DE20016673U1

DE20016673U1 - Tooth form cutter

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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 · GROSSEPATENT ATTORNEYS HEMMERICH ■ VALENTIN · GIHSKE · GROSSE

Gi.ze.hk 78 728Gi.ze.hk 78 728

INGERSOLL Werkzeuge GmbH, Daimlerstr. 22, 57299 Burbach
Zahnformfräser INGERSOLL Tools GmbH, Daimlerstr. 22, 57299 Burbach
Tooth form cutter

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.The invention relates to a tooth form milling cutter which is equipped with indexable inserts, in particular hard metal indexable inserts, which are arranged at a distance from one another alternately on the right and left tangentially in the milling body.

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.Milling tools with tangential installation of the indexable insert are generally known (see the "MAX-I gear form milling cutter" brochure from Ingersoll) and are used in particular to increase the performance of pre-milling external and internal gears and racks. They are used both on gear cutting machines with powerful motor milling heads and on conventional machines without such an additional device, whereby the use of hard metal tools always achieves a significant increase in performance.

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.The indexable inserts of this well-known tooth form milling cutter are identical in construction and are arranged on each side of the milling body, i.e. on the left and right, offset in height and also in the circumferential direction, with the higher indexable insert being inserted in the head area of the tool and the offset and lower lower indexable insert being connected to it with essentially no transition in terms of the complementary cutting edges, so that in the end a cutting edge is created that machines the tooth flanks of the tooth gaps to be created together. The upright or tangential, i.e. the broad side surfaces of the indexable inserts run tangentially to the circumference of the milling body, installation position of the indexable inserts gives the tool the necessary stability even for high tooth loads.

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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.The short cutting edges on this milling tool, the chip breakers provided as usual or - where necessary - chip guide steps and a cutting edge distribution tailored to the machining process ensure that the tool runs smoothly. However, when operating these milling tools, it has been discovered that two very different mechanisms occur which lead to different levels of wear on the indexable inserts. Actual cutting takes place primarily in the head area and thus on the indexable inserts arranged higher up, while there is largely rubbing or crushing on the complementary lateral main cutting edges which machine the tooth flanks of the tooth gaps to be created, i.e. in the interaction of higher and lower indexable inserts or in the case of continuous cutting inserts used instead for finish milling. Nevertheless, wear occurs much more quickly on the main cutting edges than on the head cutting edges of the higher indexable inserts which do the main work in machining by actually cutting the head chip.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zahnformfräser mit optimierter Schneidwirkung und Standzeit zu schaffen.The invention is therefore based on the object of creating a generic tooth form milling cutter with optimized cutting effect and service life.

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 FunktionenThis object is achieved according to the invention in that a long and a short indexable insert are provided alternately on the left and right in the milling body, of which the short indexable inserts are used as head cutting edges, which are arranged at an inner angle inwards relative to the long indexable inserts arranged at a profile angle determined by the tooth gaps of the tooth shape to be produced, so that they only overlap with the long indexable inserts in the area of the cutting of the head chip. This allows several advantages to be achieved simultaneously. By using indexable inserts of different lengths in the arrangement according to the invention, these individual functions can be assigned.

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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.The main cutting edges of the long indexable inserts are used for machining work on the tooth flanks, which are machined with a peeling geometry and therefore less deflection forces, consequently higher surface quality and thus greater accuracy. In contrast, the short indexable inserts no longer come into engagement in the side area and thus on the tooth flanks due to the inventive tilting at an inner angle that is only about half the otherwise usual angle, e.g. only 7.5° instead of 20°.

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.In the head area, however, a double effective number of cutting edges is achieved, because the overlap means that both the head cutting edges of the short and the long indexable inserts are effective there. The effectiveness of this finishing milling cutter is supported by the fact that work is carried out on the sides or on the tooth flanks with less crushing and thicker chips than was previously possible, thus further reducing the heating of the workpiece. This is an essential component for such milling tools, because less heating enables a longer service life and, as a result, greater accuracy of the workpiece. The division and equalization of the machining work made possible by the invention - less crushing on the sides of the tooth flanks compared to conventional tools - also allows different cutting geometries to be provided and the side chip to be machined with a cutting geometry optimized for finishing machining, whereby a very high radial angle can be achieved and a good surface can thus be achieved. A roughing and finishing tool can therefore also be realized.

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 demselbenAccording to embodiments of the invention, it is proposed that the short indexable inserts are formed with a cutting radius on their upper and lower, mutually diagonal front sides along the plate wide surfaces, or the long indexable inserts are formed with a cutting radius on their in situ upper front side along the front plate wide surfaces. The short indexable insert can therefore be formed in the same

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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.The insert seat can be used twice, and since this is possible on each side of the milling body, the short indexable inserts can be used four times. The long indexable inserts, which transition from the cutting radius into an involute shape over their entire length on one broad side, can therefore be used twice in total.

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:Further details and advantages of the invention emerge from the claims and the following description of an embodiment of the invention shown in the drawings. They show:

Fig. 1 in der Vorderansicht ein Fräswerkzeug zum Herstellen von Verzahnungen; Fig. 2 den Zahnformfräser nach Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;Fig. 1 shows a front view of a milling tool for producing gear teeth; Fig. 2 shows the tooth form milling cutter according to Fig. 1 in a perspective view;

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung als Einzelheit den in Fig. 2 eingekreisten, mit "X" gekennzeichneten Schneidbereich;Fig. 3 shows an enlarged detail of the cutting area circled and marked with "X" in Fig. 2;

Fig. 4 eine Vorderansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Zahnformfräsers; undFig. 4 is a front view of the tooth form cutter shown in Figs. 1 and 2; and

Fig. 5 als Einzelheit in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Anordnung der in den Zahnformfräser eingesetzten Wendeschneidplatten.Fig. 5 shows a detailed view on an enlarged scale of the arrangement of the indexable inserts used in the gear milling cutter.

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.In the embodiment example (see Figs. 1, 2 and 4), a tooth form milling cutter 1 to be clamped into a chuck of a gear cutting machine (not shown) is equipped with numerous coated or coated hard metal indexable inserts 3 and 4, respectively, screwed into corresponding seats of the milling body 2. These are arranged alternately to the right and left (see Fig. 4) in an installation position aligned essentially tangentially to the milling body 2, with a short indexable insert 4 following a long indexable insert 3 in the circumferential direction on each side of the milling body 2.

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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.The arrangement of indexable inserts 3 and 4 of different lengths enables the cutting work to be carried out by the gear cutter 1 to be divided up and made more uniform. While the long indexable inserts 3 are arranged in the respective seats of the milling body 2 with an outer profile or approach angle 5 determined by the gap between the teeth of the gear profile to be produced, as shown in the schematic illustration in Fig. 5, the short indexable inserts 4, on the other hand, have an installation position tilted inwards by an inner angle 6. This inner angle 6 can be varied and is significantly lower than the installation angle 7 of a conventional gear cutter. The inner angle 6 is selected such that the short indexable inserts 4 overlap with the long indexable inserts 3 only in the head area, i.e. on the head cutting edges 8a and 8b of the short and long indexable inserts 3 and 4, which work the head chip out of the workpiece (not shown). Therefore, only the main cutting edges 9 of the long indexable inserts 3, which extend over the entire length or height and thus the depth of the tooth gaps, are used on the tooth flanks of the workpiece to be produced. The short indexable inserts 4, on the other hand, do not engage the tooth flanks due to the tilted installation position. The overlap of the head cutting edges 8a of the long indexable inserts 3 and the head cutting edges 8b of the short indexable inserts 4, which is only set in the head area, enables a half-effective number of cutting edges to be used to work out the side chip and thus a chip formation that reduces heating.

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-The division of the machining work with head cutting edges 8a and 8b of the long and short indexable inserts 3 and 4 that are only effective in the head area and main cutting edges 9 of the long indexable inserts 3 that are only effective on the tooth flanks allows the indexable inserts 3 and 4 to be designed with a special geometry of the cutting edges according to their functions. The head chip is removed with a chip that is optimal for rough machining.

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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.The workpiece is machined using the optimized cutting geometry of the long and short indexable inserts 3, 4, while the tooth flanks are machined to form the finished contour of the workpiece with a geometry of the main cutting edges (involute formation), which ensures a more peeling removal with fewer displacement forces and higher surface quality and thus accuracy of the workpiece.

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.As can be seen from the schematic Fig. 5, the short indexable inserts 4 are designed with a cutting radius 11 (see also Fig. 3) on their upper and lower diagonal faces along the wide plate surfaces 10. The short indexable inserts 4 can therefore be used twice in the same insert seat, both on the right and on the left in the milling body 2, i.e. a total of four times. The long indexable inserts 4 have a cutting radius 13 formed along the front wide plate surface 12 only on their in situ upper face, which is brought into overlap with the head cutting edges of the short indexable inserts 4, and are otherwise designed with an involute shape over the length of the insert on this wide side, so that only the back of the insert is flat. The long indexable inserts 3 can therefore be used twice in total.

Claims

1. Tooth form milling cutter which is fitted with indexable inserts, in particular hard metal indexable inserts, which are arranged tangentially in the milling body at a distance from one another, alternately on the right and left, characterized in that a long and a short indexable insert ( 3 or 4 ) are provided alternately on the left and right in the milling body ( 2 ), of which the short indexable inserts ( 4 ) are used as head cutting edges, which are arranged tilted inwards at an inner angle ( 6 ) relative to the long indexable inserts ( 3 ) arranged at a profile angle ( 5 ) predetermined by the tooth gaps of the tooth shape to be produced, such that they only overlap with the long indexable inserts ( 3 ) in the area of the machining of the head chip.

2. Tooth form milling cutter according to claim 1, characterized in that the short indexable inserts ( 4 ) are formed with a cutting radius ( 11 ) on their upper and lower, mutually diagonal end faces along the insert wide surfaces ( 10 ).

3. Tooth form milling cutter according to claim 1 or 2, characterized in that the long indexable inserts ( 4 ) are formed on their in situ upper end face along the front insert wide surfaces ( 12 ) with a cutting radius ( 13 ) which merges into an involute shape over the insert length.