DD244305A1 - MILLING TOOL FOR MACHINING HAIRED TOOTHING - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Fraeswerkzeug zur Bearbeitung gehaerteter Verzahnungen, wobei Einsatzmesser aus Hartmetall zum Einsatz kommen. Erreicht werden soll damit eine Erhoehung der Produktivitaet bei gleichmaessiger Schneidenbelastung und einer Verlaengerung der Standzeit. Das wird erreicht durch den Einsatz eines Vor- und Nachschneiders mit einer gegenseitigen Staffelung, die eine 50%ige Aufteilung der Spantiefe pro Schneidenpaar sicherstellt und dass die Schneiden zueinander so angeordnet sind, dass ein freier Spanfluss gesichert ist und dass des weiteren die Messerpaare zueinander in einer Ungleichteilung auf dem Fraeswerkzeug angeordnet sind. Das vorgeschlagene Fraeswerkzeug ermoeglicht eine 50%ige Produktivitaetssteigerung und ist im gesamten Bereich des Maschinenbaues zum Fraesen gehaerteter Verzahnungen einsetzbar. Fig. 1The invention relates to a milling tool for machining gehaerteter gears, wherein insert blades made of carbide are used. This is to achieve an increase in productivity with uniform cutting load and an extension of the service life. This is achieved by the use of a pre and trimmer with a mutual staggering, which ensures a 50% division of the cutting depth per pair of blades and that the edges are arranged to each other so that a free chip flow is secured and that further the pairs of blades to each other in a misalignment are arranged on the milling tool. The proposed milling tool enables a 50% increase in productivity and can be used in the entire field of mechanical engineering for milling hardened gears. Fig. 1

Description

e_fN = e_f - en/1,5 ςΔφ² (Λ/—-4-- 1) = ε V ςΔφ² e _fN = e _f - en / 1.5 ςΔφ ² (Λ / - 4-- 1) = ε V ςΔφ ²

ausgeführt ist.is executed.

4. Fräswerkzeug nach Pkt. 1. bis 3., gekennzeichnet dadurch, daß der Vor-und Nachschneider (1 und 2) auf getrennten Schneidenträgern (5) angeordnet sind.4. Milling tool according to item 1 to 3, characterized in that the pre-and Nachschneider (1 and 2) on separate cutter carriers (5) are arranged.

5. Fräswerkzeug nach Pkt. 1. bis 4., gekennzeichnet dadurch, daß der Vor- und Nachschneider (1 und 2) aus einzelnen dem Zahnprofil folgenden nebeneinander angeordneten Schneideplatten besteht, die auf einem gemeinsamen Schneidenträger(5) befestigt sind.5. Milling tool according to item 1. to 4., characterized in that the pre- and Nachschneider (1 and 2) consists of individual the tooth profile following juxtaposed cutting plates, which are mounted on a common cutter support (5).

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der Erfindung 'Field of application of the invention

Die Erfindung'betrifft ein mit Hartmetall bestücktes Fräswerkzeug zur Bearbeitung gehärteter Verzahnungen, mittels denen eine wesentliche Steigerung der Spanungsleistung und der Arbeitsproduktivität unter Einhaltung der Qualitätsanforderungen erreicht werden kann. Dabei ist die Erfindung darauf ausgerichtet, bewährte Prinzipien des Fräsens beizubehalten und so zu ergänzen, daß der o. g. Effekt erzielt wird.The invention relates to a tungsten carbide-tipped milling tool for machining hardened gears, by means of which a substantial increase in chip power and labor productivity can be achieved while maintaining quality requirements. The invention is geared to maintain proven principles of milling and to complement so that the o. G. Effect is achieved.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Bearbeitung gehärteter Verzahnungen werden neben dem Zahnflankenschleifverfahren, Zahnform- und Wälzfräsverfahren eingesetzt, die mit Fräswerkzeugen mit Hartmetallbestückung arbeiten und eine Schlichtbearbeitung nach dem Härten und somit eine Beseitigung der unerwünschten, vorwiegend aus dem Härteprozeß resultierenden Abweichungen ermöglichen.For machining hardened gears are used in addition to the Zahnflankenschleifverfahren, Zahnform- and Wälzfräsverfahren that work with carbide tipped milling tools and allow finishing after hardening and thus eliminate the unwanted, mainly resulting from the hardening process deviations.

Derartige Werkzeuge werden von mehreren Firmen angeboten, und ihre konstruktive Gestaltung istteilweise durch Schutzrechte belegt/1,2,3/.Such tools are offered by several companies, and their structural design is partially protected by copyright / 1,2,3 /.

Einen wesentlichen Nachteil bildet bei diesem Fräsverfahren die pro Schnitt abtragbare Schichtdicke des Werkstückes, die sogenannte Zustellung, die pro Flanke im allgemeinen Werte um 0,2mm nicht überschreitet.A major disadvantage of this milling method is the per-cut ablatable layer thickness of the workpiece, the so-called delivery, which generally does not exceed values per edge by 0.2 mm.

Die Ursache hierfür ist die Gesetzmäßigkeit, daß gemäß vorliegenden Untersuchungen/4/ beim Fräsen die Eintrittsgröße im Vergleich zur Länge des Schnittbogens des Fräswerkzeugs und der Verzahnung, die dem Vorschub proportional ist, die Schnittkräfte und damit den Verschleiß wesentlich stärker erhöht und somit die Belastbarkeit der Werkzeugschneiden begrenzt.The reason for this is the law that according to existing investigations / 4 / when milling the entry size compared to the length of the cutting arc of the milling cutter and the toothing, which is proportional to the feed, the cutting forces and thus the wear significantly increased and thus the resilience of the Tool cutting limited.

Im Falle von Verzahnungen großer Abmessungen sind somit mehrere Schnitte erforderlich bzw. die technologische Verfügbarkeit des Werkzeuges wird wesentlich verringert.In the case of gears of large dimensions thus several cuts are required or the technological availability of the tool is substantially reduced.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Fräswerkzeug mit Hartmetallbestückung zur Bearbeitung gehärteter Verzahnungen zu entwickeln, das eine wesentliche Vergrößerung der Zustellung und somit eine Verringerung der Schnitte beim Fräsen zuläßt. Damit wird eine Erhöhung der Produktivität bei gleicher Werkstückqualität um mehr als 50% angestrebt.The object of the invention is to develop a carbide tipped milling tool for machining hardened gears, which allows a substantial increase in the feed and thus a reduction in cuts during milling. This is aimed at increasing productivity with the same workpiece quality by more than 50%.

Darlegung des Wesens der Erfindung 'Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine spezielle Anordnung der Schneiden in Hartmetall-Verzahnungsfräswerkzeugen für die einzelnen Schneiden eine solche Schnittaufteilung mit größeren Zustellbeträgen zu erreichen, die gleichzeitig eine gleichmäßigere Schneidenbelastung bei höherer Standzeit gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine zweistufige Staffelung der Schneiden bei Realisierung einer Ungleichteilung, bezogen auf den Vor- und Nachschneider eines Schneidenpaares zu dem nachfolgenden gleichartigen Schneidenpaar, vorgesehen ist. Dabei werden jeweils 2 Schneiden im kürzestmöglichem Abstand so angeordnet, daß die inThe invention has for its object to achieve such a cut division with larger delivery amounts by a special arrangement of cutting in carbide Verzahnungsfräswerkzeugen for the individual cutting, which simultaneously ensures a more uniform cutting load with a longer service life. According to the invention, the object is achieved in that a two-stage staggering of the cutting in realization of an imbalance, based on the pre- and Nachschneider a pair of blades to the following similar pair of blades, is provided. In each case 2 cutting edges are arranged in the shortest possible distance so that the in

Schnittrichtung nachfolgende Schneide (Nachschneider) senkrecht zur Schnittrichtung und normal zur Schneide um einen Betrag ε versetzt ist, so daß gleiche Spanungsdicken am Vor- und Nachschneider erzielt werden.Cutting direction subsequent cutting edge (trimmer) is offset perpendicular to the cutting direction and normal to the cutting edge by an amount ε, so that the same chip thicknesses are achieved on the pre and trimmer.

Der Nachschneider dringt somit um den Betrag ε tiefer in das Werkstück ein. Der kürzestmögliche Abstand zwischen den Schneiden ist sachgemäß so gewählt, daß ein freier Spanfluß gewährleistet ist.The trimmer thus penetrates by the amount ε deeper into the workpiece. The shortest possible distance between the cutting edges is properly chosen so that a free Spanfluß is guaranteed.

Im Falle, daß das Zahnlückenprofil von den Zahnformfräsern verkörpert wird, wird die Schneidenbelastung durch die über der Zahnhöhe gleichbleibende Spanungsdicke bestimmt, die gemäß den Beziehungen (1), (2) nur von der Eingriffsgröße an der Zahnflanke und dem Vorschubweg pro Schneide abhängig ist.In the event that the gullet profile is embodied by the gullet cutters, the cutting load is determined by the chip thickness constant over the tooth height, which is dependent only on the mesh size on the tooth flank and the feed path per blade according to relationships (1), (2).

1 2e_fsina₀ 1 2e _f sina ₀

h S (Dh S (D

hm ₂ hm ₂

<f>_sauscoscps = 1 (2)<f> _s auscocps = 1 (2)

dwzdwz

h_m = mittl. Spanungsdickeh _m = avg. chip thickness

ef = Bearbeitungszugabe pro Flankeef = machining allowance per edge

dv« = Fräserdurchmesserdv «= cutter diameter

a₀ = Eingriffswinkel der Verzahnung a ₀ = pressure angle of the toothing

Unter Zugrundelegung einer gleichen, zulässigen Spanungsdicke am Vor- und Nachschneider ist die Staffelung ε zwischen Vor- und Nachschneider mit jeweils 50% auszuführen, wobei eine Vergrößerung der Zustellung pro Schnitt um 100% vorgenommen werden kann.On the basis of a same, allowable chip thickness on the pre-and post-cutter, the staggering ε between pre- and post-cutter is to be carried out with 50% in each case, whereby an increase of the feed per cut by 100% can be made.

Im Falle der Verwendung von Wälzfräswerkzeugen ergibt sich infolge der Wälzbewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück und der daraus resultierenden Hüllschnittbildung eine ungleiche Schneidenbelastung über der Hüllschnittbreite. Der Spanungskörper (abzuhebender Span) besitzt näherungsweise einen dreieckigen Querschnitt mit bei negativem Spanwinkel der schneidengekrümmten Seiten. Die die Schneidenbelastung bestimmende maximale Spandicke errechnet sich näherungsweise für kleine Winkel Δφ nach den Bedingungen (3), (4) und (5) wie folgt:In the case of the use of Wälzfräswerkzeugen results due to the rolling motion between the tool and the workpiece and the resulting Hüllschnittbildung an uneven cutting load on Hüllschnittbreite. The chip body (Span to be lifted) has approximately a triangular cross-section with a negative rake angle of the cut-curved sides. The maximum chip thickness determining the cutting load is calculated approximately for small angles Δφ according to conditions (3), (4) and (5) as follows:

(3)(3)

mite = e_f = e_rsina_p . (4)mite = e = _f e _r sina _p. (4)

für Wälzfräser ohne Vor- und Nachschneiderfor gear hobs without pre- and post-cutter

e = ef — efN = e_rsina₀ — ε (5)e = ef - EFN = e _r sina ₀ - ε (5)

für Wälzfräser mit Vor-und Nachschneider mit h = Spanungsdicke .for gear hobs with pre- and post-cutter with h = chip thickness.

e = Eingriffsgröße pro Flanke und Schnitte = engagement size per flank and section

ς = Krümmungsradius der Zahnflankeς = radius of curvature of the tooth flank

Δφ = WälzwinkelschnittΔφ = rolling angle cut

ef = Bearbeitungszugabe pro Flankeef = machining allowance per edge

e_r = Radialzustellung des Wälzfräserse _r = Radial feed of the hob

efv = Eingriffsgröße des Vorschneidersefv = intervention size of the pre-cutter

efN = Eingriffsgröße des NachschneidersefN = size of intervention of the reamer

ε "= Schneidenstaffelung (Distanz zwischen Vor-und NachschneidersenkrechtzurSchnitt-und Schneidenrichtung)ε "= cutting edge graduation (distance between pre and trimmer perpendicular to the cutting and cutting direction)

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Schneidenstaffelung weist der Vorschneider in Analogie zu einem herkömmlichen Wälzfräswerkzeug eine unterschiedliche Schneidenbelastung über der Hüllschnittbreite auf. Der Nachschneider wird über der Hüllschnittbreite wesentlich gleichmäßiger belastet, da die Spanungsdicke, die der Eingriffsgröße e_fN des Nachschneiders entspricht, über einen Teil der Hüllschnittbreite konstant bleibt. Durch die um den Betrag der Eingriffsgröße des Nachschneiders verringerte Eingriffsgröße des Vorschneiders e^ ergibt sich eine Entlastung des Vorschneiders.When using the cutting edge graduation according to the invention, the pre-cutter has, in analogy to a conventional hobbing tool, a different cutting load over the enveloping cut width. The trimmer is loaded much more uniformly over the Hüllschnittbreite, since the chip thickness, which corresponds to the engagement _size e _fN of the reamer, remains constant over a portion of Hüllschnittbreite. By reduced by the amount of the intervention size of the reamer intervention size of the pre-cutter e ^ results in a relief of the pre-cutter.

Auf Grund der unterschiedlichen Hüilschnittausbildung beim Vor- und Nachschneider sind unter Zugrundelegung einer gleichmäßigen Schneidenbelastung entsprechend gleicher Spanungsdicke beim Vor- und Nachschneiden die Eingriffsgrößen fürVor- und Nachschneider wie folgt zu berechnen:Due to the different cross-sectional shape of the pre-cutter and post-cutter, the intervention quantities for pre- and post-cutters are to be calculated as follows, assuming uniform cutting load corresponding to the same chip thickness during pre- and post-cutting:

β,_Ν = 1,5ςΔφ²(Λ/-?Τ- 1) = ε (6)β, _Ν = 1,5ςΔφ ² (Λ / -? Τ-1) = ε (6)

V ςΔφ² V ςΔφ ²

ßfv = Sf — efN = ε (7)ßfv = Sf - efN = ε (7)

ΓτιϊΐΔφ = -^- (8)ΓτιϊΐΔφ = - ^ - (8)

Z-IZ-I

g = Gangzahl des Wälzfräsersg = number of gears of the hob

i = Spannutenzahl des Wälzfräsersi = number of flutes of the hob

ζ = Zähnezahl des Werkstückesζ = number of teeth of the workpiece

m = Modulm = module

a = Eingriffswinkel a = pressure angle

β = Schrägungswinkel β = helix angle

'..' .... ς = Krümmungsradius der Zahnflanke'..' .... ς = radius of curvature of the tooth flank

Da sich die Eingriffsgröße für den Nachschneider mit zunehmendem Modul und abnehmender Zähnezahl erhöht, eignet sich die Schneidenstaffelung vorzugsweise für Scherwälzfräser zum Bearbeiten großmoduliger Ritzelwellen.Since the engagement size for the trimmer increases with increasing modulus and decreasing number of teeth, the edge graduation is preferably suitable for a hobbing cutter for processing large modulus pinion shafts.

Ausführungsbeispielembodiment

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Fräser zur Bearbeitung gehärteter Verzahnungen soll nachfolgend an einem Beispiel nochmals verdeutlicht werden. Es zeigen:The inventively proposed cutter for machining hardened teeth is to be illustrated again by an example below. Show it:

Fig. 1: einen Abwälzfräser in Seitenansicht Fig.2: die Vorderansicht des Abwälzfräsers Fig.3: den Querschnitt durch eine Fräserwendel.Fig. 1: a hob in side view Fig.2: the front view of the hob Figure 3: the cross section through a cutter spiral.

Der gemäß Fig. 1 aus 3 Wendeln 4 bestehende Abwälzfräser 3 trägt die aus Vorschneider 1 und Nachschneider 2 bestehenden Hartmetallmesser. Die Staffelung der Hartmetallmesser zueinander erfolgt wechselseitig auf der Wendel 4 mit einer Ungleichteilung zueinander.The existing according to FIG. 1 of 3 spirals 4 hob 3 carries the existing of precut 1 and 2 trimmer carbide knife. The staggering of the carbide blades to each other takes place mutually on the helix 4 with an imbalance to each other.

Diese Ungleichteilung richtet sich nach dem erforderlichen Einbauspielraum und der vorgesehenen Messerzahl für den Fräser.This imbalance depends on the required installation play space and the intended number of blades for the milling cutter.

Der Abstand zwischen dem Vor- und Nachschneider 1 und 2 ist so gewählt, daß er bei Realisierung eines möglichst kurzen Abstandes einen freien Spanfluß insbesondere beim Nachschneider 2 gewährleistet. Gleichzeitig ist zur Sicherung einer gleichmäßigen Messerbelastung für den Vor- und Nachschneider 1 und 2 eine solche Staffelung ε zueinander vorgesehen, die jeweils eine 50%ige Spandicke, bezogen auf die Gesamtspanzustellung, für jede Schneide sicherstellt.The distance between the pre- and trimmers 1 and 2 is chosen so that it ensures a free Spanfluß especially when Nachschneider 2 in the realization of the shortest possible distance. At the same time, a staggering ε to each other is provided to ensure a uniform blade load for the pre-and post-cutter 1 and 2, each of which ensures a 50% chip thickness, based on the Gesamttspanzustellung, for each blade.

Gemäß Fig. 2, die die Vorderansicht einer Wendel 4 zeigt, sind die Einsatzmesser aus Hartmetall aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt. In Fig.3 ist dazu zu erkennen, daß diese Segmente der jeweils zu fräsenden Zahnform angepaßt sind. Damit wird eine hohe Formgeometrie und ein gleichmäßigerer Spanfluß sowie eine schonende Belastung der SchneidenkanteAccording to FIG. 2, which shows the front view of a helix 4, the carbide inserts are composed of individual segments. In Figure 3 it can be seen that these segments are adapted to each tooth shape to be milled. This results in a high shape geometry and a more even chip flow as well as a gentle load on the edge of the cutting edge

gewährleistet. *guaranteed. *

Zerspanungsvorgang erfolgt nach den bekannten vorstehend genannten Prinzipien mit dem Effekt einer hohen Schnittleistung und guten Oberflächenqualität der bearbeiteten Flächen. Insbesondere können mit dem vorgeschlagenen Fräswerkzeug gehärtete Verzahnungen einwandfrei bearbeitet werden.Cutting process is carried out according to the known principles mentioned above with the effect of high cutting performance and good surface quality of the machined surfaces. In particular, hardened teeth can be processed properly with the proposed milling tool.

Literatur:Literature:

* *

1 DE OS 3039076 „Wälzfräser mit Schneidplatten"1 DE OS 3039076 "Hobs with inserts"

2 DE OS 2700525 „Mehrteiliger Abwälzfräser"2 DE OS 2700525 "Multipart hob"

3 DE PS 3241696 „Hochleistungs-Wälzfräser"3 DE PS 3241696 "High-performance hob"

4 Roos, V.4 Roos, V.

„Schälwälzfräsen als Feinbearbeitungsverfahren von einsatzgehärteten Zylinderrädern" Dissertation TH Aachen, 1983"Skiving Milling as a Finishing Process for Case-hardened Cylindrical Wheels" Dissertation TH Aachen, 1983

Claims (3)

1. Fräswerkzeug zur Bearbeitung gehärteter Verzahnungen, gekennzeichnet dadurch, daß eine zweistufige Staffelung der Schneiden bei Realisierung einer Ungleichteilung, bezogen auf den Vor- und Nachschneider eines Schneidenpäares zu dem nachfolgenden gleichartigen Schneidenpaar, vorgesehen ist, wobei jeweils 2 Schneiden im kürzestmöglichen Abstand so angeordnet werden, daß die in Schnittrichtung nachfolgende Schneide um einen Betrag ε versetzt ist, so daß gleiche Spanungsdicken am Vor- und Nachschneider (1 und 2), bezogen auf die Gesamtspandicke, gewährleistet sind.1. Milling tool for machining hardened gears, characterized in that a two-stage staggering of the cutting in realizing a mismatch, based on the pre and Nachschneider a Schneidpäares to the following similar pair of blades, is provided, in each case 2 cutting in the shortest possible distance are arranged in that the cutting edge following in the cutting direction is offset by an amount ε, so that equal chip thicknesses on the roughing and finishing cutters (1 and 2), relative to the total chip thickness, are ensured. 2. Fräswerkzeug gemäß Pkt. 1. als Zahnformf räswerkzeug, gekennzeichnet dadurch, daß eine Schneidenstaffelung zwischen Vor- und Nachschneider (1 und 2) eines Schneidpaares nur erfolgt, daß die Staffelung ε des Nachschneiders (2) 40-60% der Gesamtzustellung pro Flanke beträgt.2. Milling tool according to item 1. as Zahnformf räswerkzeug, characterized in that a graduated scale between pre- and Nachschneider (1 and 2) of a pair of cutting done only that the staggering ε of the reamer (2) 40-60% of the total delivery per flank is. 3. Fräswerkzeug nach Pkt. 1. als Wälzfräswerkzeug, gekennzeichnet dadurch, daß eine Schneidenstaffelung zwischen Vor- und Nachschneider (1 und 2) eines Schneidenpaares, bei der die Größe der Staffelung ε des Nachschneiders (2) in Relation zur Gesamtzustellung pro Flanke nach der Beziehung3. Milling tool according to item 1. as Wälzfräswerkzeug, characterized in that a graduated scale between pre- and Nachschneider (1 and 2) of a pair of blades, wherein the size of the staggering ε of the reamer (2) in relation to the total delivery per edge after the relationship