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Wälz- und Profilfräser, insbesondere Zahnradabwälzfräser sowie Gewindebohrer
und Schneideisen, bei denen die Hinterarbeitung der Zähne durch spanlose Verformung
erzeugt ist Die Erfindung betrifft Wälz- und Profilfräser; insbesondere Zahnradwälzfräser
sowie Gewindebohrer und Schneideisen, bei denen die Hinterarbeitung der Zähne durch
spanl!ose Verformung erzeugt ist, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Fräser
dieser Art sind bekannt. Beispielsweise wurden an scheibenförmigen Fräsern die Zähne
am Umfange mit einer Preßvorrichtung eingepreßt, um die Herstellung zu vereinfachen
und Ersparnisse an den hochwertigen Werkstoffen, aus welchen die Fräserzähne bestehen,
zu erzielen.
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Um aber mit hinterarbeiteten Fräsern Arbeiten durchführen zu können,
welche hohen Anforderungen genügen, werden die Fräser heute meist hinterschliffen.
Dieses
Hinterschleifen geschieht auf Spezialmaschinen und wird j
e nach Art und Größe der Fräser und ihrer Teilung mit doppelkegligen Schleifscheiben,
hohlkegligen Schleifscheiben oder kegligen Fingerscheiben vorgenommen. Diese Schleifscheiben
sind klein und empfindlich, insbesondere bei der Herstellung von Fräsern mit kleiner
Teilung. Sie müssen ja den Hinterschliff jedes einzelnen Fräserzahnes auszuführen
gestatten, ohne daß sie den nächstfolgenden Zahn beschädigen, wie dies größere Schleifscheiben
tun würden. Diese kleinen Schleifscheiben sind teuer in ihrer Herstellung und unterliegen
einer überaus starken Abnutzung. Ein weiterer Mangel der hinterschliffenen Fräser
ist noch der, daß die Entfernung der beim Schleifen auftretenden Unebenheiten an
den Flanken der fertiggeschliffenen Fräserzähne nicht mehr möglich ist.
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Es ist ferner eine nachstellbare Reibahle bekanntgeworden, deren Messer
an einem hülsenartigen Werkzeugkörper befestigt sind, der einen im Innern angeordneten
axial verschiebbaren kegligen Ausdehnungskörper in einzelnen in Richtung der Verlängerung
der Messer nach der Mitte zu liegenden Mantellinien berührt, wobei die Berührung
in Richtung der Verlängerung der Schneidkanten der Messer erfolgt, wodurch sich
mit der Durchmesseränderung auch die Brustwinkel der Messer ändern. Auch dieses
Werkzeug bringt lediglich eine Einsparung an teurem Schneidstahl, aber keine Verbesserung
der Güte der einzelnen Zähne mit sich, so daß die bearbeiteten Oberflächen nicht
besser ausfallen als beim Arbeiten mit normalen Werkzeugen.
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Alle diese Mängel werden durch den erfindungsgemäßen Fräser vermieden,
der die Möglichkeit bietet, Arbeiten von bisher unerreichbarer Güte herzustellen.
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Bei dem Wälz- und Profilfräser, insbesondere Zahnradwälzfräser sowie
Gewindebohrer und Schneideisen nach der Erfindung, sind die Zähne als in ihren Umfangsflächen
radial geformte Zahnsegmente ausgebildet und auf einem weichen Zylinder befestigt,
dessen Form sich der Form eines in ihm angeordneten, der Segmentzahl entsprechend
polygonartigen harten Tragkörper anpaßt.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen eines solchen Fräsers wird erfindungsgemäß
das Zahnprofil in einen harten oder härtbaren ringförmigen Körper vorzugsweise eingeschliffen,
der mit dem weichen, nicht härtbaren Zylinder fest verbunden ist, in dem derTragkörper
eingepreit ist, sodann wird der Profilkörper durch etwa axial verlaufende, bis mindestens
auf den Tragzylinder reichende Nuten (Spannuten) in die einzelnen Segmente zerlegt,
und schließlich wird der Tragzylinder an diesen frei liegenden Stellen bis zur gleichmäßigen
Anlage auf dem Tragkörper angepreit, wodurch die gleiche Hinterarbeitung der Zähne
erreicht wird.
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Die Herstellung eines erfindungsgemäßen I# räsers soll im folgenden
an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.
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1. Ein gedrehter Schneidring i aus Stahl (Fig. i) wird auf einen Trägerring
2 aus einem nicht härtbaren Material, z. B. Kupfer, mittels eines Hartlotes aufgelötet
oder geschweißt und gehärtet.
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2. Der Trägerring 2 wird ausgedreht und ein 1'olcgoii 3 eingepreit.
Eine zweckmäßige Form des Polygons, die sich praktisch bewährt hat, ist in Fig.
i dargestellt.
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3. Der entstehende Körper wird auf einen Normaldorn aufgenommen, und
die seitlichen Flächen und der Außendurchmesser werden geschliffen.
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.4. Das Profil wird in den gehärteten Außenring eingeschliffen. Dabei
l:.#nrien ohne weiteres Schleifscheiben mit größerem Durchmesser verwendet werden,
da ein Hinterschleifen nicht stattfindet. Diese Schleifscheiben sind verhältnismäßig
billig und schleifen auch z. B. die Profile für kleinsten 1lodul mit der erforderlichen
Genauigkeit.
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Wird auf besonders glatte Oberfläche der verzahnten Räder Wert gelegt,
was z. B. bei kleinen Zahnrädern für Triebswerkteile der Fall ist, so wird nun das
Profil des Fräsers noch durch Läppen feinst bearbeitet. Die Flanken der später aus
diesem Profil herausgearbeiteten Fräserzähne erhalten auf diese Weise eine Oberflächengüte,
die nach keinem der bis jetzt bekannten Verfahren auch nur annähernd zu erreichen
war.
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6. Nun werden Spannuten eingeschliffen, so daß die einzelnen Fräserzähne
entstehen. Das Einschleifen der Spannuten geschieht so, daß der gehärtete Außenring
bis auf den Trägerring durchgeschliffen wird.
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7. Mit Hilfe einer in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung werden die
einzelnen Profilsegmenteeingezogen. Ring d.wird ingeeigneter Weise, z. B. durch
eine Schraubenspindel, immer mehr in Ring 5 hineingezogen und bewirkt, daß unter
Vermittlung der Keile 6 der Trägerring derart deformiert wird, daß die in Fig. 3
dargestellte Form entsteht. Das nicht härtbare Material hält eine solche Formänderung
ohne weiteres aus, und man erreicht also den Hinterschliff 7 mit einer Genauigkeit,
die nur von der genauen Ausführung der Einziehvorrichtung abhängig ist.
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B. Nach dem Scharfschleifen und Läppen der Zahnbrust ist das Werkzeug
gebrauchsfertig. Will man die Schleifarbeit abkürzen, so kann man gegebenenfalls
auch einen Teil der spanabhebenden Bearbeitung des Profilringes i vor dem Aufziehen
und Härten durch Vordrehen
oder Vörfräsen vorwegnehmen. Die in Fig.
2 gezeichnete Einziehvorrichtung kann selbstverständlich durch irgendwelche andere
Vorrichtungen, die dieselben Wirkungen erzielen, ' ersetzt werden.
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Der Fräser nach der Erfindung zeigt gegenüber den bekannten folgende
bedeutende Vorteile: Die zur Herstellung der Fräser erforderlichen Arbeitszeiten
sind wesentlich geringer. Die zum Schleifen des Profils erforderliche Zeit beträgt
wenige Minuten gegenüber mehreren Stunden beim alten Verfahren des Hinterschleifens.
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Die Oberflächen der Flanken der Fräserzähne und daher auch die Oberflächen
der verzahnten Räder oder erzeugten Profile sind wesentlich besser als die Oberflächen
der Verzahnungen, welche mit den besten geschliffenen Fräsern herstellbar sind.
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Die Zähnezahlen der Fräser können ungefähr um 25 % erhöht werden.
Dadurch wird eine bessere Einhüllung der Zahnflanken, die vor allem bei kleinen
zu schneidenden Zähnezahlen von Bedeutung ist, erreicht.
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Es können auch Fräser mit kleinstem Modul, z. B. ungefähr o, r, geschliffen
werden. Auch die mit diesen kleinen Fräsern hergestellten Zähne zeigen eine hervorragende
Oberflächengüte, wie sie durch mikroskopische Betrachtung und sorgfältige Messungen
beim Laufen dieser Räder feststellen läßt.
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Die Kosten eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Fräsers betragen nur ungefähr die Hälfte derjenigen eines Fräsers mit hinterschliffenen
Flanken. Diese bedeutende Kostenermäßigung ist sowohl auf Ersparnisse an teurem,
hochwertigem Werkzeugstahl als auch auf die wesentlich geringere Arbeitszeit, die
für die Herstellung aufgewendet werden muß, zurückzuführen. Da die auf dem Trägerring
aufgelöteten bzw. aufgeschweißten Zähne über ihre ganze Länge das richtige Profil
aufweisen, können sie bis zum Segmentende ausgenutzt werden: Die erfindungsgemäßen
Fräser sind zu allen Verzahnungs- und Profilierungsarbeiten ohne Einschränkung anwendbar.
Stirnräder, Spindel- und Schneckenräder und Profile jeder Art können mit einer solchen
Genauigkeit hergestellt werden, daß volle Austauschharkeit der erzeugten verzahnten
Körper gewährleistet ist. Die höhere Zahnzahl des Fräsers erlaubt größeren Vorschub
sowie höhere Schnittgeschwindigkeit und damit eine Leistungssteigerung bei gleichzeitiger
Verbesserung der Güte der erzeugten Verzahnungen.