DE3211727A1

DE3211727A1 - Werkzeug zur zerspanenden bearbeitung von zahnflanken

Info

Publication number: DE3211727A1
Application number: DE19823211727
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.sc.techn. 8968 Mutschellen Bloch; Rudolf Fischer; Roman Dipl.-Ing. 8954 Geroldswil Schwaighofer
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-08-11
Also published as: GB2114033A; IT8319254A0; US4720220A; CH655880A5; GB8302607D0; DE3211727C2; GB2114033B; JPS58132417A; SU1412597A3; IT1160476B

Description

Maag-Zahnräder & -Maschinen Aktiengesellschaft, Zürich, (Schweiz)

Case 82-302

Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung von Zahnflanken

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung von Zahnflanken eines vorverzahnten, gehärteten Werkstücks, mit mindestens einem Schneidplattenhalter und mindestens einer daran befestigten Schneidplatte, die eine Unterlage, insbesondere aus Hartmetall, und eine aufgesinterte Auflageschicht aus hochhartem, polykristallinen Schneidstoff, insbesondere kubischem Bornitrid aufweist und eine Spanfläche sowie eine Freifläche bildet.

Aus der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb" 114 (1981) 1, Seiten 45 bis 49 sind Schneidplatten bekannt, die aus einer Hartmetallunterlage von 4,76mm Dicke und einer unter hohem Druck und hoher Temperatur aufgesinterten Auflage-

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schicht aus kubischem Bornitrid von 0,89iran Dicke bestehen. Diese Schneidplatten sind mit Erfolg zum Drehen gehärteter Stähle eingesetzt worden, wobei sie in einem Klemmhalter derart eingespannt waren, daß die Oberfläche der Auflageschicht aus kubischem Bornitrid die Spanfläche bildete und sich eine Werkzeuggeometrie mit negativem Spanwinkel von -6° ergab.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß sich solche Schneidplatten auch zur zerspanenden Bearbeitung von Zahnflanken, insbesondere gehärteten Zahnflanken eignen. Allerdings vergrößert die dabei unvermeidliche intermittierende Einwirkung des Werkzeugs auf das Werkstück die Gefahr, daß die aufgesinterte Auflageschicht an den Schneidkanten ausbröckelt. Aus diesem Grund und wegen der allgemein hohen Anforderungen an die Oberflächengüte von Zahnflanken, insbesondere gehärteten Zahnflanken, die anschließend nicht mehr geschliffen werden, muß besonders darauf geächtet werden, daß die Schneidplatten durch rechtzeitiges Nachschleifen scharf gehalten werden. Dabei muß jedoch dafür gesorgt werden, daß das Werkzeugprofil, das für die Bearbeitung von Zahnflanken im allgemeinen einer Zahnstange oder einem einzelnen Zahn oder einer einzelnen Zahnflanke einer Zahnstange entspricht, möglichst genau erhalten bleibt, weshalb es allgemein üblich ist. Werkzeuge zur zerspanenden Bearbeitung von Zahnflanken nur an ihren Spanflächen nachzuschleifen. Wenn jedoch die Schneidplatten in der üblichen Weise derart angeordnet sind, daß ihre aufgesinterte Auflageschicht die Spanfläche bildet, sind zum Nachschleifen dieser Spanfläche besondere Erfahrungen und Vorrichtungen erforderlich, die nur in Spezialbetrieben verfügbar sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Werkzeuge der eingangs beschriebenen Gattung derart zu gestalten,

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daß sie sich ohne besonderen Aufwand und im wesentlichen mit den Kenntnissen und Vorrichtungen scharf halten lassen, die in Betrieben der Verzahnungstechnik im allgemeinen vorhanden sind.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede einzelne Schneidplatte am Schneidplattenhalter in bezug auf die Richtung der vorgesehenen Schnittbewegung derart angeordnet ist, daß die Oberfläche der Auflageschicht die Freifläche bildet und eine Stirnfläche der Auflageschicht in der Spanfläche liegt.

Damit wird erreicht, daß die Spanfläche in gleicher Weise nachgeschliffen werden kann wie bei Werkzeugen, die beispielsweise aus gehärtetem Stahl bestehen und nicht mit einer Auflageschicht versehen sind.

Für die gleichzeitige Fein- oder Feinstbearbeitung der einander zugewandten Zahnflanken zweier benachbarter Zähne eines Werkstücks im Abwälzverfahren sind bei einer Weiterbildung der Erfindung Schneidplatten paarweise schräg zu- ' einander mit voneinander abgewandten Auflageschichten zu einer Form zusammengefügt, die derjenigen eines Zahnstangenzahnes entspricht. Werkzeuge gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung können wahlweise als Hobelwerkzeuge oder als Fräswerkzeuge ausgestaltet sein; in beiden Fällen läßt sich das Bezugsprofil der zu erzeugenden Verzahnung mit den paarweise zusammengefügten Schneidflächen nachbilden.

Wenn aber gleichzeitig zwei voneinander abgewandte Zahnflanken eines Werkstücks im Abwälzverfahren fein- oder feinstbearbeitet werden sollen, ist es zweckmäßig, wenn Schneidplatten paarweise schräg zueinander mit einander · zugewandten aufgesinterten Schichten an zwei gleichachsig angeordneten Scheiben befestigt sind.

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Zur Fein- oder Peinstbearbeitung jeweils einer Zahnflanke im Abwälzverfahren eignet sich auch ein Werkzeug, bei dem erfindungsgemäß Schneidplatten am Rand einer tellerförmigen Scheibe derart angeordnet sind, daß die Oberflächen der Auflageschichten Stirnflächenabschnitte des Werkzeugs bilden. Ein solches Werkzeug ähnelt in seiner Gestalt einer zum Schleifen von Zahnflanken im Teilwälzverfahren üblichen tellerförmigen Schleifscheibe. In entsprechender Weise wie solche Schleifscheiben lassen sich auch Werkzeuge der zuletzt beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltung paarweise einsetzen, um jeweils zwei einander zugewandte oder voneinander abgewandte Zahnflanken fein- oder feinstzubearbeiten.

Bei einem Werkzeug der zuletzt beschriebenen Ausführungsform sind die Schneidplatten vorzugsweise an je einem an der tellerförmigen Scheibe vorspringend ausgebildeten Schneidplattenhalter mit je einer Schraube befestigt, die sich im rechten Winkel zur Oberfläche der aufgesinterten Schicht durch die Schneidplatte hindurcherstreckt. Durch die Gestaltung der Schneidplattenhalter lassen sich Span- und Freiwinkel bei Verwendung planparalleler Schneidplatten ein für allemal festlegen.

Mit einem tellerförmigen Werkzeug der im Vorstehenden beschriebenen Ausgestaltung lassen sich Zahnflanken in der Weise fein- oder feinstbearbeiten, daß die tellerförmige Scheibe mit einer Drehzahl angetrieben wird, bei der die mittlere Umfangsgeschwindigkeit der Schneidplatten 10 bis 50 m/s, vorzugsweise 30 m/s beträgt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: Fig.l eine Schrägansicht eines Werkzeugs zum Hobeln von Verzahnungen,

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Fig.2 eine Schrägansicht einer Gruppe von Werkzeugen gemäß Fig.l beim Hobeln eines Zahnrades im Teilwälzverfahren ,

Fig.3 eine Schrägansicht eines Werkzeugs zum Fräsen von Zahnrädern im Teilwälzverfahren,

Fig.4 die Draufsicht desselben Werkzeugs,

Fig.5 eine Schrägansicht von Teilen einer Zahnradfräsmaschine mit zwei scheibenartigen Werkzeugen beim Fräsen zweier Zahnflanken eines Zahnrades,

Fig.6 die Draufsicht eines schleifscheibenartigen Werkzeugs, und

Fig.7 den Schnitt VII-VII in Fig.6.

Das in Fig.l dargestellte VJerkzeug hat einen Schaft 10, dessen eines Ende als Schneidplattenhalter 12 mit zwei Plattensitzen 14 ausgebildet ist. In die beiden Plattensitze 14 ist je eine Schneidplatte 16 eingelötet. Jede der beiden Schneidplatten 16 besteht aus einer Unterlage 18 von etwa 4 bis 6mm Dicke und einer auf diese aufgesinterten Auflageschicht 20 von etwa 0,8 bis 1,0mm Dicke. Die Unterlage 18 besteht aus Hartmetall wie Wolfram-Carbid, die Auflageschicht aus kubischem Bornitrid (CBN).

Die Oberfläche der Auflageschicht 20 jeder der beiden Schneidplatten 16 ist eben und bildet eine Freifläche 22, die sich an eine Hauptschneidkante 24 anschließt. Eine der Schmalseiten der Auflageschicht 20 jeder der beiden Schneidplatten 16 ist Bestandteil einer Spanfläche 26, die im wesentlichen von der Unterlage 18 der betreffenden Schneidplatte 16 gebildet wird. Die Spanflächen 26 sind in üblicher Weise eben oder leicht gewölbt derart geschliffen, daß sich ausgehend von den beiden Hauptschneidkanten 24 des dargestellten Werkzeugs jeweils ein negativer oder ein positiver Spanwinkel ergibt.

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Gemäß Fig.2 lassen sich mehrere, beispielsweise drei Werkzeuge der in Fig.l dargestellten Gestaltung mittels einer Spannvorrichtung 28 zu einem zahnstangenartigen Hobelkamm zusammenspannen, mit dem sich ein Werkstück W in Form eines Zahnrades oder Zahnsegments im Teilwälzverfahren hobeln läßt.

Das in Fig.3 und 4 dargestellte Werkzeug hat als tragenden Haupteil eine Scheibe 30, an der mehrere Schneidplattenhalter 32 in gleichmäßigen Winkelabständen auswechselbar befestigt sind. Die Scheidplattenhalter 32 sind ähnlich wie die Schneidplattenhalter 12 in Fig.l und 2 gestaltet und weisen wie diese je zwei Plattensitze 14 auf, in die je eine Schneidplatte 16 eingelötet ist. Die Schneidplatten 16 sind als solche ebenso wie bei den Werkzeugen gemäß Fig.l und 2 gestaltet und sind wiederum so angeordnet, daß sie mit ihrer aufgesinterten Auflageschicht 20 je eine Freifläche 22 bilden, während die angrenzende Spanfläche 26 nur einen schmalen Randabschnitt der Auflageschicht 20 enthält und im übrigen von der Unterlage 18 der betreffenden Schneidplatte 16 gebildet ist.

Die Schneidplattenhalter 32 sind gemäß Fig.3 und 4 in je einer Aussparung 34 der Scheibe 30 mit einem Keil 36 festgeklemmt, der mittels einer ihn durchdringenden Schraube 38 annähernd radial zur Scheibe 30 festgezogen ist.

Gemäß Fig.5 sind zwei Scheiben 40 in einstellbarem axialen Abstand auf einer gemeinsamen Welle 42 befestigt, die in einem Sbhlitten 44 einer Zahnradbearbeitungsmaschine gelagert und von einem Motor 46 über ein mehrstufiges Getriebe 48 antreibbar ist. Die beiden Scheiben 40 in Fig.5 sind ähnlich wie die Scheibe 30 in Fig.3 und 4 mit Schneidplatten 16 bestückt, die in gleichmäßigen Winkelabständen auswechselbar befestigt sind. Die Schneidplatten 16 sina

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jedoch an jeder einzelnen Scheibe 40 gemäß Fig.5 nur einseitig angeordnet; auch hier bildet aber die Oberfläche der aufgesinterten Auflageschicht 20 jeder einzelnen Schneidplatte 16 eine Freifläche 22. Die Freiflächen 22 der Schneidplatten 16 an beiden Fräserscheiben 40 liegen einander paarweise gegenüber, so daß gleichzeitig zwei voneinander abgewandte Zahnflanken eines Werkstücks W bearbeitet werden können.

Schließlich ist in Fig.6 und 7 eine tellerförmige Scheibe 50 dargestellt, an deren äußerem Rand zahlreiche Schneidplattenhalter 52, von denen nur drei dargestellt sind, in gleichmäßigen Winkelabständen einstückig ausgebildet sind. In jeden Schneidplattenhalter 52 ist ein Plattensitz 54 eingearbeitet, der eine Schneidplatte 16 aufnimmt. Die Schneidplatten 16 sind mit je einer.Schraube 56 am zugehörigen Schneidplattenhalter 52 befestigt. Auch hier sind die Schneidplatten 16 so angeordnet, daß die Oberfläche ihrer aufgesinterten Auflageschicht 20 die Freifläche 22 bildet. Jede der Schrauben 56 ist ausgehend von der Freifläche 22 und im rechten Winkel zu dieser durch die zugehörige Schneidplatte 16 hindurchgesteckt.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche :

( l.iWerkzeug zur zerspanenden Bearbeitung von Zahnflankeh eines vorverzahnten, gehärteten Werkstücks, mit mindestens einem Schneidplattenhalter (12;32;52) und mindestens einer daran befestigten Schneidplatte (16) , die eine Unterlage (18), insbesondere aus Hartmetall, und eine aufgesinterte Auflageschicht (20) aus hochhartem, polykristallinem Schneidstoff, insbesondere kubischem Bornitrid, aufweist, und eine Spanfläche (26) sowie eine Freifläche (22) bildet, ·

dadurch gekennzeichnet , daß jede einzelne Schneidplatte (16) am Schneidplattenhalter (12;32;52) in bezug auf die Richtung der vorgesehenen Schnittbewegung derart angeordnet ist, daß die Oberfläche der Auflageschicht (20) die Freifläche (22) bildet und eine Stirnfläche der Auflageschicht (20) in der Spanfläche

(26) liegt.
2. Werkzeug'nach Anspruch 1 zur gleichzeitigen Fein- oder Feinstbearbeitung der einander zugewandten Zahnflanken zweier benachbarter Zähne eines Werkstücks im Abwälzverfahren,

dadurch gekennzeichnet , daß Schneidplatten (16) paarweise schräg zueinander mit von-' einander abgewandten Auflageschichten (20) zu einer Form zusammengefügt sind, die derjenigen eines Zahnstangenzahnes entspricht.

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3. Werkzeug nach Anspruch 1 zur gleichzeitigen Schrupp- und/oder Fein- und/oder Feinstbearbeitung von Zahnflanken mehrerer benachbarter Zähne eines vorverzahnten Werkstücks im Abwälzverfahren,

dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Schneidplattenpaare derart nebeneinander angeordnet sind, daß sie ein zahnstangenförmiges Werkzeug bilden.
4. Werkzeug nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Schneidplattenpaare auf je einem Schneidplattenhalter (32) befestigt und mit diesen am Umfang einer Scheibe (30) derart angeordnet sind, daß die von den Schnittlinien der Spanflächen (26) mit den Freiflächen (22) gebildeten Hauptschneiden (24) jedes Schneidplattenpaars zumindest annähernd in einer in bezug auf die Scheibe (30) axialen Ebene liegen.
5. Werkzeug nach Anspruch 1 zur gleichzeitigen Fein- oder Feinstbearbeitung zweier voneinander abgewandter Zahnflanken eines Werkstücks im Abwälzverfahren, dadurch gekennzeichnet , daß Schneidplatten (16) paarweise schräg zueinander mit einander zugewandten Auflageschichten (20) an zwei gleichachsig angeordneten Scheiben (40) befestigt sind.
6. Werkzeug nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptschneiden (24) der Schneidplatten (16) in einer zur Achse der zugehörigen Scheibe (40) normalen Ebene liegen.
7. Werkzeug nach Anspruch 1 zur Fein- oder Feinstbearbeitung jeweils einer Zahnflanke im Abwälzverfahren, dadurch gekennzeichnet , daß

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mehrere Schneidplatten (16) am Rand einer tellerförmigen Scheibe (50) derart angeordnet sind, daß die Oberflächen der Auflageschichten (20) Stirnflächenabschnitte des Werkzeugs bilden.
8. Werkzeug nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß die Schneidplatten (16) an je einem an der tellerförmigen Scheibe (50) vorspringend ausgebildeten Schneidplattenhalter (52) mit je einer Schraube (56) befestigt sind, die sich im rechten Winkel zur Oberfläche der Auflageschicht (20) durch die Schneidplatte (16) hindurcherstreckt.
9. Wälzverfahren zur Fein- oder Feinstbearbeiten von Zahnflanken mit einem Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die tellerförmige Scheibe (50) mit einer Drehzahl angetrieben wird, bei der die mittlere Umfangsgeschwindigkeit der Schneidplatten 10 bis 50 m/s, vorzugsweise 30 m/s beträgt.