der Schneidplatte und/oder des Trägers seitlich in die oben beschriebene Nut eingeführt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Stabmesser ist somit eine Führung, beziehungsweise verschiebliche Lagerung der Schneidplatte an dem Träger möglich. Ferner kann ein Platzhalter vorgesehen sein, der zumindest teilweise anliegend an den Träger sowie der Schneidplatte angelagert werden kann. Insbesondere kann der Platzhalter bei nuten- oder schwalbenschwanzförmig ausgebildeten Führungsmitteln als ein entsprechend annähernd kongruent ausgeformtes, längserstreckendes Bauteil aus Kunststoff, Metall oder Keramik ausgebildet sein. Derartige Platzhalter können zusammen mit dem entsprechenden Fortsatz der Schneidplatte bzw. des Trägers in eine nutenförmige Aussparung des Trägers bzw. der Schneidplatte eingeführt werden. Auf diese Weise kann die Schneidplatte besonders gut gegen ein Verkippen oder Verschrägen gesichert werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stabmessers ist zumindest ein Fixiermittel vorgesehen ist, über welches die Schneidplatte an dem Träger fixierbar ist. Ein derartiges Fixiermittel kann beispielsweise ein Klemmmittel, insbesondere eine Spannpratze, oder eine Schraube sein und ermöglicht nach dem Einschieben der Schneidplatte in den Träger ein einfaches und schnelles Fixieren desselben. Ist das Fixiermittel als Schraube ausgebildet, so ist in den Träger üblicherweise eine Gewindebohrung eingebracht. Für eine besonders gute Fixierung kann sich die Gewindebohrung vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckung der als Nut ausgebildeten Führungsmittel erstrecken, so dass eine (Spann-)schraube von einer Rückseite des Trägers in das Gewinde eingeschraubt werden kann. Auf diese Weise lassen sich auch mit einer einzelnen Schraube mehrere Einspannpositionen festlegen, beispielsweise um die Schneidplatte neu zu justieren. Ferner ist es auf diese Weise auch möglich durch mehrere Schrauben eine besonders hohe Klemmwirkung zu erreichen.
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Über den Träger kann das Stabmesser an einem Messerkopf befestigt werden. Hierfür kann beispielsweise ein länglicher Fortsatz am Träger vorgesehen sein, der ähnlich dem der Schneidkante abgewandten langen Ende herkömmlicher Stabmesser zur Befestigung tief in einen Messerkopf eingeführbar ist. Dies hat den Vorteil, dass das erfindungsgemäße Stabmesser auch an einem herkömmlichen Messerkopf befestigbar ist. Ferner kann der Träger auch andersartig ausgebildete Mittel zur Befestigung umfassen, beispielsweise diverse Nut-Feder Verbindungen, Gewinde, Klemm- oder Steckverbindungen. Da die Befestigung über den Träger erfolgt, ist es nun möglich die Schneidplatte des Stabmessers besonders dünn auszubilden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung kann die Schneidplatte mehrere Schneidkanten aufweisen. Insbesondere kann die Schneidplatte als Wendeschneidplatte ausgebildet sein. Durch entsprechende Ausrichtung der Schneidplatte im Träger können einzelne Schnittkanten einer Schneidplatte nacheinander zum Verzahnen bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Weiterentwicklung können die verschiedenen Schnittkanten unterschiedliche Härtegrade aufweisen, bzw. unterschiedlichen Beschichtungen und unterschiedliche Materialien umfassen, beispielsweise zum Verzahnen eine weichere Schnittkannte und zum Nachverzahnen eine besonders Harte.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Draufsicht auf ein Stabmesser gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
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2 eine Seitenansicht auf die Ausführungsform gemäß 1,
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3 einen vergrößerten Ausschnitt eines Querschnitts entsprechend der Schnittlinie A-A aus 1,
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4 einen vergrößerten Ausschnitt eines Längsschnitts entsprechend der Schnittlinie B in 2 jedoch bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
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Demgemäß umfasst die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stabmessers 1, dargestellt in den 1 bis 3, zumindest eine Schneidplatte 2, die zumindest eine Schneidkante 3 aufweist. Ferner umfasst das Stabmesser 1 zudem zumindest einen separaten Träger 4. Die Schneidplatte 2 ist dabei vergleichsweise dünn. Da die Schneidplatte 2 besonders dünn ausgebildet ist, weist das erfindungsgemäße Stabmesser 1 besonders günstige Beschichtungskosten auf, da nun besonders viele, da dünne Schneidplatten 2 in einem Arbeitsschritt beschichtet werden können. Auch die Wiederaufbereitung durch Schleifen ist wegen der dünnen Schneidplatte 2 besonders schnell realisierbar. Das Stabmesser 1 weist darüber hinaus eine effektive Schneidstoffausnutzung auf, da die Schneidplatte 2 besonders weit heruntergeschliffen werden kann, da kein langer Steg zur direkten Befestigung im Messerkopf mehr vorhanden sein muss. Denn diese Befestigung leistet der Träger 4.
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Die Schneidplatte 2 kann aus Hartmetall aber auch aus Keramik oder kubischem Bornitrid ausgebildet sein, wobei die Schneidkante 3 eine Titanoxid-Beschichtung aufweisen kann. Die Schneidkante 3 ist an die Gestalt einer nicht dargestellten Zahnradflanke angepasst und zum Fräsen dieser ausgebildet.
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Der Träger 4 ist als ein flacher Quader aus Metall ausgebildet. Wobei eine Außenkante gewölbt ausgebildet ist und an die Gestalt der Schneidkante 3 angepasst ist. Im diesen Bereich weist der Träger 4 eine Schräge auf, die zu der der Schneidkante 3 abgewandten Seite des Trägers 4 abfällt. Die restlichen Außenkanten des Trägers 4 verlaufen parallel zu den von der Schneidkante 3 verschiedenen Seiten der Schneidplatte 2.
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An einer der Schneidplatte 2 zugewandten Oberseite weist der Träger 4 ein als schwalbenschwanzförmige Nut ausgebildetes Führungsmittel 5, siehe auch 3. Die Nut erstreckt sich durchgängig in Längsrichtung des Trägers 4. Die Rückseite des Trägers 4 ist einem nicht dargestellten Messerkopf zugewandt. Ein entsprechendes Führungsmittel 6 mit einem annähernd kongruenten, schwalbenschwanzfömigen Fortsatz ist an der dem Träger 4 zugewandten Rückseite der Schneidplatte 2 ausgebildet. Im dargestellten Zusammenbau des Stabmessers 1 ist die Schneidplatte 2 mittels dem Fortsatz in der Nut des Trägers 4 axial verschiebbar geführt. Hierdurch werden ein Nachjustieren, ein Austausch von Schneidplatten 2 und die eigentliche Befestigung besonders einfach und schnell ermöglicht.
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Darüber hinaus ist zumindest ein Fixiermittel 7, beispielsweise eine Spannpratze, vorgesehen. Mittels der Spannbratze kann die Schneidplatte 2 an dem Träger 4 fixiert werden.
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Ein Ausschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Stabmessers 10 ist in der 4 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dargestellt in den 1 bis 3 dadurch, dass das Fixiermittel 7, das zur mechanisch lösbaren Befestigung der Schneidplatte 2 am Träger 4 eine Gewindebohrung für eine nicht dargestellte Spannschraube umfasst. Diese Gewindebohrung erstreckt sich senkrecht von der Rückseite des Trägers 4 bis zu der Nut. Mittels einer nicht dargestellten Spannschraube ist die Schneidplatte 2 in der schwalbenschwanzförmigen Nut fixierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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