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Wälzfräser Die Erfindung bezieht sich auf einen Wälzfräser mit in
einer Hüllschraube liegenden Schneidzähnen von voller Zahnhöhe. Unter »Hüllschraube«
ist hierbei die gedachte, den ganzen Fräser umhüllende und alle seine Schneiden
enthaltende Schraube zu verstehen, welche die Abmessungen und Eigenschaften eines
Schrägstirnrades hat und deren Zähnezahl gleich der Gangzahl des Fräsers ist. Unter
der Zahnhöhe ist der Unterschied zu verstehen zwischen dem größten und .dem kleinsten
Abstand der Fräserschneiden von der Fräserachse. Sie setzt sich zusammen aus der
Kopfhöhe und der Fußhöhe.
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Die Zerspanungseigenschaften von Wälzfräsern und die Standzeit des
Fräsers lassen sich bekanntlich dadurch erhöhen, daß die Zerspanungsleistung auf
möglichst viele Zähne verteilt wird, um eine gleiche Spanaufteilung zu erreichen.
Bei .dieser bekannten Ausführung von Wälzfräsern wird deshalb eine Unterteilung
zwischen den Kopf- und Seitenschneiden dadurch bewirkt, daß jeder zweite Zahn des
Werkzeuges die normale oder etwas vergrößerte Kopfhöhe besitzt und etwas zurückgesetzte
Seitenschneiden. Die dazwischenliegenden Zähne besitzen eine verminderte Kopfhöhe
und die volle Breite, so daß die eine Gruppe von Zähnen nur am Kopf schneidet und
die andere nur an den Flanken.
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Diese Ausbildung besitzt den Nachteil, daß .die Erhöhung der Zähnezahl
eine erhebliche Vergrößerung des Fräserdurchmessers erfordert und damit höhere Werkzeugkosten
mit sich bringt. Außerdem wird diese Ausführung nicht den Forderungen der Verbraucher
nach möglichst kleinen Außendurchmessern gerecht, bei denen die Fräszeiten in der
Regel niedriger liegen.
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Eine andere bekannte Lösung (deutsche Patentschrift 1049
195) geht davon aus, eine ungleichmäßige Beanspruchung der Schneiden dadurch
zu vermeiden, daß die Zahl der Schneiden, die infolge geringer Neigungswinkel durch
stärkere Spanquerschnitte belastet sind, gegenüber derjenigen der weniger belasteten
Schneiden vergrößert wird.
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Bei diesem bekannten Fräser sind dafür die hinterarbeiteten Profilzähne
im Verlauf ihrer Hinterarbeitungsfläche mindestens einmal stufenförmig radial nach
außen auf den Außendurchmesser der Brustfläche erhöht, so daß sie dort ein im Verlauf
der Hinterarbeitung nach gegenüber der Brustfläche erhöhtes Profil besitzen. Dadurch
erhält jeder Fräserzahn mindestens zwei Kopfschneiden, während die Seitenschneiden
nur einmal vorhanden sind. Bei diesem bekannten Fräser ist damit der einzelne Fräserzahn
in der Form einer archimedischen Spirale hinterarbeitet, so daß von jedem Doppelzahn
die Kopfbreite des zweiten Zahnabschnittes geringer ist als die Kopfbreite des ersten
Zahnabschnittes. Dadurch ist auch der Doppelzahn im Bereich des Kopfes vom zweiten
Zahnabschnitt dünner als im Bereich des Kopfes vom ersten Zahnabschnitt, so daß
die Zahnflanken des zweiten Zahnabschnittes nicht in einem Ausmaß belastet werden,
welches vergleichbar wäre mit der Belastung der Seitenflanken bzw. der Seitenschneiden
des ersten Zahnabschnittes. Das hat zur Folge, daß von dem Doppelzahn des bekannten
Fräsers der zweite Zahnabschnitt am Kopf nur in geringerer Breite nachschneiden
kann wie der Kopf des ersten Zahnabschnittes vom Doppelzahn und mit den Seitenschneiden
bzw. Zahnflanken nicht nachschneidet. Die Belastung der Kopfschneiden und der Seitenschneiden
ist damit nicht gleichmäßig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzfräser mit einer
im Verhältnis zum Fräserdurchmesser hohen Zähnezahl von jeweils gleicher Kopfbreite
zu schaffen.
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Eine Lösung dieser Aufgabe wurde gemäß der Erfindung darin gefunden,
daß zwischen den Zähnen mit voller Zahnhöhe Zwischenzähne mit reduzierter Zahnhöhe
angeordnet sind, deren Schneidkantenprofile der Hüllschraube des Fräsers entsprechen.
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Die Vorteile dieses Fräsers sind darin zu sehen, daß bei ihm sämtliche
Zähne gleiche Kopfschneidenbreite haben und damit die zusätzlich vorgesehenen Zwischenzähne
mit reduzierter Zahnhöhe in gleicher Kopfbreite wirksam sind wie die Zähne voller
Zahnhöhe.
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Die erfindungsgemäße Lösung trägt dabei weiterhin der zum Stand der
Technik gehörenden Erkenntnis Rechnung, daß beim Fräsen der überwiegende
Teil
des zu schneidenden Zahnlückenvolumens, d. h. etwa 75 %, vom oberen Drittel des
Zahnes bzw. den Zahnköpfen zerspant werden muß, während etwa 19 % des Zerspanungsvolumens
auf den mittleren Zahnabschnitt entfallen und nur 6 % auf das untere Zahndrittel
am Zahnfuß, denn bei dem Fräser nach der Erfindung sind auch die an die Kopfschneiden
der Schneidzähne mit reduzierter Zahnhöhe anschließenden Seitenschneiden, welche
die Hälfte bis zwei Drittel der Länge der Seitenschneiden der Zähne mit voller Zahnhöhe
haben, in vollem Umfang wirksam. Dadurch ist dem Umstand Rechnung getragen, daß
das obere Drittel der Schneidzähne eines Wälzfräsers den Hauptanteil der Zerspanungsarbeit
zu leisten hat. Andererseits wird jedoch der Durchmesser des Fräsers durch die große
Anzahl der wirksamen Zähne nicht vergrößert.
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Da man die Spannuten nur im Bereich des Zahnprofils benötigt, kann
bei einem Fräser nach der Erfindung die Spannutentiefe für die Zwischenzähne erheblich
verringert sein im Vergleich zu den bekannten Zähnen, bei denen zwischen allen Zähnen
von voller Zahnhöhe gleiche Spannutentiefen vorgesehen sind. Dadurch läßt sich eine
erhebliche Erhöhung der Zähnezahl bei gleichem Fräserdurchmesser erreichen, so daß
sich insbesondere im Bereich der Zahnköpfe die Zerspanungsleistung beim Wälzfräser
in bezug auf den zulässigen Zahnkopfverschleiß verbessern läßt, wobei sich die enge
Zahnteilung und damit die hohe im Eingriff befindliche Zähnezahl besonders günstig
auf die Laufruhe des Fräsers auswirkt. Die scheinbar geringe Zahl der Zähne von
voller Zahnhöhe hat .sich als vollkommen ausreichend gezeigt, da berücksichtigt
werden muß, daß das untere Drittel der Zahnflanken bzw. der Seitenschneiden nur
etwa 6 % des gesamten Zahnlückenvolumens zu zerspanen hat.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung, welcher sich aus den günstigen
Querschnittsverhältnissen ergibt, besteht in der Möglichkeit, .den Fräserkörper
mit einer größeren Bohrung versehen zu können.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wälzfräser
eine gleiche Spannutenteilung aufweist, wodurch sich die Herstellung des Fräsers
unter Verwendung einfacher Hilfsmittel durchführen läßt, die nachstehend noch beschrieben
ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die zwischen
zwei Zähnen von voller Zahnhöhe liegenden Zwischenzähne zueinander unterschiedliche
reduzierte Zahnhöhen aufweisen, wobei vorzugsweise die Zähne von voller Zahnhöhe
und die dazwischenliegenden Zwischenzähne auch unterschiedliche Spannutentiefen
aufweisen. Es können .dadurch für eine Entlastung der Zahnköpfe mehr Zähne zum Bilden
von Kopfschneiden als zum Bilden von Fußschneiden angeordnet sein, und es besteht
die Möglichkeit,- die Gesamtschneide eines Fräsers derart aufzuteilen, daß durch
die Anzahl der jeweils vorgesehenen Teilschneiden eine gleichmäßige Belastung aller
Schneiden erreicht wird.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung und die sich aus ihnen
ergebenden Vorteile sind nachstehend unter -Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert.
In dieser zeigt F i g. 1 einen Fräser mit 16 Zähnen in einer Schraubenebene und
vier -Zähnen von voller Zahnhöhe sowie jeweils drei Zwischenzähnen, F i g. 2 Teilquerschnitte
vom Fräser nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 einen Fräser mit 15 Zähnen
in einer Schraubenebene und fünf Zähnen von voller Zahnhöhe mit jeweils zwei Zwischenzähnen
und F i g. 4 einen Fräser mit 14 Zähnen in einer Schraubenebene und sieben Zähnen
von voller Zahnhöhe mit jeweils einem Zwischenzahn.
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In allen Ausführungsbeispielen sind die Zähne mit voller Zahnhöhe
h1 mit 1 bezeichnet. Von den Zwischenzähnen sind diejenigen, deren reduzierte Zahnhöhe
h2 dem oberen und mittleren Drittel des Zahnes 1 entspricht, mit 2 und diejenigen
Zwischenzähne, deren reduzierte Zahnhöhe h3 ,dem oberen Drittel des Zahnes 1 entspricht,
mit 3 bezeichnet. t1, t2, t3 sind die Spannutentiefen der Zähne 1, 2, 3. Die Zwischenzähne
2, 3 mit reduzierter Zahnhöhe sind entsprechend ihren Zahnhöhen h2, h3 beidseitig
im Steigungsverlauf freigearbeitet, so daß sie die Zahnbreiten b2, b3 aufweisen.
Die so ausgebildeten Zahnreihen 1--2-3 sind in zweckmäßiger Weise auf den Umfang
des Fräsers verteilt, beispielsweise in .der Zahnfolge 1-3-2-3-1 wie in F
i g. 1 oder in der Folge l-2-3-1-2-3 wie .in Fig.3 oder in der Folge 1-2-1-2 wie
in Fig.4.
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Alle Zähne sind gleich geteilt, und ihre Schneidkantenprofile entsprechen
der Hüllschraube.
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Das Scharfschleifen kann auf normalen Wälzfräser-Schleifmaschinen
in der Weise erfolgen, daß zunächst alle Zähne 1, 2 und 3 teilungsgenau auf Spannutentiefe
t3 durchschliffen werden. Dann erfolgt das Nachsetzen der Zwischenzähne 2 auf die
Spannutentiefe t2 und abschließend das Nachsetzen der Zwischenzähne 1 auf die volle
Spannutentiefe t1. Hierfür können z. B. für Ausführung nach F i g. 1 Vierer-Teilscheiben,
für Ausführung nach F i g. 3 Fünfer-Teilscheiben zur Anwendung kommen.
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Genaue Nutenteilung ist gewährleistet, wenn einerseits die Spanflächen
im oberen Zahnabschnitt nicht mehr angeschliffen werden, andererseits ein möglichst
stufenloser Übergang der Spanflächen erfolgt.
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Bei einem ersten Durchschleifen eines Fräsers gemäß ,den F i g. 1
und 2 können alle sechzehn Zähne gleichmäßig auf die Nutentiefe t3 nachgeschliffen
werden. Hierzu kann eine Teilscheibe mit sechzehn Teilungen verwendet werden. Anschließend
werden die Zwischenzähne 2 auf die Nutentiefe t2 so nachgeschliffen, daß der Zwischenzahn
2 ohne Übergang wieder eine Ebene erhält entsprechend der vorher durchgeschliffenen
Rillen in Tiefe t3. Dadurch, daß die Spannuten zwischen den verschiedenen Zähnen
von ungleicher Tiefe sind, werden die bekannten Nachteile beseitigt, die bei Fräsem
mit gleicher Spannutentiefe darin zu sehen sind, daß der Zahnfuß zwischen zwei benachbarten
Spannuten sehr klein sein muß und es nicht erlaubt, höhere Zerspanungskräfte aufzunehmen.
Außerdem entfällt der Nachteil, daß bei diesen bekannten Ausführungen die Zahnlänge
am Außendurchmesser erheblich kleiner unter Berücksichtigung der Zahnzahl in einer
Schraubenebene ist, so daß sich derartige Fräser nicht so häufig nachschleifen lassen
und damit im Gebrauch teurer sind als diejenigen gemäß der Erfindung.
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Es sei hervorgehoben, daß sich die Fräser gemäß der Erfindung auch
mit einem Anschnitt herstellen lassen, wobei naturgemäß die Kopfschneiden von den
Anschnittzähnen nicht den gleichen Abstand zu der Fräserachse aufweisen.