DE3202695A1

DE3202695A1 - Werkzeug zur herstellung von aussenprofilen

Info

Publication number: DE3202695A1
Application number: DE19823202695
Authority: DE
Inventors: Manfred 8630 Coburg Lorenz
Original assignee: KAPP AND CO WERKZEUGMASCHINENFABRIK; KAPP AND CO
Current assignee: KAPP AND CO WERKZEUGMASCHINENFABRIK; KAPP AND CO
Priority date: 1982-01-28
Filing date: 1982-01-28
Publication date: 1983-08-04
Also published as: JPS58132418A; GB8301870D0; CH658619A5; FR2521048A1; IT1161003B; IT8319288A0; GB2113584A; DD207171A5

Description

or PL inc. AL-lX STENG ER

Kjiser-Friedrich-Ring 70 Of DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DÜSSELDORF 11 DIPL.-ING. H E I N Z J. RING

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

unser zeichen: 22 520 ^Datum: 2 7. Jan .19 8 2

Kapp & Co.Werkzeugmaschinenfabrik, Callenberger Str.52-58

8630 Coburg

Werkzeug zur Herstellung von Außenprofilformen

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 Außenprofilformen besitzt das Werkzeug ein- oder mehrgängig ausgebildete Schneckengänge, deren Oberfläche durch eine Vielzahl von Schleifkristallen gebildet ist»

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 Wälzfräsmaschine 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 Wälzschleifen auf einer Wälzschleifmaschine entspricht dem Bewegungsablauf des Wälzfräsen. Als Werkzeug findet eine keramische Schleifscheibe mit zahnstangenförmigem Bezugsprofil Verwendung» Der ebenfalls auf einer Wälzschleifmaschine durchgeführte Bewegungsablauf des Teilwälzschleifen entspricht dem Wälzhobeln. Als Werkzeuge werden entweder trapezförmige Doppelkegel- oder geradflankige Tellerschleifscheiben aus keramischem Material verwendet., Schließlich können gerade oder schräge

Telefon (02 17) 57 21.11 · Telex: 85 88 429 pale d · Telegrammadresse: Rheinpatent · Postscheckkonto Köln (BLZ 370100 50) 227610 - 503

ί. \J

Außenprofilformen auch durch Formschleifen, beispielsweise auf einer Zahnformsehleifmaschine hergestellt werden. In diesem Fall entspricht der Bewegungsablauf dem des Pormfräsens 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 Nachteil 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 Unfälle durch berstende Werkzeuge zu verhindern. Beim Teilwälzschleifen werden mit den trapezförmigen Doppelkegel- oder Tellerschleifscheiben Werkzeuge verwendet, deren Kontaktfläche mit dem Werkstück relativ klein ist» Neben 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 Wälzschleifens 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

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,

£- \J \J

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 Bohrnitrid 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.

Durch das erfindungsgemäße Werkzeug lassen sich sowohl Weichbearbeitungen, die bisher mit Wälzfräsern ausgeführt worden sind, als auch Hartbearbeitungen zur Schaffung von Außenprofilformen auf derselben Werkzeugmaschine herstellen. Gegenüber dem bekannten Wälzfräsverfahren ergibt das erfindungsgemäße Werkzeug den Vorteil, daß die Schleifkristalle des superharten Werkstoffes einen kontinuierliehen 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 Schleifsehnecken entfallen bsi

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 m pro Sekunde angestrebt werden, so daß sich mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug sehr hohe Abtragleistungen auch bei der Hartbearbeitung erzielen lassen.

Mit dem erfindungsgemäßen 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 entfe-rnen 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 Abriehtvorgänge entfallen und daß wegen der hohen Verschleißfestigkeit auch Werkzeuge mit kleinerem Durchmesser verwendet werden können. Die erfindungsgemäßen Werkzeuge ergeben eine erhebliehe 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 Abriehtvorrichtungen 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 Abtragleistung eingesetzt werden und andererseits spezielle Abrichtvorrichtungen für das Werkzeug und Panzerungen des Bearbeitungsraumes der Maschine entfallen.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeuges dargestellt, und zwar zeigen:

Pig« I eine perspektivische Ansicht eines schneckenförmigen Werkzeuges zur Herstellung einer Außenverzahnung und

Pig, 2 den Teil einer Draufsicht des in Fig»l gezeigten Werkzeugs,

Pig. 3 Normalschnitt 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 mit einer gleichmäßgen Schicht 2 eines superharten Werkstoffes versehen. Als superharter Werkstoff wird insbesondere kubisch kristallines Bohrnitrid 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 o,o5o mm bis o,3oo mm betragen«

Bei der Verwendung des Werkzeuges, beispielsweise zur Herstellung eines mit einer Außenverzahnung versehenen Zahnrades 3 gemäß Pig.l, 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 Vorschübegeschwindigkeiten zugeordnet werden können» Durch die Verwendung eines superharten Werkstoffes als Beschichtung des Grundkörpers 1 entfallen Nachschleif- bzWoAbricht-Vorgänge. Wenn 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

Patentansprüche:

(l.)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, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Oberfläche der Schneckengänge eines stählernen Grundkörpers (1) mit einer gleichmäßigen Schicht (2) eines superharten Werkstoffes, insbesondere aus kubisch kristallinem Bohrnitrid oder Diamant versehen ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) des superharten Werkstoffes in an sich bekannter Weise galvanisch auf den Grundkörper (1) aufgebracht ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Stahl hergestellte Grundkörper (1) vor der galvanischen Beschichtung gehärtet ist.
4. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses sowohl für die Weichbearbeitung von Stahl als auch für die Hartbearbeitung verwendet wird.
5. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Schicht (2) in Abhängigkeit von der Größe der Kristalle des superharten Werkstoffs eine gleichmäßige Dicke von 0,050 mm bis o,3oo mm aufweist»