DE2301312C2

DE2301312C2 - Verfahren zur Herstellung eines profilierten Honwerkzeugs

Info

Publication number: DE2301312C2
Application number: DE2301312A
Authority: DE
Inventors: Masato Prof. Saka Ainoura
Original assignee: Kashifuji Tekkosho KK
Current assignee: Kashifuji Works Ltd
Priority date: 1973-01-11
Filing date: 1973-01-11
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE2304398A1; DE2301312A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines profilierten Honwerkzeugs, bei dem in eine Form, deren Innenfläche dem Umriß des Honwerkzeugs entspricht, lose Schleifmittelteilchen als eingeebnete Füllung sowie anschließend eine flüssige Kunststoff-Vergußmasse ohne Sctileifmittelteilchen eingebracht werden und dann der Forminhalt gehärtet wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 10 51683) werden die in die Form eingebrachten Schleifmittelteilenen verdichtet und wird dann die härtbare Kunststoff-Vergdßmasä·.' zum Ausfüllen von Hohlräumen zwischen den Schleifmittelteilchen von oben in die Form eingespritzt Weil die Form Entlüftungskanäle nur in ihrer unteren Abschlußplatte aufweist, schießt die oben zentral eingespritzte Kunststoff-Vergußmasse auf kürzestem Wege zur unteren Formabschlußplatte, so daß im Fall der Herstellung eines Honwerkzeugs mit einer Gestalt, die hinsichtlich der Formfüllung mit der Kunststoff-Vergußmasse problematisch ist, mit der Bildung von Lufteinschlüssen insbesondere im Außenumfangsbereich des Honwerkzeugs gerechnet werden muß, auch wenn in der DE-AS 10 51 683 eine gleichmäßige Verteilung der Schleifmittelteilchen in komplizierten Formen erwähnt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren verfügbar zu machen, mit dem sich hinsichtlich der Formfüllung mit der Kunststoff-Vergußmasse problematische Honwerkzeuge mit besonders guter Homogenität herstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelteilchen und die Kunststoff-Vergußmasse in eine Form zur Herstellung eines schneckenförmigen Honwerkzeugs eingebracht werden und daß die Form in steigendem Guß mit der Kunststoff-Vergußmasse gefüllt wird.

Durch den steigenden Guß hat die zwischen den zuvor eingebrachten Schleifmittelteilchen vorhandene Luft Gelegenheit, auch aus den schneckenförmigen Formbereichen nach oben zu entweichen, so daß die flüssige Kunststoff-Vergußmasse sämtliche Hohlräume zwischen den Schleifmittelteilchen ausfüllt. Somit ergibt sich ein schneckenförmiges Honwerkzeug mit besonders guter Homogenität und ohne Lufteinschlußräume, die sich beim Honen mit abgetragenen Teilchen zusetzen könnten. Überdies ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach und rationell durchführbar.

Aus der DD-PS 26 830 ist ein Verfahren zur Herstellung schneckenförmiger Honwerkzeuge bekannt, bei dem Schleifmittelteilchen in eine entsprechende Form eingebracht und in Richtung der Mittelachse des herzustellenden Honwerkzeugs gepreßt werden, woraufhin der Preßformling bei hoher Temperatur gebrannt wird. Auch durch das, überdies einaxiale. Pressen lassen sich im allgemeinen unregelmäßig verteilte Hohlräume zwischen den Schleifmittelteflchen

ίο nicht gänzlich vermeiden, so daß sich nicht ganz homogene Honwerkzeuge ergeben. Ein Ausfüllen der Hohlräume zwischen den Schleifmittelteilchen mit einer Kunststoff-Vergußmasse ist nicht beschrieben.

Bei der Erfindung finden als Schleifmittelteilchen

is günstigerweise Alundum (kristallisiertes Aluminiumoxid) oder Carborundum Verwendung. Eine besonders günstige Kunststoff-Vergußmasse besteht aus mindestens einer Polyurethankautschukkomponente und mindestens einem Epoxyharz, die als Mischung gemeinsam gehärtet werden. Diese Masse führt zu einer gewissen Flexibilität und federnden Nachgiebigkeit sowie einem hohen Abriebwiderstand des Honwerkzeugs. Der polymere Werkstoff hat günstigerweise eine Shore-Härte von 15 bis 75 und einen Elastizitätsmodul von 0,5 bis 70 · 10³ kp/cm². Vorzugsweise werden Honwerkzeuge hergestellt, deren Zahnprofil der erzeugenden Zahnstange bzw. Bezugszahnstange in der Normalebene entspricht.
Mit den erfindungsgemäß hergestellten Honwerkzeugen lassen sich Zahnräder, die beispielsweise durch Hobeln oder Fräsen hergestellt sind und/oder die geschliffen sind, einfach und wirksam feinbearbeiten, auch wenn es sich um Zahnräder aus harten Werkstoffen oder um gehärtete Zahnräder handelt Das

Yj Honen ergibt eine Verminderung der Rauhigkeit der Zahnoberflächen, eine Verbesserung des Zahnprofils, eine Verringerung der Teilungsfehler und eine Oberflächenverfestigung. Infolgedessen sind die gehonten Zahnräder für höhere Beiastungeu, geräuscharmen Betrieb, hohe Umfangsgeschwindigkeiten und hohe Lebensdauer geeignet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Herstellung eines Honwerkzeugs im Schnitt durch eine Form und einen Zuführbehälter für die Vergußmasse,

F i g. 2 in einer perspektivischen Darstellung das Honen mit dem Honwerkzeug,
F i g. 3A und 3B in graphischer Darstellung Teilungsfehler vor und nach dem Honen.

Die in F i g. 1 dargestellte Form besteht aus einem Boden 16, einem äußeren, ringförmigen Formteil 17 und einem inneren Formteil 18. Die Schleifmittelteilchen werden in den Hohlraum 19 der Form eingefüllt, und die Oberfläche der eingefüllten Teilchenmenge wird eingeebnet. Ein Behälter 20 steht mit dem Boden des Hohlraums 19 in Verbindung und wird mit einem flüssigen Polymerisatgemisch gefüllt. Man läßt das flüssige Polymerisatgemisch allmählich vom unteren Teil der Teilehen her zur Oberfläche der Teilchenmenge ansteigen. Anschließend wird der Forminhalt zusammen mit der Form erhitzt, um das Polymerisatgemisch zu härten.

Die Kunststoff-Vergußmasse ist günstigerweise eine Mischung aus 90 bis 20% eines flüssigen, bereits polymerisierten Vorprodukts zur Herstellung von Polyurethankautschuk bzw. eines Polyurethankautschuk-Vorpolymerisats und aus 10 bis 80% Epoxyharz,

gegebenenfalls gemeinsam gehärtet mit einem Härter vom Amin- oder Säureanhydridtyp. Die Polyurethankautschukkomponente bestimmt das Ausmaß der federnden Nachgiebigkeit des Honwerkzeugs, während die Epoxyharzkomponente härtesteigernd wirkt. Somit ergibt sich eine optimale Kombination von federnder Anpassungsfähigkeit und trotzdem ausreichender Steifheit des Honwerkzeugs; das Honwerkzeug muß nicht eine derart genaue Form wie bei ganz steifen Honwerkzeugen haben. Wenn das Honwerkzeug zum Honen von Zahnrädern aus vergleichsweise weichem Werkstoff, beispielsweise Bronze, bestimmt ist, kann der Anteil an Polyurethankautschukkomponente größer sein. Es kommt hinzu, daß die Polyurethankautschukkomponente einen mit der Verformungsgeschwindigkeit steigenden Elastizitätsmodul besitzt, so daß man das Honwerkzeug bei unterschiedlichen Drehzahlen als unterschiedlich hartes Werkzeug einsetzen kann.

Die Kunststoff-Vergußmasse hat eine hohe Adhäsion für die Schleifmittelteilchen, wobei bei einem hohen Anteil an Polyurethankautschukkomponente die Oberflächen der Schleifmitteltdlchen vorher zur Verbesserung der Adhäsion sehr dünn mit einem Epoxyharz überzogen worden sein können, und eine große Beständigkeit gegen das normalerweise beim Honen verwendete BearbeitungsöL Das Honwerkzeug bleibt auch nach längerem Einsatz scharf, hat einen hohen Abriebwiderstand und neigt nicht zum Verstopfen der schleifenden Fläche. Das Honwerkzeug läßt sich leicht und billig herstellen, und das Honen läßt sich mit dem Honwerkzeug sehr rasch durchführen.

In der nachfolgenden Tabelle I sind einige Honwerkzeuge mit ihren materialmäßigen Zusammensetzungen und Eigenschaften angegeben:

Tabelle I

Versuch Nr.

Zusammensetzung

Polyäther-Polyurethan- Vorpolymerisat Epoxyharz

Härter vom Amin-Typ Weichmacher Schleifmittelkörner WA Nr.

Schleifmittelkörner WA Nr.

Vol-% der Schleifmittelkörper

Eigenschuften nach dem Härten Zugfestigkeit (kg/cm²) Dehnung (%)
Shore-D-Härte Elastizitätsmodul (10³ kp/cm³) Streckgrenze (kp/cm²) (Kerb)Schlagzähigkeit (IZOD kg-cm/cm¹)

Ergebnis des Honversuchs Zustand der feinbearbeiteten Oberflächen

100	90	60	50	25	0	90	60	50	25	K)
0	10	40	50	75	100	10	40	50	75	CjO
U	13,8	22,2	25	32	45	13,8	22,2	25	32	O
0	0	0	0	0	10	0	0	0	0	U)
214	218	226	228	234	248	0	0	0	0	K)
0	0	0	0	0	0	269	278	282	289
35	35	35	35	35	35	40	40	40	40

215	186	395	561	675	860	149	307	43?	520
120	90	12,5	2,5	«0	«0	25	7,5	2,5	=0
22	26,5	36,0	42,5	60,0	82,5	24,0	34,0	39,0	46,5
0,32	0,65	4,65	30,4	58,9	76,7	1,03	7,74	37,8	63
_	-	1150	1270	1615	1920	-	780	869	1500
>30	>30	6,22	4,53	2,28	1,31	>30	4,72	2,99	2,36

schlecht

gut

schlecht

gut

23 Ol 312

Der in der Tabelle I genannte Härter ist 4,4'-Methylen-bis-(2-Chloranilin), der Weichmacher ist Dioctylphthalat und das Epoxyharz setzt sich aus flüssigem Epoxyharz und einem Kondensationsprodukt aus Epichlorhydrin und Bisphenol A zusammen. Die Schleifmittelteilchen sind weißes Alundum, und die ihnen zugeordneten Nummern zeigen die Teilchengröße im Siebmwt-an.

Fig.2 veranschaulicht ein Beispiel, wie mit dem Honwerkzeug gehont werden kann. Eine Welle 3 des schneckenförmigen bzw. schraubenförmigen Honwerkzeugs Γ wird von einem Motor 4 über einen Riementrieb 5 drehend angetrieben. Das zu honende Zahnrad 2' ist auf einer Welle 6 angeordnet, die zwischen Zentrierstiften 7a und Tb auf einem Tisch drehbar gelagert ist. Auf der Welle 6 ist eine Bremstrommel 9 befestigt, die mit einer durch ein Gewicht M angezogenen Bremsbacke 10 gebremst wird. Der Tisch 8 ist in «Jen durch die Pfeile χ angegebenen Richtungen um eine senkrechte Achse schwenkend verstellbar, um die Richtung der Gewindegänge des Honwerkzeugs Γ auf die Richtung der Zähne des Zahnrades 2' einstellen zu können oder bei schrägverzahnten Zahnrädern 2' dem Schrägverlauf der Zähne Rechnung tragen zu können.

Während des Honens wird der Tisch mittels eines nicht dargestellten Antriebs in Richtung des Pfeils y bewegt, woduich das Zahnrad 2' in Erstreckungsrichtung der Zähne verschoben wird.

Durch eine vertikale Bewegung entweder des Honwttkzeugs Γ oder des Tischs 8 werden das Honwerkzeug Γ und das Zahnrad 2' so weit in Eingriff gebracht, daß das Honwerkzeug einseitig Flankenkontakt hat, während auf der anderen Seite ein gewisses Flankenspiel verbleibt. Wenn die Zähne des Zahnrades 2' auf einer Flankenseite gehont sind, wird die Drehrichtung des Motors 4 umgestellt, woraufhin die anderen Zahnflanken gehont werden. Zusätzlich kann der Abstand zwischen der Achse des Honwerkzeugs Γ und der Achse des Zahnrads 2' in Vertikalrichtung periodisch, synchronisiert mit der Rotation des Honwerkzeugs 1', um kleine Beträge variiert werden, wodurch eine zusätzliche Relativbewegung zwischen dem Honwerkzeug 1' und dem Zahnrad 2' und damit ein noch effektiveres Honen erreicht wird. Die Bewegung des Tischs 8 in Richtung des Pfeils y ist so groß, daß die gesamte Zahnbreite überstrichen wird.

Statt in der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung kann das Honwerkzeug auch anstelle eines Zahnradfräsers in eine Universalzahnradfräsmaschine eingesetzt werden. Es stehen mindestens zwei oder drei Windungen des Honwerkzeugs Γ gleichzeitig mit einer gleichen Anzahl von Zähnen des Zahnrades 2' ständig in Berührung, so daß sich der Anpreßdruck auf die Erhebungen der Zahnoberflächen konzentriert Infolgedessen ist die spangebende Wirkung in diesen Bereichen am größten, wodurch die Teilungsgenauigkeit des zu honenden Zahnrades 2' erheblich verbessert wird Die Anzahl der wirksam werdenden Schleifmittelteilchen ist in der Nähe des Teilungspunktes groß und am Zahnkopf sowie am Zahnfuß klein. Auch der Anpreßdruck ist an den Punkten groß, so daß der Zahnkopf und der Zahnfuß

erheblich gehont werden. Somit kann die Wölbung längs des Zahnprofils durch Schaffung entsprechender Arbeitsbedingungen modifiziert werden. Bei dem elastischen Honwerkzeug 1' ist der Fuß steifer als der Kopf, so daß das Zahnrad 2' eher an den Zahnköpfen stärker als an den Zahnfüßen gehont wird. Dies ist günstig, da insbesondere bei abgeschreckten Zahnrädern die Zahnköpfe durch die Abschreckspannungen zum Anschwellen neigen.

Die in Tabelle I wiedergegebenen Versuche wurden mit der in Fig. 2 dargestellten Honvorrichtung durchgeführt. Das Honwerkzeug Γ hatte einen Normalmodul von 3 mm, einen Teilkreisdurchmesser von 100 mm, einen Kopfkreisdurchmesser von 107,2 mm, eine axiale Teilung von 9,43 mm, einen Pressungswinkel von 20°, einen Führungswinkel von 1°43'. Das Honwerkzeug 1' war als eingängige Rechts-Schnecke ausgebildet. Das Zahnrad 2' besaß 24 Zähne, einen Tcükrcisdürchnicsscr von 78 mm, einen Prcssungswinkel von 20", eine Zahnbreite von 50 mm und eine Brinellhärte nach dem Abschrecken von 380. Der Werkstoff des Zahnrades 2' hatte folgende Zusammensetzung: C 0,44 bis 0,50%, Si 0,15 bis 0,35%, Mn 0,60 bis 0,90%, P weniger als 0,030%, S weniger als 0,030%, Ni 1,60 bis 2,00%, Cr 0,60 bis 1,00%, Mo 0,15 bis 0,30%.

Mit einem Honwerkzeug Γ der Zusammensetzung 6 (reines Epoxyharz als Vergußmasse) erhält das Zahnrad 2' zwar ein sehr gutes Aussehen, wird jedoch in der Nähe der Wälzpunkte ziemlich stark gehont, während die Zahnköpfe und die Zahnfüße nur gering gehont werden. Mit einem Honwerkzeug Γ gemäß der Zusammensetzung 1 (reiner Polyurethankautschuk als Vergußmasse) wird das Zahnrad 2' zwar geglättet, aber praktisch nicht spangebend bearbeitet. Die anderen Zusammensetzungen ergeben zufriedenstellende Ergebnisse.

Bei Hon versuchen mit einem Honwerkzeug Γ der Zusammensetzung 4 wurden die in F i g. 3 dargestellten Ergebnisse erzielt. Die Werte sind folgende:

	vor/nach dem	Honen
	(μηι)	(μπι)
Zahnprofilfehler	13	4
Fehler des Zahnverlaufs	6	3
maximaler summierter	35	7
Teilungsfehler
maximaler einzelner	24	10
Teilungsfehler
maximale Teilungsschwankung	35	7

Man sieht, daß die Teilungsfehler, der Zahnprofilfehler und der Zahnverlaufsfehler wesentlich verringert worden sind. Auch die Rauhigkeit der Zahnoberfläche ist wesentlich verringert worden. Das Honen erforderte nur etwa 40 s, um den Zahnoberflächen eine spiegelähnliehe Beschaffenheit zu geben. Das Honwerkzeug verformt sich während des Honens elastisch, wodurch die Metallabtragungsfläche vergrößert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines profilierten Honwerkzeugs,, bei dem in eine Form, deren Innenfläche dem Umriß des Honwerkzeugs entspricht, lose Schleifmittelteflchen als eingeebnete Füllung sowie anschließend eine flüssige Kunststoff-Vergußmasse ohne Schleifmittelteilchen eingebracht werden und dann der Fonninhalt gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelteilchen und die Kunststoff-Vergußmasse in eine Form zur Herstellung eines schnekkenförmigen Honwerkzeugs eingebracht werden und daß die Form in steigendem Guß mit der Kunststoff-Vergußmasse gefüllt wird.