DD207171A5

DD207171A5 - Werkzeug zur herstellung von aussenprofilformen

Info

Publication number: DD207171A5
Application number: DD83247526A
Authority: DD
Inventors: Manfred Lorenz
Original assignee: Kapp & Co
Priority date: 1982-01-28
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1984-02-22
Also published as: JPS58132418A; GB8301870D0; CH658619A5; FR2521048A1; IT1161003B; DE3202695A1; IT8319288A0; GB2113584A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von geraden oder schraegen Aussenprofilformen, vorzugsweise Aussenverzahnungen, mit ein- oder mehrgaengig ausgebildeten Schneckengaengen, deren Oberflaeche durch eine Vielzahl von Schleifkristallen gebildet ist. Waehrend es Ziel der Erfindung ist, die Gebrauchswerteigenschaften von Werkzeugen zur Herstellung von Aussenprofilformen auf kostenguenstige Weise zu erhoehen, besteht die Aufgabe darin, ein geeignetes Werkzeug zur Herstellung von Aussenprofilformen zu entwickeln welches die Nachteile der bekannten Werkzeuge vermeidet und eine unfallsichere Weich- und Hartbearbeitung auf ein und derselben Maschine mit einer erheblichen gesteigerten Leistung ermoeglicht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe derart geloest, dass die gesamte Oberflaeche der Schneckengaenge eines staehlernen Grundkoerpers mir einer gleichmaessigen Schicht eines superharten Werkstoffes, insbesondere aus kubisch kristallinem Bornitrid oder Diamant, versehen ist.

Description

1/ 'ΪΜΡ O Berlin, den 11. 5. 1983

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Werkzeug zur Herstellung von Außenprofilformen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von geraden oder schrägen Außenprofilformen, vorzugsweise Außenverzahnungen. Diese Außenverzahnungen können evolventisch oder nicht evolventisch ausgebildet sein. Zur Erzeugung derartiger Außenprofilrahmen besitzt das Werkzeug ein- oder mehrgängig ausgebildete Schneckengänge, deren Oberfläche durch eine Vielzahl von Schleifkristallen gebildet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Außenprofilformen, insbesondere von Außenverzahnungen unterscheidet man zwischen Weichbearbeitung und Hartbearbeitung. Bei der Weichbearbeitung wird das Außenprofil mittels eines Wälzfräsers auf einer Wälzfräsraaschine hergestellt. Oberhalb einer bestimmten Werkstoffhärte wird der Einsatz derartiger Wälzfräser stark eingeschränkt. Hier setzt die Hartbearbeitung mittels Wälzschleifen ein, wobei der Schleifvorgang entweder ein kontinuierliches Wälzschleifen oder ein Teilwälzschleifen sein kann· Der Bewegungsablauf des kontinuierlichen Wälzschleifens auf einer Wälzschleifmaschine entspricht dem Bewegungsablauf des Wälzfräsens. Als Werkzeug findet eine keramische Schleifscheibe mit zahnstangenförmigem Bezugprofil Verwendung. Der ebenfalls auf einer Wälzschleifmaschine durchgeführte Bewegungsablauf des Teilwälzschleifens entspricht dem Wälzhobeln. Als Werkzeug werden entweder trapezförmige Doppelkegel- oder geradflankige Tellerschleifscheiben aus keramischem Material verwendet. Schließlich können ge-

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rade oder schräge Außenprofilformen auch durch Formschleifen, beispielsweise auf einer Zahnformschleifmaschine hergestellt werden. In diesem Fall entspricht der Bewegungsablauf dem des Formfräsens mit Scheibenfräsern·

Die zur Weichbearbeitung eingesetzten Wälzfräser bewirken infolge ihrer Spannuten einen unterbrochenen Schnitt. Hierdurch ergeben sich periodische Belastungen von Werkstück, Werkzeug und Werkzeugmaschine, welche zu Schwingungen führen. Diese Schwingungen begrenzen einerseits die Leistung der Wälzfräsmaschinen und wirken sich andererseits ungünstig auf die Lebensdauer des Werkzeugs aus.

Der lachteil des zur Hartbearbeitung eingesetzten Wälzschleifens ist insbesondere darin zu sehen, daß die keramischen Schleifwerkzeuge häufig abgerichtet werden müssen, und zwar entweder innerhalb oder außerhalb der Schleifmaschine. Wegen der Bruchgefahr der keramischen Schleifwerkzeuge ist deren maximale Drehzahl begrenzt. Bei höheren Umfangsgeschwindigkeiten muß der Bearbeitungsraum der Maschine mit großem Aufwand gekapselt werden, um Umfalle durch berstende Werkzeuge zu verhindern. Beim Teilwälzschleifen werden mit den trapezförmigen Doppelkegel- oder Tellerschleifscheiben Werkzeuge verwendet, deren Kontaktfläche mit dem Werkstück relativ klein ist. Heben der Verlustzeit für die erforderlichen Teilvorgänge nimmt auch der eigentliche Schleifvorgang eine verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch. Die Anwendung schneckenförmiger keramischer Schleifwerkzeuge im Falle des Wälzschleifen ist von der Leistungsfähigkeit her an relativ große Schleifschneckendurchmesser gebunden. Da dies in vielen Fällen durch die Form des Werkstücks bedingt, nicht möglich ist, wird die Anwendung des Verfahrens erheblich eingeschränkte

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Gebrauchswerteigenschaften von Werkzeugen zur Herstellung von Außenprofilformen auf kostengünstige Weise zu erhöhen.

des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sowohl für die Weichbearbeitung als auch für die Hartbearbeitung geeignetes Werkzeug zur Herstellung von geraden oder schrägen evolventischen und nicht evolventischen Außenprofilformen, vorzugsweise Außenverzahnungen, zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten "Werkzeuge vermeidet und eine unfallsichere Weich- und Hartbearbeitung auf ein und derselben Maschine mit einer gegenüber den bekannten Verfahren erheblich gesteigerten Leistung ermöglicht.

Diese Aufgabenstellung wird mit Hilfe eines mit ein- oder mehrgängig ausgebildeten Schneckengängen versehenen Werkzeuges gelöst, bei welchem gemäß der Erfindung die gesamte Oberfläche der Schneckengänge eines stählernen Grundkörpers mit einer gleichmäßigen Schicht eines superharten Werkstoffes versehen ist, wobei als superharter Werkstoff insbesondere kubisch kristallines Bornitrid oder Diamant verwendet wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Schicht des superharten Werkstoffes in an sich bekannter Weise galvanisch auf den Grundkörper aufgebracht. Vorzugsweise wird der aus Stahl hergestellte Grundkörper vor der galvanischen Beschichtung gehärtet«,

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Durch das erfindungsgemäße Werkzeug lassen sich sowohl Weichbearbeitungen, die bisher mit Wälzfräsern ausgeführt worden sind, als auch Hartbearbeitungen zur Schaffung von Außenprofilforraen auf derselben Werkzeugmaschine herstellen.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß die galvanisch aufgetragene Schicht in Abhängigkeit von der Größe der Kristalle des superharten Werkstoffs eine gleichmäßige Dicke von 0,050 mm bis 0,300 mm aufweist. Gegenüber dem bekannten Wälzfräsverfahren ergibt das erfindungsgemäße Werkzeug den Vorteil, daß die Schleifkristalle des superharten Werkstoffes einen kontinuierlichen Schnitt ergeben, der infolge der aufgrund der hohen Festigkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugs erheblich gesteigerten Drehzahl nicht nur eine erheblich höhere Schneidleistung zur Folge hat, sondern das Entstehen von Schwingungen vermeidet. Gleichzeitig kann mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug auch die Bearbeitung hochfester Materialien durchgeführt werden, so daß auch die Bearbeitung hochvergüteter, hochlegierter und gehärteter Stähle keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Infolge der erheblich höheren Festigkeit des einen stählernen Grundkörper aufweisenden, auf der gesamten Oberfläche mit superhartem Werkstoff beschichteten Werkzeuges der Erfindung gegenüber den keramischen Schleifschnecken entfallen bei der Hartbearbeitung die bisher von der Werkzeugfestigkeit her zu beachtenden Drehzahlgrenzen. Die Umfangsgeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugs wird lediglich durch die maschinenbaumäßig und steuerungsmäßig beherrschbaren maximalen Drehzahlen von Werkzeug und Werkstück begrenzt. Es können Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 100 ra pro Sekunde angestrebt werden, so daß sich mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug sehr hohe Abtragsleistungen auch bei der Hartbearbeitung erzielen lassen.

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Mit dem erfindungsgeraäßen Werkzeug wird sowohl die Weichbearbeitung als auch die Hartbearbeitung zur Herstellung von Außenprofilformen erheblich wirtschaftlicher. Gegenüber den bekannten Wälzfräsern ist das erfindungsgemäße Werkzeug erheblich kostengünstiger herstellbar, zumal bei einem Verschleiß des sUperharten -Werkstoffes der stählerne Grundkörper erneut mit einer Schicht des superharten Werkstoffes belegt werden kann. Bei einer galvanischen Belegung ist es lediglich erforderlich, die Reste der abgenutzten Schicht zu entfernen und den Grundkörper mit einer neuen Schicht aus superhartem Werkstoff zu belegen· Gegenüber den Schleifwerkzeugen aus keramischem Material besitzt das erfindungsgemäße Werkzeug den großen Vorteil, daß die häufigen Abrichtvorgänge entfallen und daß wegen der hohen Verschleißfestigkeit auch Werkzeuge mit kleinerem Durchmesser verwendet werden können· Die erfindungsgemäßen Werkzeuge ergeben eine erhebliche Verkürzung der Schleifzeit und ermöglichen infolge ihres kühlen Schliffs auch die Durchführung von Tiefschleifvorgängen, ohne daß eine thermische Gefügebeeinflussung an den Werkstücken eintritt·

Das erfindungsgemäße Werkzeug kann somit sowohl anstelle teurer Wälzfräser,*die ein häufiges Nachschleifen erfordern, als auch anstelle von keramischen Schleifwerkzeugen eingesetzt werden, wobei sowohl Abrichtvorrichtungen und zeitaufwendige Abrichtvorgänge entfallen, als auch die bei diesen keramischen Werkzeugen bestehende Unfallgefahr vermieden wird. Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird ein Hochgeschwindigkeits-Tiefschleifen möglich, und zwar unter Anwendung eines wirtschaftlich günstigen Verfahrens, da einerseits sehr preiswert herstellbare und eine lange Lebensdauer besitzende Werkzeuge mit hoher Abtragsleistung eingesetzt werden und andererseits spezielle Abrichtvorrichtungen für das Werkzeug und Panzerungen des Bearbeitungsraumes der Maschine entfallen.

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Ausführungsbeispiel

Die erfindüngsgemäße Lösung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Pig. 1: eine perspektivische Ansicht eines schneckenförmigen Werkzeuges zur Herstellung einer Außenverzahnung;

Pig. 2: den Teil einer Draufsieht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs und >

Pig. 3: einen lormalschnitt durch einen Schneckengang.

Das zur Herstellung von geraden oder schrägen Außenprofilformen bestimmte Werkzeug besitzt einen stählernen Grundkörper 1, der beim Ausführungsbeispiel schneckenförmig mit eingängig ausgebildeten Schneckengängen ausgeführt ist· Der Grundkörper kann nach seiner Fertigstellung gehärtet werden.

Auf der gesamten Oberfläche der Schneckengänge ist der Grundkörper 1 mit einer gleichmäßigen Schicht 2 eines superharten Merkstoffes versehen. Als superharter Werkstoff wird insbesondere kubisch kristallines Bornitrid oder Diamant verwendet. Das Aufbringen dieser Schicht 2 geschieht vorzugsweise galvanisch, so daß eine gleichmäßig dicke und hinsichtlich ihrer Stärke exakt vorauszubestimmende Beschichtung des Grundkörpers 1 erreicht wird. Die Schichtdicke kann in Abhängigkeit von der Größe der Kristalle des superharten Werkstoffs 0,050 mm bis 0,300 mm betragen.

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Bei der Verwendung des Werkzeugs, beispielsweise zur Herstellung eines mit einer Außenverzahnung versehenen Zahnrades 3 gemäß Fig. 1, wirkt entsprechend der EingriffsVerhältnisse die mit der Schicht 2 versehene Oberfläche des Grundkörpers 1 spanabhebend, so daß eine hohe Abtragleistung erzielt wird_? zumal die Umfangsgeschwindigkeit des sich drehenden Werkzeugs infolge dessen großer Festigkeit entsprechend hoch gewählt werden kann und entsprechend große Vorschubgeschwindigkeiten zugeordnet werden können.

Durch die Verwendung eines superharten Werkstoffes als Beschichtung des Grundkörpers 1 entfallen Uachschleif- bzw, Abrichtvorgänge. V/enn die Schicht 2 nach längerem Gebrauch des Werkzeuges ganz oder teilweise über den zulässigen Toleranzbereich hinaus abgenutzt ist, wird sie vollständig entfernt und der Grundkörper 1 erneut galvanisch mit einer Schicht 2 aus superhartem Werkstoff versehen.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Werkzeug zur Herstellung von geraden oder schrägen Außenprofilformen, vorzugsweise Außenverzahnungen, mit ein- oder mehrgängig ausgebildeten Schneckengängen, deren Oberfläche durch eine Vielzahl von Schleifkristallen gebildet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die gesamte Oberfläche der Schneckengänge eines stählernen Grundkörpers (1) mit einer gleichmäßigen Schicht (2) eines superharten Werkstoffes, insbesondere aus kubisch kristallinem Bornitrid oder Diamant versehen ist.
2. Werkzeug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schicht (2) des superharten Werkstoffes in an sich bekannter Weise galvanisch auf den Grundkörper (1) aufgebracht ist.
3. Werkzeug nach den Punkten 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der aus Stahl hergestellte Grundkörper (1) vor der galvanischen Beschichtung gehärtet ist.
4. Werkzeug nach den Punkten 1 oder 2 oder 3» gekennzeichnet dadurch, daß dieses sowohl für die Weichbearbeitung von Stahl als auch für die Hartbearbeitung verwendet wird.
5. Werkzeug nach mindestens einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die galvanisch aufgetragene Schicht (2) in Abhängigkeit von der Größe der Kristalle des superharten V/erkstoffs eine gleichmäßige Dicke von 0,050 mm bis 0,300 mm aufweist·

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen