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Schneidleistenbefestigung für Wälzfräser mit in Längsnuten eines walzenförmigen
Grundkörpers eingesetzten Schneidleisten Die Erfindung betrifft Wälzfräser mit in
einem walzenförmigen Grundkörper gehaltenen Schneidleisten.
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Es sind bereits derartige Wälzfräser bekannt, bei welchen die Rückenflächen
der Schneidleisten durch Stützleisten abgestützt sind, deren Füße in im wesentlichen
in Achsrichtung verlaufenden Haltenuten eines walzenförmigen Grundkörpers eingesetzt
sind. Bei diesen bekannten Wälzfräsern haben die mittels Radialschrauben am Grundkörper
befestigten Stützleisten den Zweck, die Schneidleisten im Verein mit ebenfalls deren
Rückenflächen abstützenden Klemmleisten und stirnseitigen Führungsringen am Grundkörper
zu halten und deren Stellungen mit Bezug auf den Grundkörper eindeutig festzulegen,
wodurch eine mühelose und schnelle Auswechselung abgenutzter Schneidleisten durch
ungelerntes Personal erreicht werden soll. Wegen der Befestigung durch Radialschrauben
ist es aber außerordentlich schwierig, eine gleichmäßige Spannung über alle Schneidleisten
hinweg zu erzielen, wodurch einerseits Ungenauigkeiten des Werkzeugs, andererseits
aber vor allem auch eine Lockerungsgefahr der Schneidleisten verursacht werden können.
Es bedarf keiner Erwähnung, daß insbesondere bei der Bearbeitung großer Werkstücke,
wie z. B. großer Turbinenräder oder Getrieberäder, durch infolge Lockerwerdens von
Schneidleisten hervorgerufenen Werkzeugbruch sehr große Schäden entstehen können.
Von Nachteil ist bei den bekanntet Wälzfräsern außerdem der verhältnismäßig komplizierte
Aufbau und der dadurch bedingte hohe Preis des Werkzeugs.
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Bekanntlich bestehen die Schneidleisten zusammengebauter Wälzfräser
aus hochwertigem und teurem Schneidstoff, während die Grundkörper aus normalem oder
vergütbarem Baustahl bestehen und gerade so hoch legiert sind, daß sie die zur einwandfreien
Halterung der Schneidleisten erforderliche Festigkeit haben. Hierfür genügt im allgemeinen
der Anlieferungszustand vom Stahlwerk oder eine Gesamtwärmebehandlung, oder es wird
höchstens die Bohrung des Grundkörpers gehärtet. Die Zahnleisten solcher Wälzfräser
ragen im allgemeinen gerade so weit aus dem Grundkörper heraus, als mit Rücksicht
auf deren Profil, die Spanabführung und die sichere Abstützung erforderlich ist.
Im Zuge des Gebrauchs eines solchen Wälzfräsers werden die Schneidleistenprofile
regelmäßig von Zeit zu Zeit nachgeschliffen, wodurch allmählich die Schneidleistenprofilstärke
unter das Maß der Schneidleistenfußstärke herunter vermindert wird. Je nach der
Höhe des Schneidleistenprofils tritt dann früher oder später die Gefahr des Schneidleistenbruches
ein, wobei der gefährdete Querschnitt an der übergangsstelle des auf geringere Stärke
abgeschliffenen Schneidleistenprofils zu dem in ursprünglicher Stärke verbliebenen,
im Grundkörper gehaltenen Schneidleistenfuß liegt. Die praktische Folge dieser Verhältnisse
ist, daß die aus teurem Schneidstoff bestehenden Schneidleisten nur in den seltensten
Fällen einigermaßen wirtschaftlich ausgenutzt werden können und daß dieselben im
allgemeinen mit Rücksicht auf ihre Bruchgefährdung bereits zu einem Zeitpunkt weggeworfen
werden müssen, an welchem ihre Weiterbenutzung mit Rücksicht auf ihren Abschliff,
d. h. mit Rücksicht auf den bis dahin erzielten wirtschaftlichen Ausnutzungsgrad,
noch in hohem Maße wünschenswert wäre.
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Auch diesem Nachteil soll durch die Erfindung abgeholfen werden.
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Es ist bei Wälzfräsern mit eingesetzten Zahnleisten auch schon bekannt,
die Zahnleisten rückseitig dadurch abzustützen, daß am Umfang des walzenförmigen
Grundkörpers achsparallele Stützrücken gebildet sind, an welchen die Profilrückflächen
der Zahnleisten anliegen, so daß der Schnittdruck im wesentlichen von diesen Stützrücken
aufgenommen wird. Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß der Grundkörper,
dessen Stützrücken hinsichtlich ihrer Form genau der Profilform der abzustützenden
Schneidleisten angepaßt sein müssen, als kompliziertes Werkstück aus hochwertigem
Werkstoff aus dem Vollen gefertigt werden muß und daß ferner, um diesen Stützrücken
die erforderliche Festigkeit zu verleihen, der ganze Grundkörper durchgehärtet und
vergütet werden muß, wodurch infolge der komplizierten Form des Grundkörpers Härtespannungen
entstehen, durch welche eine ganz erhebliche Bruchgefahr heraufbeschworen wird,
die beim
Bruch einer Zahnleiste dadurch besonders akut wird, daß
der zugehörige Stützrücken ebenfalls mit abbrechen kann. Ist aber ein einziger Stützrücken
ausgebrochen, so muß hier im allgemeinen gleich der ganze Grundkörper weggeworfen
werden, während bestenfalls zumindestens die Bruchzone des Grundkörpers unbrauchbar
wird. Erfahrungsgemäß erfolgen die Ausbrüche aber gerade in der Werkzeugmitte, also
im wertvollsten Arbeitsbereich des Werkzeugs.
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Die soeben geschilderten Nachteile der Schneidleistenabstützung durch
direkt am Grundkörper gebildete Stützrücken werden durch die Erfindung ebenfalls
vermieden.
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In Verbindung mit verstellbaren Reibahlen ist es bereits bekannt,
jeweils die Füße der mit ebenen Anlageflächen satt an entsprechend ebenen Gegenflächen
von Beilagestücken anliegendem Reibahlenmesser zusammen mit den Füßen dieser Beilagestücke
in Längsnuten rechteckigen Querschnitts eines walzenförmigen Grundkörpers zu haltern.
Die Beilagestücke, die beim Schleifen der Reibahlenmesser vor diesen und bei Befestigung
der Messer in der Arbeitslage hinter diesen in die Nut eingesetzt sind, dienen also
in erster Linie einer festen Verkeilung der Reibahlenmesser in den Haltenuten, doch
haben sie in der Arbeitslage der Reibahlenmesser mit Bezug auf diese auch eine gewisse
Stützwirkung, indem sie mithelfen, den Schnittdruck aufzunehmen und die Schnittkräfte
in den Grundkörper überzuleiten.
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Die Erfindung besteht in der Anwendung und Anpassung dieser an sich
bekannten Schneidelementenbefestigung auf Wälzfräser.
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Bei der Befestigung zahnstangenförmiger Stoßleisten in der Werkzeughalterung
von nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Zahnradstoßmaschinen ist ferner bereits
bekannt, die durch fortlaufenden Nachschliff der Profilzone bruchgefährdeten Stoßleisten
rückseitig durch extra Stützleisten abzustützen, deren Profil mit dem Stoßleistenprofil
kongruent ist und die mit ebenen Vorderflächen an entsprechend ebenen Rückenflächen
der Stoßleisten satt anliegen.
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Demgemäß ist die Erfindung nur noch in der Anwendung einer an sich
bekannten Schneidelementenbefestigung, bei welcher jeweils die Füße der mit ebenen
Anlageflächen satt an ebenen Gegenflächen von Stützleisten anliegenden Schneidelemente
zusammen mit den Füßen dieser Stützleisten in Längsnuten rechteckigen Querschnitts
eines walzenförmigen Grundkörpers gehaltert sind, auf Wälzfräser zu sehen, wobei
die aus hochfestem Konstruktionsstahl bestehenden Stützleisten, wie an sich bekannt,
ein zu dem Zahnleistenprofil der Schneidelemente kongruentes Profil haben.
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Die Profilumrisse der Stützleisten können in ebenfalls an sich bekannter
Weise gegenüber den Schnitt profilumrissen der Schneidleisten zurückgesetzt sein.
Dies kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden, daß
bei jeweils ebenem Haltenutgrund die Schneidleistenhöhe größer als die Stützleistenhöhe
ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Zurückspringen des
Stützleistenprofils gegenüber dem Schneidleistenprofil auch dadurch erzielt werden,
daß bei gleicher Leistenhöhe von Schneidleisten und Stützleisten der jeweilige Haltenutgrund
unterhalb der Stützleisten stufenartig zurückgesetzt ist.
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Die Stützleistenstärke ist zweckmäßig etwa gleich der halben Halbnutweite.
Die Stützleisten bestehen aus einem hochfesten Konstruktionsstahl von etwa Schnellstahlhärte
mit guten Biegefestigkeits- bzw. Kerbzähigkeitseigenschaften. Bei solcher Werkstoffwahl
für die Stützleisten und bei Herstellung der Schneidleisten aus hochwertigem Schneidstoff,
beispielsweise aus hochlegiertem Schnellstahl oder Sinterwerkstoff, braucht der
die Haltenuten enthaltende Teil des aus hochfestem Werkstoff von etwa 90 kp/mm2
Festigkeit gefertigten Grundkörpers nicht an dieser Stelle vergütet zu sein.
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Die Schneidleisten und die Stützleisten können entweder in Richtung
der Haltenuten oder in zum jeweiligen Haltenutgrund vertikaler Richtung gegenläufig
leicht keilförmig ausgeführt sein.
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Die Schneid- und Stützleisten können beispielsweise durch über entsprechenide
seitliche Ansätze der Schneid- und Stützleisten greifende stirnseitige Halteringe
in den Haltenuten des Trägerkörpers gehalten werden. So können beispielsweise die
seitlichen Stirnflächen der Zahnleisten und Stützleisten, wie an sich bekannt, leicht
kegelig verlaufen und, gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer hochfest erhärtenden
Füllmasse, an entsprechend hohlkegelig ausgeführten Gegenflächen von stirnseitigen
Halteringen anliegen, die ihrerseits axial unverschieblich am Trägerkörper befestigbar
sind. Diese Ausbildung der Stirnseite gehört zusammen mit der Verwendung einer Füllmasse
zum Stande der Technik.
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Die erfindungsgemäße Schneidelementenbefestigung bringt gegenüber
dem oben dargelegten Stand der Technik den sehr erheblichen technischen Fortschritt,
daß der Grundkörper die an sich in Verbindung mit Wälzfräsern mit unabgestützten
Schneidleisten bekannte einfache Form haben kann und daß die aus kostspieligem Schneidstoff
gefertigten Schneidleisten nunmehr nahezu bis zu ihrem völligen Aufbrauch immer
wieder neu nachgeschliffen und verwendet werden können. Die Praxis hat gezeigt,
daß die Stützwirkung der Stützleisten ebenso gut ist wie diejenige der bekannten,
mit dem Grundkörper einteilig ausgeführten Stützrücken.
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Trotzdem die obenerwähnte Reibahlenmesserbefestigung dem Fachmann
bereits seit etwa vier Jahrzehnten bekannt ist und obwohl das Erfordernis einer
besseren Schneidleistenausnutzung schon so alt ist wie die Verwendung von Wälzfräsern
mit in einen Grundkörper eingesetzten Schneidleisten, hat der Fachmann sich nie
dazu entschließen können, das bekannte Prinzip der Reibahlenmesserbefestigung auf
die Befestigung von Wälzfräserschneidleisten im Grundkörper anzuwenden. Es wurde
vielmehr immer wieder auf die ebenfalls seit langem bekannten komplizierten Grundkörperformen
mit körperfesten Abstützrücken zurückgegriffen, oder es wurde Zuflucht zu komplizierten
Lösungen etwa der eingang erwähnten Wälzfräser-Schneidleistenbefestigung genommen,
die aber aus den dargelegten Gründen, insbesondere bei den heute üblichen hohen
Schnittdrücken und hohen Schnittgeschwindigkeiten, nicht befriedigt. So ist beispielsweise
auch ein Wälzfräser mit einem Grundkörper in Form einer mehrgängigen Schraube bekanntgeworden,
in welchem untereinander versetzte Einzelschneiden aus Hochleistungsschnellstahl
mittels einzelner Blockteile befestigt sind, die ihrerseits wiederum durch Spannschrauben
am Grundkörper angeschraubt sind.
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Die demgegenüber wesentlich einfachere, billigere und betriebssicherere
Lösung gemäß der Erfindung ist
dem Fachmann durch diese komplizierten
Lösungen keineswegs nahegelegt gewesen.
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Die Praxis hat gezeigt, daß die erfindungsgemäße Schneidleistenbefestigung
für Wälzfräser bis zu einem Modul von etwa 10 bzw. einem Diametral Pitch DP 2,5
zweckmäßig ist.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise
beschrieben. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine schematische Teilstirnansicht
eines Wälzfräsers nach der Erfindung, F i g. 2 eine schematische Teilstirnansicht
einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung, F i g. 3 eine schematische Teilstirnansicht
einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung, F i g. 4 eine schematische Seitenstirnansicht
einer bearbeiteten Schneidleiste für einen Wälzfräser nach der Erfindung, F i g.
5 eine schematische Seitenstirnansicht einer fertigen Stützleiste für einen Wälzfräser
nach der Erfindung und F i g. 6 eine schematische Seitenstirnansicht eines Schneid-
und Stützleistenpaares nach den F i g. 4 und 5, wobei die Schneidleiste schon sehr
stark beschliffen ist.
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Der walzenförmige Grundkörper 1 des in F i g. 1 in schematischer Teilstirnansicht
dargestellten Wälzfräsers nach der Erfindung ist an seinem Umfang in an sich bekannter
Weise mit achsparallelen Haltenuten 2 ausgestattet, deren Radialmittelebenen vorzugsweise
durch die Mittelachse des Grundkörpers hindurchgehen. Die beiderseitigen Nutwangen
sind vorzugsweise zueinander und zur Nutradialmittelebene parallel, und der als
ebene Paßfläche ausgebildete Nutgrund liegt vorzugsweise in einer Tangentialebene.
Gemäß der Erfindung sind in den Haltenuten 2 jeweils eine Schneidleiste 3 und eine
Stützleiste 4 derart eingesetzt, daß die ebene Rückenfläche der Schneidleiste 3
an der ebenfalls ebenen Vorderfläche der Stützleiste 4 anliegt. Die Vorder-
und Rückenflächen der Schneidleistenfüße 3 A und der Stützleistenfüße 4A sind als
planparallele Flächen ausgeführt, die vertikal zu den betreffenden Fußgrundflächen
verlaufen. Die Stärke der Schneidleistenfüße 3A und der Stützleistenfüße 4A ist
so gewählt, daß die jeweilige Summe einer Schneidleistenfußstärke plus einer Stützleistenfußstärke
zur Weite der betreffenden Haltenut 2 in einem Verhältnis steht, welches einen festen
Sitz der beiden satt aneinander anliegenden Leisten in der betreffenden Nut ergibt.
Das Schnittprofil 3 B der Schneidleisten 3 und das Kopfprofil 4 B der Stützleisten
4 sind zueinander kongruent, und die Anordnung ist, wie aus F i g. 1 der
Zeichnungen ersichtlich, bei der dort dargestellten und hier beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung so getroffen, daß die beiden Profile sich vollständig decken und das
Kopfprofil 4B der Stützleisten in seinem rückwärtigen Auslauf gerade noch über den
Außenumfang des walzenförmigen Grundkörpers 1 vorragt. Die radiale Halterung
der Schneidleisten 3 und der Stützleisten 4 kann in an sich bekannter Weise durch
übliche Halteelemente, beispielsweise durch über beiderseitige stirnseitige Ansätze
der Leisten greifende stirnseitige Halteringe, erfolgen.
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Die Grundflächen der Schneidleistenfüße 3 A und der Stützleistenfüße
4A liegen bei der hier beschriebenen und in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform der Erfindung satt auf dem tangential verlaufenden ebenen Nutgrund
der Haltenuten 2 auf. Die Schnittprofile 3B der Schneidleisten 3 ragen im
Neuzustand in an sich bekannter Weise weit in Schnittrichtung nach vorn und setzen
aus Festigkeitsgründen schräg an den Schneidleistenfüßen 3 A an. Um diesen Schrägansatz
der Schnittprofile der Schneidleisten 3 günstig gestalten und unterbringen zu können,
kann der Trägerkörper 1 in an sich bekannter Weise, wie bei 5 in F i g. 1
dargestellt, im Anschluß an die Haltenut-Vorderwangenflächen hinterschnitten sein.
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Der Grundkörper 1 kann in an sich bekannter Weise aus einem normalen,
vergütbaren Konstruktionsstahl von einer Festigkeit von etwa 90 kp/mm2 bestehen
und gegebenenfalls gerade so hoch legiert sein, daß er die zur einwandfreien Halterung
der Schneidleisten 3 und der Stützleisten 4 erforderliche Festigkeit besitzt. Hierfür
reicht im allgemeinen der Anlieferungszustand vom Lieferwerk aus, allenfalls kann
eine Gesamtwärmebehandlung vorgenommen werden. Die Schneidleisten 3 bestehen aus
einem hochwertigen Schneidstoff, beispielsweise also aus einem hochlegierten Schnellstahl
oder einem entsprechend hochharten Sinterwerkstoff. Diese hochwertigen Schneidstoffe
haben bekanntlich nur eine sehr geringe Zähigkeit und neigen infolgedessen beim
Auftreten starker Zug- und/oder Biegespannungen zum Bruch. Diese Spannungen werden
durch die Stützleisten 4 aufgenommen, welche aus einem hoch biegefesten bzw. hoch
kerbzähen Werkstoff von etwa Schnellstahlhärte gefertigt sind und, da sie mit ihren
Vorderflächen satt an den Rückenflächen der Schneidleisten 3 anliegen, die durch
den Schnittdruck ausgelösten Kräfte ohne weiteres übernehmen.
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Bei der in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform
der Erfindung geht, wie bereits erwähnt, das Schnittprofil 3 B der Schneidleisten
3 ohne Unterbrechung unmittelbar in das hierzu kongruente Kopfprofil 4B der
Stützleisten 4 über. Eine solche fertigungsmäßig besonders günstige Ausführung
der Schneid- und Stützleisten wird in vielen Fällen den praktischen Erfordernissen
genügen. Um eine günstige Spanbildung zu erzielen, können die Kopfprofil-Hinterflächen
der Stützleisten 4 in der dargestellten Weise leicht nach vorn geneigt sein.
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Für bestimmte Zwecke kann es wünschenswert sein, daß das zu dem Schnittprofil
3 B der Schneidleisten 3 kongruente Kopfprofil 4 B der Stützleisten
4
gegenüber diesem etwas zurückgesetzt ist. Dies kann auf zweierlei Weise
erzielt werden, wie in den F i g. 2 und 3 der Zeichnungen im einzelnen dargestellt
ist. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der Nutgrund der Haltenuten 2 des
Grundkörpers 1 über die Nutweite derart stufenartig ausgeführt, daß die Schneidleisten
3 mit Bezug auf den Außenumfang des walzenförmigen Grundkörpers 1 etwas höher
stehen als die Stützleisten 4. Diese Ausführungsform bedingt selbstverständlich
zusätzliche Arbeitsgänge bei der Herstellung des Grundkörpers 1. Um diese zusätzlichen
Arbeitsgänge vermeiden zu können, kann die in F i g. 3 der Zeichnungen gezeigte
Ausführungsform Anwendung finden, gemäß welcher die Haltenuten 2 des walzenförmigen
Grundkörpers 1 die im Zusammenhang mit der in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellten
Ausführungsform der Erfindung gezeigte Form haben können. Dies bedingt allerdings,
daß die Stützleisten 3 bei ihrer Herstellung einem zusätzlichen Arbeitsgang unterworfen
werden, durch welchen
die Stützleistenfuß-Grundflächen nachträglich
nachmals abgearbeitet werden.
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Zweckmäßig ist die Stärke der Schneidleistenfüße 3A gleich der Stärke
der Stützleistenfüße 4A. In Sonderfällen kann es zweckmäßig sein, die Schneidleistenfüße
3A schwächer als die Stützleistenfüße4A auszuführen, wodurch sich bei gleicher Breite
der Haltenuten 2 naturgemäß eine größere Stärke für die Stützleistenfüße 4A ergibt.
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In F i g. 6 der Zeichnungen ist eine Paarung einer Schneidleiste 3
mit einer Stützleiste 4 gezeigt, wobei die Schneidleiste 3 in sehr stark zurückgeschliffenem
Zustand gezeigt ist. Aus der Zeichnung ist ersichlich, daß das Schneidleisten-Schnittprofil
3B ohne weiteres unter dem Schnittdruck abbrechen würde, wenn es nicht durch das
Kopfprofil 4B der Stützleiste 4 abgestützt wäre.
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Neben der an sich bekannten weiteren Abnutzung der Schneidleisten
ergeben sich infolge des einfachen Aufbaues der Anordnung zur Abstützung nach der
Erfindung bei der Herstellung des Werkzeugs schon gegenüber anderen Bauarten erhebliche
Kostenersparnisse.
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Durch die besondere Ausbildung und Anordnung der Schneid- und Stützleisten
nach der Erfindung ist es möglich, diese Leisten entweder zusammen oder getrennt
auf besonderen Bearbeitungsträgervorrichtungen durch Rundbearbeitung in an sich
bekannter Weise besonders wirtschaftlich und einfach herzustellen.
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Die Schneidleisten und die Stützleisten können in Richtung der Haltenuten
gegenläufig leicht keilförmig ausgeführt sein. Diese Keilform ist nur ganz geringfügig
im Bereich weniger Hundertstelmillimeter gedacht. Dadurch ist es möglich, die Spannung,
mit welcher die Schneidleisten 3 und die Stützleisten 4 in den betreffenden Haltenuten
des Grundkörpers gehalten werden, im vorhinein genau zu bestimmen. An Stelle der
leicht keilförmigen Ausführung der Schneid- und Stützleisten in Richtung der Haltenuten
kann auch eine leicht keilförmige Ausführung derselben in Richtung vertikal zum
Haltenutgrund angewandt werden.
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Wie bereits oben erwähnt, braucht der Grundkörper 1 nicht besonders
gehärtet oder vergütet zu sein. Falls trotzdem eine Vergütung des Grundkörpers mit
Rücksicht auf eine Erhöhung der Festigkeit der Grundkörperbohrung vorgenommen wird,
braucht der Grundkörperumfang nicht vergütet zu werden. Dadurch werden gefährliche
Spannungen im Grundkörper vermieden, wodurch wiederum die Gefahr eines Werkzeugbruches
erheblich herabgesetzt wird.