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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fräs- oder Schleifwerkzeug
zum Verzahnen mit einem ring- oder scheibenförmigen Grundkörper.
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Zur
Herstellung bogenverzahnter Kegelräder werden außer
den bekannten Messerkopfsystemen seit einiger Zeit kegelige fingerförmige
Schaftfräser auf 5-Achs-CNC-Maschinen eingesetzt. Die Bearbeitung
mit diesem Werkzeugsystem erfolgt ausschließlich im Face-Milling-Prozess,
das heißt in einem Einzelteilverfahren, und ist vorrangig
zur Herstellung von großmoduligen Verzahnungen vorgesehen.
Die relativ einfachen Standardwerkzeuge unter Einsatz auf universellen
5-Achs-CNC-Maschinen lassen dieses System bei Einzelfertigung als
Alternative zu Spezialmaschinen mit Messerkopfsystemen sinnvoll
erscheinen. Die fingerförmigen Fräser arbeiten
sich stufenweise bis auf den Zahnfuß des Werkstückes. Dadurch
bedingt ergibt sich eine ungünstige Abtragsleistung sowie
eine durch die Abtragsspuren entstehende verminderte Verzahnungsqualität
und Oberflächenstruktur.
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Als
weitere Bogenverzahnungsverfahren sind unter anderem folgende bekannt:
Die Palloid-Verzahnung mit evolventischer Zahnlängsform
erfolgt derzeit auf speziellen Verzahnungsmaschinen im kontinuierlichen
Prozess. Als Werkzeuge kommen hierbei spezielle Fräser
bzw. Tannenbaumfräser zum Einsatz. Aufgrund der geometrischen
Besonderheiten, wie konstanter Teilung und konstanter Zahnhöhe,
ist diese Verzahnungsart bezüglich der Funktionseigenschaften
die leistungsfähigste. Die tannenbaumförmigen
Fräser sind jedoch kompliziert im Aufbau und damit auch
teuer in der Herstellung. Darüber hinaus sind derartige
Fräser für die Herstellung von Kegelrädern
ab Modul 8 nicht geeignet. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens
ist die geringe Produktivität. Weitere bekannte kontinuierliche
Verfahren sind unter anderem Zyklo-Palloid, Spiroflex, Spirac und TRIAC.
Als Einzelteilverfahren wird das Completing-Verfahren zurzeit am
häufigsten eingesetzt.
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Aus
der Druckschrift
DE
10 2007 049 057 A1 ist ein etwa hülsenförmiger
Messerkopf bekannt, bei welchem die Messer von der Stirnseite des
Messerträgers in axiale Rich tung ragen. Ein solcher Messerkopf
kann als Stirnfräser zum Verzahnen, beispielsweise von
bogenverzahnten Kegelrädern, eingesetzt werden.
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Darüber
hinaus ist aus dieser Druckschrift ein Fräser der oben
genannten Gattung bekannt, welcher einen Messerkopf mit einem scheibenförmigen
Messerträger aufweist, von welchem die Messer in radialer
Richtung umfangsseitig ragen. Bei diesem Messerkopf führen
die Messer bei einer Rotation des Messerkopfes eine geradlinige
Bewegung aus, sodass hiermit gerade Verzahnungen oder Wellenprofile
herstellbar sind.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fräswerkzeug
oder ein Schleifwerkzeug der oben genannten Gattung zur Verfügung
zu stellen, mit welchem auf effiziente Weise spezielle Zahnlängsformen
sowie Zahnprofile von Bogenverzahnungen an Kegelrädern
herstellbar sind. Vorzugsweise soll dieses Fräs- oder Schleifwerkzeug
vorrangig zur Kegelradbearbeitung von großmoduligen Verzahnungen
auf universellen 5-Achs-CNC-Maschinen im Face-Milling-Prozess, das
heißt im Einzelteilverfahren, einsetzbar sein.
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Die
Aufgabe wird durch ein Fräs- oder Schleifwerkzeug zum Verzahnen
mit einem ring- oder scheibenförmigen Grundkörper
gelöst, wobei die Form des Schnitt- oder Schleifprofils
unsymmetrisch hinsichtlich der Senkrechten zur Rotationsachse des
Fräs- oder Schleifwerkzeugs ausgebildet ist.
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Infolge
der Unsymmetrie des Schnitt- oder Schleifprofils weisen dessen Kanten
unterschiedliche Winkel und/oder Formen auf. Sind diese Winkel unterschiedlich
lang, kann das Werkzeug analog der Bewegung eines Planradzahnes
durch das zu erzeugende Zahnrad bewegt werden, um so die gewünschte
Zahnform zu realisieren. Durch die unsymmetrische Profilform des
Werkzeuges in Axialrichtung weist das erfindungsgemäße
Fräs- oder Schleifwerkzeug auf der konkaven und der konvexen
Zahnflanke bezogen auf die fertige Verzahnung nur Linienkontakt
in Zahnhöhenrichtung auf. Es tritt keine Verschneidung
auf. Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Fräs-
oder Schleifwerkzeug vorteilhaft eine Bogenverzahnung erzeugt werden.
Es können alle gängigen Zahnlängsformen,
welche bisher nur im kontinuierlichen Prozess erzeugt werden, wie
Evolventen oder Epizykloide, im Einzelteilverfahren (Face-Milling)
hergestellt werden. Gleiches gilt für alle bekannten Verfahren
im Face-Milling-Prozess.
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Gegenüber
den herkömmlichen Mehrkopfsystemen, deren Baugröße
sich aus der Verzahnungsauslegung ergibt, sind die erfindungsgemäßen Fräs-
bzw. Schleifwerkzeuge vergleichsweise kleiner, leichter und einfacher.
Die erforderliche Mindestwerkzeuggröße wird nur
durch die Zahnhöhe der zu fertigenden Verzahnung bestimmt.
Das heißt, die beiden Schneidkanten des Werkzeugprofils
müssen größer als die zu fertigende Zahnhöhe
sein.
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Da
bei Bogenverzahnungen in der Regel die beiden Zahnflanken einer
Zahnlücke in Zahnlängsrichtung gegensätzliche
Krümmungen, das heißt konkav bzw. konvex, aufweisen,
wird das Werkzeugprofil gegenüber der Drehachse des Werkzeugs,
beispielsweise um ca. 20°, geneigt. Damit können
beide Flanken einer Zahnlücke gleichzeitig und ohne Verschneidung
bearbeitet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist der Grundkörper kegelstumpfförmig ausgebildet.
Die Kegelstumpfform eignet sich insbesondere zur Ausbildung bogenförmiger Verzahnungen
im Face-Milling-Prozess beziehungsweise für das Einzelteilverfahren.
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Vorzugsweise
ist das Fräs- oder Schleifwerkzeug derart ausgebildet,
dass es bezogen auf eine fertige Verzahnung nur Linienkontakt in
Zahnhöhenrichtung der konkaven und konvexen Zahnflanke
des zu erzeugenden Zahnrades hat. Damit kann bedingt durch die Werkzeugform
und das Erzeugungsprinzip die Bearbeitung bzw. die Schnittrichtung
der Zahnflanken kreisförmig und diagonal über
die Zahnflanke beziehungsweise die komplette Zahnhöhe erfolgen. Man
erreicht hierdurch eine sehr gute Oberflächengüte
und Struktur der Zahnflankenflächen. Der Zahnfußbereich
kann optimal mit dem größtmöglichen zulässigen
Radius erzeugt werden, ohne dass im Gegensatz zum im Stand der Technik
für Weichbearbeitung bekannten kegeligen Schaftfräser
die Schneidleistung des Werkzeuges beeinträchtigt wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Fräs- oder Schleifwerkzeuges sind beide Seitenkanten der
Messer mit einer Kopfschneide verbunden, wobei der Übergang
der Seitenkanten zur Kopfschneide über Kopfradien erfolgt. Somit
lassen sich alle möglichen Profilmodifikationen, wie Balligkeit,
Produberanz und Kopfradien, unabhängig an beiden Flanken
realisieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Fräs- oder
Schleifwerkzeug derart ausgebildet, dass es zum Verzahnen von Werkstücken
im Face-Milling-Verfahren oder Einzelteilverfahren einsetzbar ist.
Dabei wird eine Zahnlücke nach der anderen verzahnt.
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Es
ist besonders günstig, wenn an dem Werkzeuggrundkörper
ein Adapter oder Schaft für den Einsatz des Fräs-
oder Schleifwerkzeuges in 5-Achs-CNC-Maschinen vorgesehen ist. So
kann das erfindungsgemäße Fräs- oder
Schleifwerkzeug in 5-Achs-CNC-Maschinen mit unterschiedlichen Schnittstellen,
zum Beispiel SK 40; SK 50; HSK 63; HSK 100 oder Capto, eingesetzt
werden. Mithilfe CNC-Steuerung kann der Kurvenverlauf bzw. die Zahnlängsform
einer Bogenverzahnung erzeugt und beliebig gestaltet werden. Gleiches
gilt für Modifikationen der Zahnflankengeometrie. Bedingt
durch die Freiheitsgrade der CNC-Steuerung (X; Y; Z; B; C) lässt
sich der normale Kurvenverlauf durch Korrekturen höherer
Ordnung überlagern bzw. modifizieren. Im Ergebnis dessen
sind Flankenmodifikationen möglich, welche mit den bekannten
Mehrkopfsystemen nicht umgesetzt werden können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Fräs-
oder Schleifwerkzeuges weist der Adapter bzw. Schaft einen Hohlraum
für eine Zuführung von Kühlmittel zu
dem Werkzeugprofil auf. Hierdurch ist eine Kühlung des
Fräs- oder Schleifwerkzeugs während eines Zerspanungsvorganges
besonders effektiv möglich, wodurch eine stabile Zerspanung
ermöglicht und hohe Standzeiten des erfindungsgemäßen
Fräs- oder Schleifwerkzeuges erzielt werden können.
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Hierbei
ist es besonders günstig, wenn an einem Ende des Hohlraumes
radiale Durchführungen zu den Messern oder der Schleifscheibe
vorgesehen sind. Mithilfe der radialen Durchführungen kann
das Kühlmittel auf alle Messer gleichmäßig
oder unmittelbar auf die Schleifscheibe zur Kühlung verteilt
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Variante der Erfindung weist das erfindungsgemäße
Fräswerkzeug einen als Messerträger ausgebildeten
ring- oder scheibenförmigen Grundkör per auf, von
dem Messer mit gleichem Schnittprofil unsymmetrisch in radialer Richtung
ragen. Das erfindungsgemäße Werkzeug hat den Vorteil,
dass während des Verzahnungsvorganges mehrere Schneiden
nacheinander die Verzahnung bewirken, sodass aufgrund der relativ
kurzen Eingriffsstrecke jeweils nur kurze Späne anfallen werden.
Diese können leicht aus der Verzahnung mit der Bewegung
der Schneiden heraus transportiert werden. Darüber hinaus
ergibt sich durch die hohe Anzahl umfangsseitig aus dem Werkzeug
ragender Schneiden eine besonders hohe Schnittleistung pro Zeiteinheit.
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Entsprechend
einer besonders geeigneten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
sind die als Schneiden ausgebildeten Seitenkanten der Messer des
Fräswerkzeugs geradlinig geformt und mit unterschiedlichem
Winkel. Mit diesem Fräswerkzeug können Bogenverzahnungen
mit geraden Zahnflanken in Zahnhöhenrichtung, zum Beispiel
Tellerräder, erzeugt werden.
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In
einem weiteren, ebenfalls vorteilhaften Beispiel der vorliegenden
Erfindung ist wenigstens eine Seitenkante der Messer des Fräswerkzeugs nicht
geradlinig geformt. Hierdurch lassen sich ballig oder anders geformte
Zahnflanken in Zahnhöhenrichtung, wie beispielsweise gewälzte
Verzahnungen, ausbilden.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, das Fräswerkzeug aus Hartmetall oder
einem pulvermetallurgisch erzeugten Stahl mit nachfolgender Beschichtung auszubilden.
Damit erhöht sich maßgeblich die Standzeit der
Schneiden. Ebenfalls reduzieren sich dabei die anteiligen Werkzeugkosten
pro Werkstück.
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Soll
an Stelle eines weichen Werkstückes ein bereits gehärtetes
Werkstück bearbeitet werden, ist es zudem erfindungsgemäß möglich,
als Verzahnungsfräser ein CBN-(kubisch kristallines Bornitrid)-belegtes
Werkzeug beziehungsweise eine abrichtbare Schleifscheibe mit der
gleichen Grundgeometrie zum Einsatz zu bringen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schleifwerkzeug
zum Verzahnen in Hartbearbeitung vorgesehen, das durch einen ring-
oder scheibenförmigen Grundkörper gebildet wird,
der als Träger für Schleifmittel ausgebildet ist.
Die Verbindung zur CNC-Schleifmaschine über die verschiedenen
Werkzeugschnittstellen erfolgt analog zu dem oben beschriebenen
Fräswerkzeug. Gleiches gilt für die Herstellkinematik.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Schleifwerkzeug
als profilierte, abrichtbare Schleifscheibe ausgeführt,
die vollständig aus dem Schleifmittel besteht. Diese Lösung
ermöglicht den Einsatz eines kostengünstigeren
einsetzbaren Schleifmittels, das zudem abrichtbar und in seiner Profilform
modifizierbar ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung, deren Aufbau, Funktion
und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung
näher erläutert, wobei
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1 schematisch
eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs
zeigt;
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2 schematisch
eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Fräswerkzeugs zeigt;
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3 schematisch
eine perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Fräswerkzeugs zeigt;
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4 schematisch
eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Fräswerkzeugs mit einem Schaft und einer inneren Kühlmittelzuführung
zeigt;
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5 schematisch
eine perspektivische Ansicht des Fräswerkzeugs aus 4 zeigt;
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6 schematisch
eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Fräswerkzeugs mit Messern mit einer konkaven Seitenkante
zeigt; und
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7 schematisch
eine perspektivische Ansicht eines Schleifwerkzeugs zeigt.
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1 zeigt
schematisch eine Seitenansicht eines Fräswerkzeugs 1a gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fräswerkzeug 1a weist
einen scheiben- bzw. ringförmigen Grundkörper 3a auf.
Der Grundkörper 3a ist als Messerträger
ausgebildet, von welchem Messer 6 in radialer Richtung
ragen. Durch die scheibenförmige Ausbildung des Grundkörpers 3a bildet
sich die Schneidwirkung in erster Linie am Umfang des Fräswerkzeugs 1a heraus.
Das Fräswerkzeug 1a weist zudem eine Ringform
auf, da sich im Zentrum des rotationssymmetrischen Werkzeuges eine
Bohrung befindet, die zur Aufnahme eines Standard-Werkzeughalters
dient und eine formschlüssige Verbindung zum Zweck der Kraftübertragung
zwischen Werkzeugmaschine und Fräswerkzeug 1a ermöglicht.
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Der
Grundkörper 3a weist in der dargestellten Ausführungsvariante
die Form eines Kegelstumpfs auf. Durch die Kegelstumpfform des Grundkörpers 3a besteht
am Ort des höchsten Drehmoments, nämlich im Zentrum
des ringförmigen Grundkörpers 3a, die
größte Materialansammlung und damit Festigkeit
des Werkzeugs. Damit können sehr hohe über die
Messer 6 eingetragene Schnittkräfte und die daraus
resultierenden Momente über die Hauptspindel der Werkzeugmaschine übertragen werden.
Im Ergebnis sind hohe Schnittleistungen mit einem derartigen Fräswerkzeug
zu erzielen.
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Weiterhin
ergibt sich durch die Kegelstumpfform des Grundkörpers 3a ein
unsymmetrisches Schnittprofil des Fräswerkzeugs 1a,
da die Seitenkanten 7, 8 der Messer 6 unterschiedlich
ausgestaltet sind. So verläuft die Seitenkante 7 im
Ausführungsbeispiel rechtwinklig zur Rotationsachse A des
Fräswerkzeugs 1a, währenddessen die Seitenkante 8 schräg
zu dieser Rotationsachse A verläuft. Daraus ergibt sich
eine unsymmetrische Gestalt des Schnittprofils des Fräswerkzeugs 1a bezüglich
der Senkrechten zur Rotationsachse des Fräswerkzeugs 1a.
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Das
Fräswerkzeug 1a kann beispielsweise aus einem
pulvermetallurgisch erzeugten Stahl hergestellt sein. Dadurch weist
das Fräswerkzeug 1a eine hohe Schlagzähigkeit
der Messer 6 auf. Alternativ dazu kommt als Material Hartmetall
in Betracht. Das Fräswerkzeug 1a sowie das nachfolgend
beschriebene Schleifwerkzeug 2 kann zur Erzielung von hohen
Standzeiten beschichtet werden.
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2 zeigt
schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines Fräswerkzeugs 1b gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fräswerkzeug 1b weist
einen ebenfalls kegelstumpfförmigen Grundkörper 3b mit
einer axialen Bohrung 17 auf. Die mittig eingebrachte Bohrung 17 stellt
die Aufnahme des Fräswerkzeugs 1b dar, mit der
es auf der Werkzeugaufnahme des Adapters befestigt werden kann.
Zur Übertragung des Antriebmoments der Werkzeugmaschine
auf das Fräswerkzeug 1b dienen weiterhin Nuten 18,
die je einen Nutenstein aufnehmen können.
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In
der Schnittdarstellung ist weiterhin die Geometrie der Messer 6 zu
erkennen, die durch ihre Form ein Schnittprofil 14 bilden.
Zum Schnittprofil 14 tragen die Seitenkanten 7, 8 sowie
auch die Kopfschneide 12 bei. Die Kopfschneide 12 geht über
die Kopfradien 13 in die Seitenkanten 7 und 8 über.
Die Messer 6 kommen nacheinander in Eingriff und nehmen
damit jeweils kurze Späne vom zu bearbeitenden Werkstück
ab.
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Während
des Fräsvorgangs wird das Fräswerkzeug 1b beispielsweise
durch eine 5-Achs-CNC-Maschine bewegt. Dabei führt das Fräswerkzeug 1b eine
solche Kurvenform aus, die dem Bewegungsablauf eines Zahnes des
virtuellen Planrades entspricht. Bei dieser Bewegung des Verzahnungswerkzeuges,
dem Fräswerkzeug 1b, wird die gewünschte
Zahnform erreicht, indem das Verzahnungswerkzeug durch das zu erzeugende
Zahnrad bewegt wird. Die simultane 5-Achs-Bewegung wird durch die
Steuerung der CNC-Machine erzeugt. Die Werkzeuggröße
und Profilform richtet sich dabei nach der Art und Größe
der herzustellenden Verzahnung. Auf der konkaven und der konvexen
Zahnflanke darf das Verzahnungswerkzeug, bezogen auf die fertige
Verzahnung, nur Linienkontakt in Zahnhöhenrichtung haben.
Verschneidungen sind dabei nicht zulässig. Durch die unsymmetrische
Profilform des Fräswerkzeugs 1b wird dieser Linienkontakt
ermöglicht.
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Zur
Erzeugung komplexerer Zahnhöhenprofile, wie beispielsweise
einer Balligkeit, beziehungsweise sonstiger Profilmodifikationen
kann das geradflankige Grundprofil unter anderem durch zusätzliche Balligkeiten,
zum Beispiel konkav, modifiziert werden. Analog der Werkzeugmodifikation
lässt sich über die CNC-Steuerung der Bewegungsablauf
fast unbegrenzt und beliebig modifizieren. So besteht die Möglichkeit,
beide Flanken einer Zahnlücke gleichzeitig zu bearbeiten
oder jede Flanke mit einem separaten Bewegungsablauf zu gestalten.
Daraus erwächst wiederum die universelle Einsatzmöglichkeit des Fräswerkzeugs 1b,
da Verzahnungen unterschiedlicher Module mit ein und demselben Fräswerkzeug 1b hergestellt
werden können.
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Gegenüber
dem konventionellen Verfahren mit Stirnmesserköpfen oder
Tannenbaumfräsern lassen sich durch das mit dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug 1a, 1b ausführbare
Verfahren höherwertige Korrekturen in Zahnlängsrichtung
und Zahnhöhenrichtung realisieren. Der Einsatz von speziellen Verzahnungsmaschinen
und gesonderten Werkzeugen, wie zum Beispiel Stirnmesserköpfen,
ist nicht mehr erforderlich. Unter Verzicht auf Spezialwerkzeuge
können mit dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug 1a, 1b alle
in der Praxis angewendeten Zahnlängsformen auf universellen
5-Achs-CNC-Maschinen hergestellt werden, wobei ein relativ einfaches
und kostengünstiges Verzahnungswerkzeug zum Einsatz kommt,
das den Face-Milling-Prozess beziehungsweise das Einzelteilverfahren
anwendet. Zu den herstellbaren Zahnlängsformen gehören
der Kreisbogen, die Evolvente und die Epizykloide. Auch bisher nicht
gekannte Sonderprofile sind möglich.
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Bedingt
durch die Werkzeugform und das Erzeugungsprinzip erfolgt die Bearbeitung
der Zahnflanken mit dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug 1a, 1b kreisförmig
und diagonal über die Zahnflanke beziehungsweise die komplette
Zahnhöhe. Der Zahnfußbereich kann optimal mit
dem größtmöglichen zulässigen
Radius erzeugt werden, ohne dass im Gegensatz zu nach dem Stand
der Technik eingesetzten Werkzeugen, wie zum Bespiel einem kegeligen
Schaftfräser, die Schneidleistung des Werkzeuges beeinträchtigt
wird.
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Weiterhin
sind die Fräswerkzeuge 1a, 1b für den
automatisierten Werkzeugwechsel auf universellen 5-Achs-CNC-Maschinen
konzipiert. Somit lassen sich je nach geforderter Verzahnungsqualität
durch gezielte Werkzeugauswahl die Zahnflanken unter anderem finishen,
insbesondere durch das Oberflächenbearbeitungsverfahren
Schleifen bzw. Honen, wodurch ein bisher erforderliches Lappen der
Verzahnung auf speziellen Kegelradläppmaschinen entfallen
kann. Begünstigt durch den automatisierten Werkzeugwechsel
ist es auch möglich, verschiedenartige Werkzeuge zur Bearbeitung
der Zahnflanken einzuwechseln. Weiterhin ist gegenüber
dem kontinuierlichen Teilverfahren, das für Cyclo-Palloid,
Palloid und anderen Facehobbing-Verfahren zum Einsatz kommt, keine
Synchronisierung zwischen Werkzeug- und Werkstückdrehung
erforderlich. Dadurch ergeben sich optimale Schnittwerte für
das Werkzeug, relativ kurze Eingriffstrecken unab hängig
von der Zahnbreite, eine hohe Zerspanungsleistung durch große
Schneidenanzahl, relativ niedrige Geschwindigkeiten und Beschleunigungen
der Werkstückachse bei der Bearbeitung sowie eine Gleichförmigkeit
der Bewegung der Werkstückachse, die sich gleichmäßig
und kontinuierlich bewegt. Die Linearachsen X, Y und Z richten sich
nach der Werkstückachse, der C-Achse.
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Ein
weiterer Vorteil, der sich aus der Herstellung der Verzahnung auf
einer 5-Achs-CNC-Maschine ergibt, besteht darin, dass es sich hierbei
um eine Multifunktionsmaschine handelt. Dadurch können außer
der Verzahnung selbst andere Bearbeitungen in derselben Aufspannung
durchgeführt werden. Dazu gehören Drehen, Fräsen,
Bohren, Entgraten und Anfasen sowie andere erforderliche Nachbearbeitungen.
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3 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht eines Fräswerkzeugs 1c gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zentral eingebracht
befindet sich eine Bohrung 17 zur Aufnahme beispielsweise
der Werkzeugaufnahme, wobei die Übertragung des Drehmoments über
Nutensteine, die in Nuten 18 eingreifen, gewährleistet
ist. Andere Formen der Drehmomentenübertragung, wie durch
eine Vielkeilwelle, sind gleichfalls einsetzbar.
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Radial
um einen Grundkörper 3c des Fräswerkzeugs 1c angeordnet
befinden sich Messer 6. Jedes Messer 6 weist zwei
Seitenkanten 7, 8 auf, die mit einer Kopfschneide 9 über
die Kopfradien 10 verbunden sind.
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4 zeigt
schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines Fräswerkzeugs 1d gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem als
Messerträger ausgeführten Grundkörper 3d,
der Messer 6 aufweist. An den Grundkörper 3d schließt
sich ein Schaft 5 an.
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Der
Schaft 5 weist einen Hohlraum 10 auf, durch den
Kühlmittel an den als Messerträger ausgeführten
Grundkörper 3d gelangen kann. Über Durchführungen 11,
die sich zwischen dem Hohlraum 10 und den Zwischenräumen
zwischen den Messern 6 erstrecken und welche als Bohrungen
ausgeführt sind, kann das Kühlmittel zu den Messern 6 gelangen.
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Die
direkte Applikation von Kühlmittel auf die Messer 6 sorgt
für eine hohe Wirksamkeit hinsichtlich Kühlung
und Schmierung beim Schneidvorgang, da ein sicherer Zugang des Kühlmittels
zu den Schneiden, den Seitenkanten 7, 8 der Messer 6,
gewährleistet ist. Im Ergebnis entsteht eine erhöhte
Schnittqualität, da sich kaum Späne zwischen den
Schneiden und dem Werkstück verklemmen können,
und eine erhöhte Standzeit der Messer 6, da Kühlung
und Schmierung optimal und damit Verschleißerscheinungen
minimiert sind.
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5 zeigt
schematisch eine perspektivische Darstellung des Fräswerkzeugs 1d aus 4. Vom
Grundkörper 3d stehen radial die Messer 6 ab, die
die beiden Seitenkanten 7 und 8 sowie die Kopfschneide 9 und
die Kopfradien 10 aufweisen. Zwischen den Messern 6 befinden
sich die Durchführungen 11, durch die das Kühl-
und Schmiermittel aus dem Hohlraum des Schaftes 5 auf die
Messer 6 gelangt.
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Der
Schaft 5 ist mit dem Grundkörper 3d fest verbunden,
sodass das Fräswerkzeug 1d beispielsweise auch
für Werkzeugaufnahmen mit Schaftaufnahme geeignet ist.
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6 zeigt
schematisch eine geschnittene Seitenansicht eines Fräswerkzeugs 1e mit
einer konkaven Seitenkante 8' gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine
mittig eingebrachte Bohrung 17 stellt eine Aufnahme des Fräswerkzeugs 1e dar,
mit der es beispielsweise auf einer Werkzeugaufnahme befestigt wird.
Zur Übertragung des Antriebmoments der Werkzeugmaschine auf
das Fräswerkzeug 1e dienen weiterhin Nuten 18, die
Nutensteine aufnehmen.
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In
der Schnittdarstellung ist weiterhin die Kegelstumpfform eines Grundkörpers 3e des
Fräswerkzeugs 1e sowie die Geometrie von Messern 6' zu
erkennen, die durch ihre Form ein Schnittprofil 14' des Fräswerkzeugs 1e bilden,
das in dieser Ausführungsform die Herstellung balliger
Zahnflanken ermöglicht. Zum Schnittprofil 14' tragen
eine Seitenkante 7, die nicht geradlinige, konkav ausgeführte
Seitenkante 8' sowie eine Kopfschneide 12 der
Messer 6' bei. Die Kopfschneide 12 geht über
Kopfradien 13 in die Seitenkanten 7, 8' über.
Die Messer 6' kommen nacheinander in Eingriff und nehmen
damit jeweils kurze Späne vom zu bearbeitenden Werkstück
ab.
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7 zeigt
schematisch eine perspektivische Ansicht eines Schleifwerkzeugs 2 zum
Verzahnen mit einem ring- oder scheibenförmigen Grundkörper 4 gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf
dem Grundkörper 4 ist ein Schleifmittel 16 aufgebracht.
Durch das Schleifmittel 16 wird eine Hartbearbeitung möglich.
Ein bereits gehärtetes Werkstück kann somit verzahnt
werden. Im Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 4 mit
CBN als Schleifmittel 16 belegt.
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Da
sich die Kinematik der CNC-Maschine und die Werkzeuggrundform zwischen
Weich- und Hartbearbeitung im Grundsatz nicht unterscheiden, sind
beide Bearbeitungsverfahren möglich. Deshalb weist auch
das Schleifwerkzeug 2 ein Schleifprofil 15 auf,
das dem des Schnittprofils 14 des Fräswerkzeugs 1 (1a bis 1e)
der 1 bis 6 entspricht. Das Schleifwerkzeug 2 weist
dazu eine Seitenfläche 19 auf, die über
einen Kopfradius 21 in eine Kopffläche 20 übergeht.
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Das
Schleifwerkzeug 2 ist ebenso wie das Fräswerkzeug 1 kegelstumpfförmig
und bildet damit ebenso ein unsymmetrisches Profil, das Schleifprofil 15 aus,
wodurch es dieselben universellen Einsatzmöglichkeiten
wie das Fräswerkzeug 1 für die Weichbearbeitung
bietet. Die kreisförmige Ausbildung des Grundkörpers 4 resultiert
auch beim Schleifwerkzeug 2 aus der erforderlichen Aufnahmemöglichkeit
auf der Werkzeugaufnahme, wozu zentral in dem Schleifwerkzeug 2 eine
Bohrung 17 eingebracht ist. Die Bohrung 17 weist
zusätzlich zwei Nuten 18 auf, die Nutensteine
aufnehmen, die ebenfalls auf der Werkzeugaufnahme angebracht sind.
Der Grundkörper 4 bietet im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
hohe Festigkeit bei der Übertragung des Drehmoments von
der Werkzeugmaschine über die Werkzeugaufnahme auf das
Schleifwerkzeug 2, wodurch hohe Bearbeitungskräfte übertragbar
sind.
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Unter
Verzicht auf Spezialwerkzeuge können mit dem erfindungsgemäßen
Schleifwerkzeug 2 alle in der Praxis angewendeten Zahnlängsformen
auf universellen 5-Achs-CNC-Maschinen hergestellt werden, wobei
ein relativ einfaches und kostengünstiges Verzahnungswerkzeug
zum Einsatz kommt, das den Face-Milling-Prozess beziehungsweise
das Einzelteilverfahren anwendet. Zu den herstellbaren Zahnlängsformen
gehören der Kreisbogen, die Evolvente und die Epizykloide.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0004]