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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Durchführung eines Entgratverfahrens, bei welchem ein Entfernen eines Primärgrats an einer Verzahnung eines Bauteils nach einem Verzahnungsfräsen erfolgt, umfassend eine Antriebswelle und mindestens einen, auf der Antriebswelle angeordneten Anfasfräser. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Entgratverfahren, bei welchem ein Entfernen eines Primärgrats an einer Verzahnung eines Bauteils nach einem Verzahnungsfräsen des Bauteils erfolgt, indem jede Stirnseite der Verzahnung, welche eine Anzahl an Zähnen mit Zahnflanken umfasst, mittels mindestens eines Anfasfräsers unter Ausbildung einer Fase zwischen der jeweiligen Stirnseite und jeder Zahnflanke bearbeitet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung Bauteile, die gemäß diesem Entgratverfahren behandelt sind sowie eine Verzahnungsmaschine.
Ein derartiges Entgratverfahren ist unter dem Begriff „Chamfer-Cut-Verfahren“, bei dem sogenannte „Chamfer-Cut-Fräser“ eingesetzt werden, um Grate an gefrästen Verzahnungen zu entfernen, bereits bekannt.
So offenbart die
DE 10 2013 015 240 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anfasen eines Werkstücks nach einem solchen Verzahnungsfräsvorgang, wobei die gebildeten Grate im Bereich der Stirnseiten der Verzahnung entfernt werden. Vorrichtungen zum Verzahnungsfräsen werden als Verzahnungsfräsmaschinen bezeichnet, wobei derartige Maschinen bereits solche Vorrichtungen zum Anfasen umfassend ausgeführt werden.
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Es hat sich allerdings gezeigt, dass beim Entgraten der Verzahnung unter Entfernung der beim Verzahnungsfräsen gebildeten Primärgrate ein neuer Sekundärgrat in den Zahnflanken gebildet wird, der sich störend auf die Eigenschaften der Verzahnung auswirkt. Die Sekundärgrate können in einen nachträglichen Schleif- oder Honprozess zwar beseitigt werden, jedoch verlängert dies die Herstellungszeit und erhöht damit die Herstellungskosten für ein Bauteil mit gefräster Verzahnung.
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Insbesondere um eine Geräuschemission zu reduzieren, wird statt des Schleifens zunehmend ein Honprozess eingesetzt. Dieser ist sehr empfindlich, was die Ausprägung der Sekundärgrate betrifft. Die Honsteine müssen sehr häufig nachgeschärft oder komplett ersetzt werden. Dies erhöht die Herstellungskosten weiterhin.
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Insbesondere ist auch zunehmend ein kostengündtiges Fertigfräsen von verzahnten Bauteilen gewünscht, was bedeutet, dass das Bauteil nach dem Verzahnungsfräsen in einer Verzahnungsfräsmaschine in Endqualität vorliegen soll und in keiner weiteren Maschine eine Nach- oder Weiterbearbeitung erfolgen soll.
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Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Werkzeug für ein Entgratverfahren, ein geeignetes Entgratverfahren sowie eine Verzahnungsfräsmaschine bereitzustellen, mit welchen ein verzahntes Bauteil in Endqualität erhalten werden kann. Weiterhin sollen verzahnte Bauteile damit kostengünstig herstellbar sein.
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Die Aufgabe wird für das Werkzeug zur Durchführung eines Entgratverfahrens, bei welchem ein Entfernen eines Primärgrats an einer Verzahnung eines Bauteils nach einem Verzahnungsfräsen erfolgt, umfassend eine Antriebswelle und mindestens einen, auf der Antriebswelle angeordneten Anfasfräser, dadurch gelöst, dass auf der Antriebswelle weiterhin mindestens ein Bürstwerkzeug angeordnet ist.
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Eine derartige Integration des Bürstwerkzeugs in das Werkzeug umfassend den Anfasfräser führt zu einer dem Anfasen zeitlich direkt nachgeordneten Bürsten der gebildeten Fase und einer Entfernung des beim Anfasen gebildeten Sekundärgrats, ohne dass zeitaufwendige weitere Bearbeitungsschritte oder Bearbeitungsmaschinen benötigt werden. Dieses hauptzeitparallele Bürsten senkt die Bearbeitungszeit und Herstellkosten für verzahnte Bauteile. Die Kosten für das erfindungsgemäße Werkzeug sind aufgrund der Integration des Bürstwerkzeugs nur unwesentlich höher.
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Dabei können mehrere Anfasfräser aneinander angrenzend auf der Antriebswelle angeordnet sein. Ein erster Anfasfräser kann dabei zum Entgraten einer ersten Stirnfläche der Verzahnung und ein zweiter Anfasfräser zum Entgraten einer zweite Stirnfläche der Verzahnung eingesetzt werden.
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Bevorzugt ist in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse der Antriebswelle gesehen ein erstes Bürstwerkzeug angrenzend an den mindestens einen Anfasfräser angeordnet. Weiterhin ist bevorzugt in der Richtung senkrecht zur Drehachse der Antriebswelle gesehen gegenüberliegend zum ersten Bürstwerkzeug und angrenzend an den mindestens einen Anfasfräser ein zweites Bürstwerkzeug angeordnet. Ein Bürstwerkzeug kann aber auch zwischen zwei Anfasfräsern angeordnet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Werkzeugs sind auf der Antriebsachse zusätzlich zu dem mindestens einen Anfasfräser und dem mindestens einen Bürstwerkzeug weiterhin Fräswerkzeuge zur Durchführung eines Verzahnungsfräsens angeordnet. Das Verzahnungsfräsen, Entfernen des Primärgrats und das Entfernen des Sekundärgrats durch Bürsten kann hier hauptzeitparallel erfolgen.
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Die Aufgabe wird für das Entgratverfahren, bei welchem ein Entfernen eines Primärgrats an einer Verzahnung eines Bauteils nach einem Verzahnungsfräsen des Bauteils erfolgt, indem jede Stirnseite der Verzahnung, welche eine Anzahl an Zähnen mit Zahnflanken umfasst, mittels mindestens eines Anfasfräsers unter Ausbildung einer Fase zwischen der jeweiligen Stirnseite und jeder Zahnflanke bearbeitet wird, wobei sich zwischen der jeweiligen Zahnflanke und der Fase ein Sekundärgrat ausbildet, dadurch gelöst, dass der Sekundärgrat, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs, durch ein dem Entfernen des Primärgrats unmittelbar nachfolgendes Bürsten mittels des mindestens einen Bürstwerkzeugs in einem Arbeitsgang entfernt wird.
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Das Werkzeug wird während der Entfernung des Primärgrats und des Sekundärgrats um die Drehachse der Antriebswelle rotiert und das Werkstück wird ebenfalls um seine Drehachse rotiert. So gelangen die Anfasfräser und das Bürstwerkzeug in Konkakt zu den einzelnen Zähnen und Zahnflanken der Verzahnung. Die Antriebswelle des Werkzeugs kann dabei bei der Bearbeitung der beiden Stirnseiten der Verzahnung in zwei unterschiedlichen Richtungen rotiert werden. Weiterhin ist die Antriebswelle bevorzugt in Richtung ihrer Drehachse verschieblich gelagert, so dass eine Vorschubbewegung erfolgen kann.
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Die Aufgabe wird schließlich für eine Verzahnungsmaschine, umfassend
- - eine erste Einheit zur Herstellung einer Verzahnung an einem Bauteil mittels Verzahnungsfräsens, und
- - eine zweite Einheit zum Entfernen eines Primärgrats an der Verzahnung des Bauteils nach dem Verzahnungsfräsen, dadurch gelöst, dass die zweite Einheit ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Entfernung eines Sekundärgrats umfasst, der während des Entfernens des Primärgrats gebildet wurde.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn zusätzlich zu dem mindestens einen Anfasfräser und dem mindestens einen Bürstwerkzeug auf der Antriebswelle des Werkzeugs mindestens ein Fräswerkzeug zur Durchführung des Verzahnungsfräsens angeordnet ist. Dabei vereint das erfindungsgemäße Werkzeug Teile der ersten Einheit und Teile der zweiten Einheit der Verzahnungsmaschine in sich. Dies ermöglicht ein hauptzeitparalleles Arbeiten im Hinblick auf den Fräsvorgang und den Anfasvorgang, verkürzt die
Bearbeitungszeit signifikant und ermöglicht ein Fertigfräsen mittels der Verzahnungsmaschine.
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Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Verzahnungsmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Entgratverfahrens hat sich bewährt.
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Ein Bauteil mit einer Verzahnung, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Entgratverfahren, ist schnell und vor allem kostengünstig herstellbar. Bei dem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um ein außenverzahntes Bauteil, insbesondere ein Zahnrad.
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Die 1 bis 6 sollen die Erfindung beispielhaft erläutern. So zeigt:
- 1 einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung zum Entgraten eines außenverzahnten Bauteils mittels zwei Anfasfräsern nach dem Stand der Technik;
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Bauteils aus 1 im Bereich der Verzahnung;
- 3 einen Schnitt durch die Verzahnung gemäß 2 im Bereich der Fase;
- 4 einen Teil eines ersten Werkzeugs umfassend zwei Anfasfräser und ein Bürstwerkzeug;
- 5 einen Teil eines zweiten Werkzeugs umfassend zwei Anfasfräser und zwei Bürstwerkzeuge; und
- 6 einen Teil eines dritten Werkzeugs umfassend Fräswerkzeuge, zwei Anfasfräser und ein Bürstwerkzeug.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung zum Entgraten eines außenverzahnten Bauteils 100 mittels zwei Anfasfräsern 3a, 3b nach dem Stand der Technik. Die Anfasfräser 3a, 3b sind auf einer Antriebswelle 2 gelagert, welche in den Rotationsrichtungen R1 um die Drehachse 2a der Antriebswelle 2 rotierbar ist. Weiterhin ist die Antriebsachse 2 längs der Drehachse 2a in einer Vorschubrichtung V verschiebbar. Das Bauteil 100 ist mittels einer Bauteilaufnahme 200, hier in Form einer Spindel, in einer Rotationsrichtung R2 um die Drehachse 100a des Bauteils 100 drehbar gelagert. Das Bauteil 100 weist eine Verzahnung 10 auf, die zwei Stirnseiten 13a, 13b aufweist, die an die Enden der Zähne14 und Zahnflanken 14a (vergleiche 2) der Verzahnung 10 angrenzen. Die Anfasfräser 3a, 3b bilden eine Fase 15 am Übergang zwischen der jeweiligen Stirnfläche 13a, 13b und dem Zahn 14 beziehungsweise den Zahnflanken 14a aus, wobei ein Primärgrat 12, der beim Verzahnungsfräsen dort gebildet worden ist, entfernt wird.
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2 einen vergrößerten Ausschnitt des Bauteils 100 aus 1 im Bereich der Verzahnung 10 nach dem Entgraten. Gleiche Bezugszeichen wie in 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Es sind im Detail die Zähne 14, die Zahnflanken 14a, die Stirnseiten 13a, 13b und die gebildeten Fasen 15 erkennbar. Weiterhin ist ein Sekundärgrat 16 erkennbar, der sich während des Entgratens mittels der Anfasfräser 3a, 3b im Bereich des Übergangs zwischen der jeweiligen Zahnflanke 14a und der Fase 15 ausgebildet hat.
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3 zeigt nun einen Schnitt durch die Verzahnung 10 gemäß 2 im Bereich der Fase 15 auf. Gleiche Bezugszeichen wie in den 1 und 2 kennzeichnen gleiche Elemente.
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4 zeigt einen Teil eines ersten Werkzeugs 1 umfassend zwei Anfasfräser 3a, 3b und ein erstes Bürstwerkzeug 4a auf einer Antriebswelle 2. Dabei ist das Werkzeug 1 lediglich im Halbschnitt bis zur Drehachse 2a der Antriebswelle 2 dargestellt. Das Bürstwerkzeug wird nach dem Anfasfräser 3a, 3b über die Fase 15 (vergleiche 2 und 3) geführt und entfernt den gebildeten Sekundärgrat 16 unmittelbar nach Bildung der Fase 15 wieder mittels Bürsten.
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5 zeigt einen Teil eines zweiten Werkzeugs 1' umfassend zwei Anfasfräser 3a, 3b und zwei Bürstwerkzeuge 4a, 4b auf der Antriebswelle 2. Dabei ist das Werkzeug 1' lediglich im Halbschnitt bis zur Drehachse 2a der Antriebswelle 2 dargestellt. Die Bürstwerkzeuge 4a, 4b werden nach dem jeweiligen Anfasfräser 3a, 3b über die Fase 15 (vergleiche 2 und 3) geführt und entfernt den gebildeten Sekundärgrat 16 unmittelbar nach Bildung der Fase 15 wieder mittels Bürsten.
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6 zeigt einen Teil eines dritten Werkzeugs 1" umfassend Fräswerkzeuge 5, zwei Anfasfräser 3a, 3b und ein Bürstwerkzeug 4a, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle 2 angeordnet sind. Dabei ist das Werkzeug 1" lediglich im Halbschnitt bis zur Drehachse 2a der Antriebswelle 2 dargestellt. Das Bürstwerkzeug 4a wird nach dem Bilden der Verzahnung 10 am Bauteil 100 mittels der Fräswerkzeuge 5 und Bildung der Fasen 15 durch den jeweiligen Anfasfräser 3a, 3b über die Fasen 15 (vergleiche 2 und 3) geführt und entfernt den gebildeten Sekundärgrat 16 unmittelbar nach Bildung der Fasen 15 wieder mittels Bürsten.
Dabei umfasst die rechte Hälfte des Werkzeugs 1" Teile einer ersten Einheit 20 einer nicht im Detail dargestellten Verzahnungsmaschine zum Verzahnungsfräsen eines verzahnten Bauteils 100, während die linke Hälfte des Werkzeugs 1" Teile einer zweiten Einheit 30 der Verzahnungsmaschine zum Verzahnungsfräsen eines verzahnten Bauteils 100 umfasst. In einer Verzahnungsmaschine, die mit einem derartigen Werkzeug 1 " bestückt ist, können demnach an einem Bauteil 100 zeitlich und örtlich unmittelbar nacheinander das Verzahnungsfräsen mittels der Fräswerkzeuge 5, das Entgraten des Primärgrats 12 durch die Anfasfräser 3a, 3b sowie das Entfernen des Sekundärgrats 16 mittels Bürsten hauptzeitparallel in einem Arbeitsgang erfolgen, ohne dass das Bauteil 100 umgespannt werden müsste oder in verschiedene nachfolgende Bearbeitungsmaschinen eingebracht werden müsste. Das Bauteil 100 kann mittels eines solchen Werkzeugs 1" demnach fertiggefräst werden und liegt in schnell und kostengünstig in Endqualität vor.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeug
- 2
- Antriebswelle
- 2a
- Drehachse der Antriebswelle
- 3a, 3b
- Anfasfräser
- 4a, 4b
- Bürstwerkzeug
- 5
- Fräswerkzeug
- 10
- Verzahnung
- 12
- Primärgrat
- 13
- Stirnseite
- 14
- Zahn
- 14a
- Zahnflanke
- 15
- Fase
- 16
- Sekundärgrat
- 20
- erste Einheit
- 30
- zweie Einheit
- 100
- Bauteil
- 100a
- Drehachse des Bauteils
- 200
- Bauteilaufnahme
- R1
- Rotationsbewegung
- R2
- Rotationsbewegung
- V
- Vorschubbewegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013015240 A1 [0001]
