DE8915215U1 - Vorrichtung zum Herstellen von Profil-Werkstücken, insbesondere Zahnrädern - Google Patents

Description

5613/+II/bu

Roland Eckgold

Oberer Griff lenberc,- '&aacgr;2, ~600 Wuppertal 1

Vorrichtung zum Herstellen von Profil-Werkstücken,
insbesondere Zahnrädern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Herstellen von profilierten Werkstücken, insbesondere
Zahnrädern und Zahnwellen, aus unprofilierten Werkstück-Rohlingen.

Es ist bekannt, Zahnräder, Zahnwellen und sonstige Profil-Werkstücke mit in Profil-Längsrichtung verlaufenden Profilj rillen auf Fräsmaschinen herzustellen, wobei üblicherweise

j der Werkstück-Rohling relativ zu mindestens einem rotieren-

[ den Fräser bewegt und hierdurch die Profilrillen durch

j spanende Bearbeitung gebildet werden. Fräsmaschinen sind

sehr teure Vorrichtungen, und der gesamte Herstellungsvor- ! gang dauert -je nach Art des herzustellenden Werkstückes - < verhältnismäßig lang.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die besonders einfach und preiswert ist, und mit der Profil-Werkstücke besonders schnell, einfach unn damit insgesamt sehr wirtschaftlich hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Schneidwerkzeug mit einer Vielzahl von paketartig parallel zueinander angeordneten Schneidplatten erreicht, die jeweils sich in der Plattenebene erstreckende und über den Umfang des Werkstück-Rohlings verteilt angeordnete Schneidzähne aufweisen, wobei die Schneidzähne der einzelnen Schneidplatten jeweils in zur Plattenebene senkrechter Richtung voneinander beabstandet sowie in Richtung von zu schneidenden Profilrillen fluchtend angeordnet sind, und wobei die Schneidzähne der einzelnen Schneidplatten jeweils eine in der Plattenebene liegende Zahnquerschnittsfläche aufweisen, die - beginnend mit der in Bearbeitungsrichtung ersten Schneidplatte sukzessive jeweils um einen wirksamen, einen Teilquerschnitt der jeweiligen Profil-rille darstellenden Schneidquerschnitt bis zu einer bei der letzten Schneidplatte vorhandenen, dem Gesamtquerschnitt der jeweiligen Prof.1.1-rllle entsprechenden Zahnquerschnittsfläche zunimmt.

Dieses erfindungsgemäße Schneidwerkzeug ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Herstellung von Profil-Werkstücken, indem lediglich der jeweilige Werkstück-Rohling und das Schneidwerkzeug relativ zueinander in einer zu dan Schneidplatten senkrechten Richtung Insbesondere mittels einer geeigneten Preßeinrichtung verschoben werden. Hierdurch werden erfindungsgemäß die Profilrillen sukzessive über den Verschiebeweg hinweg durch spanabhebende Bearbeitung im Bereich der Schneidzähne der einzelnen Schneid-

platten "ausgeschnitten". Dabei eignet sich das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug für Werkstücke aus beliebigen Materialien, wobei lediglich eine Anpassung des von Schneidzahn zu Schneidzahn zunehmenden, jeweils wirksamen Schneidquerschnittes an die Härte des jeweiligen Materials erfolgt. So kann bei Kunststoff-Werkstücken der jeweils zunehmende Schneidquerschnitt natürlich größer gewählt werden als bei Werkstücken aus Metall.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Schneidzähne jeder Schneidplatte insbesondere radial nach innen in eine kreisfönnige Durchfuhröffnung und sind dabei gleichmäßig über den Außenumfang des Werkstück-Rohlings verteilt angeordnet. Diese Ausführung eignet sich zur Herstellung von Außenprofilen, insbesondere von außenverzahnten Zahnrädern und Zahnwellen, wobei ein Rohling mit kreisförmigem Außenquerschnitt (Kreisscheibe oder Zylinder) durch die Durchführöffnungen der Schneidplatten hindurchgepreßt wird.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Schneidzähne jeder Schneidplatte ausgehend von einem insbesondere kreisförmig ausgebildeten Scheibenkörper radial nach außen und sind dabei gleichmäßig über den Innenumfang eines Rohlings mit insbesondere kreisförmigem Innenquerschnitt (Ringscheibe, Rohr bzw. HohlzylInder) verteilt angeordnet. Hierbei wird der Rohling über das Schneidwerkzeug geschoben bzw. das Schneidwerkzeug durch den Rohling hindurch gepreßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

* I · Mil

Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs zur Herstellung von Außenverzahnungen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Schneidwerkzeug längs der Linie II - II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt analog zu Fig. 2 durch eine zweite AusfUhrungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges zur Herstellung von Innenverzahnungen und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV in Fig. 2 bzw. Fig. 3, d.h. eines Schneidzahns.

Gemäß Fig. 1, 2 und 3 besteht ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug 2 bzw. 2a aus einer Vielzahl von paketartig parallel zueinander angeordneten Schneidplatten 4 bzw. 4a. In den dargestellten Ausführungen sind jeweils acht Schneidplatten 4, 4a vorhanden. Jede Schneidplatte 4, 4a weist sich in der Platteneben.2 erstreckende und über den Umfang eines Werkstück-Rohlings 6, 6a (Fig. 2 und 3) vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnete Schneidzähne 8 auf. Wie aus den Schnittdarstellungen in Fig. 2 und 3 deutlich wird, sind die Schneidzähne 8 der einzelnen Schneidplatten 4, 4a jeweils in zur Plattenebene senkrechter Richtung voneinander beabstandet sowie in Richtung von in den Rohling 6, 6a zu schneidenden Profilrillen (nicht darge-

stellt) fluchtend hintereinander bzw. untereinander angeordnet. Dabei weisen erfindungsgemäß die Schneidzähne 8 der einzelnen Schneidplatten 4, 4a jeweils eine in der Plattenebene liegende Zahnquerschnittsfläche auf, die beginnend mit der in Bearbeitungsrichtung (siehe die Pfeile 10 in Fig. 2 und 3) ersten, d.h. obersten Schneidplatte 4, 4a - sukzessive jeweils um einen wirksamen, einen Teilquerschnitt der jeweiligen Profilrille darstellenden Schneidquerschnitt bis zu einer bei der letzten, untersten Schneidplatte 4, 4a vorhandenen, dem Gesamtquerschnitt der jeweiligen Profilrille entsprechenden Zahnquerschnittsfläche zunimmt. In den Zeichnungen ist dies anhand der Zahnlänge verdeutlicht, die von Schneidplatte zu Schneidplatte 4, 4a jeweils um eine wirksame Zahnlänge &Dgr;1 (Fig. 2 und 3) bis zur Gesamtlänge 1 (Fig. 1) zunimmt. Die Längenzunahme bzw. die jeweils wirksame Zahnlänge &Dgr;1 ist abhängig vom Werkstoff des Werkstück-Rohlings 6, 6a. Beispielsweise beträgt &1 bei Kunststoff bis zu ca. 1 mm, während Al bei Stahl oder sonstigen Metallen wesentlich geringer, beispielsweise 1/1Ö bis 2/10 mm, ist. Es ist allerdings zu bemerken, daß sich auch entsprechend die Zahnbreite in Anpassung an die jeweilige Profilkontur der zu schneidenden Profilrille von Schneidplatte zu Schneidplatte ändert, wie dies in Fig. 1 auch gut zu erkennen ist.

In der ersten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 und 2 eignet sich das Schneidwerkzeug 2 zur Herstellung von Aui*^nprofilen, insbesondere Außenverzahnungen. Hierzu besitzt jede Schneidplatte 4 eine zentrische Durchführöffnung 12, und die Schneidzähne 8 erstrecken sich jeweils nach Innen in die Durchführöffnung 12, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet ist, wobei die Schneidzähne 8 gleichmäßig über den Umfang verteilt sowie

radial angeordnet sind. Hierbei besitzt der Rohling 6 einen kreisförmigen Außenquerschnitt.

Wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist, ist der ersten, obersten Schneidplatte 4 erfindungsgemäß eine Führungsplatte 14 vorgeordnet, die eine an den unprofilierten Außenquerschnitt des Rohlings 6 angepaßten, d.h. insbesondere kreisförmigen, mit: den Durchführöffnungen 12 der Schneidplatten 4 fluchtende Führungsöffnung 16 aufweist. Die Führungsplatte 14 bzw. deren Führungsöffnung 16 dient damit zum Positionieren und Ausrichten des Rohlings 6 relativ zu den Schneidplatten 4.

Wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist, sind erfindungsgemäß jeweils zwischen den Schneidplatten 4 sowie zwischen der ersten, obersten Schneidplatte 4 und der Führungsplatte 14 zwei seitliche, streifenfIrmige, zueinander parallele und jeweils etwa tangential zu den Durchführöffnungen 12 bzw. der Führungsöffnung 16 verlaufende Zwischenplatten IS derart angeordnet, daß jeder Schneidplatte 4 bzw. deren Schneidzähnen 8 in Bearbeitungsrichtung (Pfr».il 10) gesehen ein in Richtung der Plattenebene zweiseitig, d.h. durchgängig offener Span-Aufnahmeraum 20 vorgeordnet ist. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung können die sich in den Span-Aufnahmeräumen 20 jeweils sanurii·· ^en Späne nach der Bearbeitung in Pfeilrichtung 22 in Fig. 1 entfernt, d.h. insbesondere ausgeblasen oder ausgespült werden.

Wie weiterhin in Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist erfindrmgsgemäß im Anschluß an die letzte, unterste Schneidplatte 4 eine Grundplatte 24 angeordnet, die eine mit den Durchführöffnungen 12 der Schneidplatten 4 fluchtende Entnahmef.fnung 26 aufweist, wobei diese Entnahmeöffnung 26

vorzugsweise wiederum kreisförmig ausgebildet 1st sowie geringfügig größer als die Durchführöffnungen 12, um das fertige, mit Profilrillen versehene Werkstück nach unten in Pfeilrichtung 28 aus dem Schneidwerkzeug 2 entnehmen zu können.

Die Schneidplatten 4, die Zwischenplatten 18, die Führungsplatte 14 sowie die Grundplatte 24 sind erfindungsgemäß in definierter relativer Ausrichtung lösbar miteinander verbunden, insbesondere verschraubt. Hierzu besitzt Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 die Grundplatte 24 Gewindebohrungen 30 (Fig. 2) und alle Platten des "Paketes" weisen Durchgangsbohrungen 31 (Fig. 1) auf, durch die hindurch sich Befestigungsschrauben 32 in die Gewindebohrungen 30 der Grundplatte 24 erstrecken (Fig. 2).

In der Ausführung nach Fig. 1 und 2 wird nun der Rohling 6 mittels einer nicht dargestellten Preßeinrichtung in Pfeilrichtung 10 durch das erfindungegemäße Schneidwerkzeug hindurch gepreßt, und zwar vorzugsweise mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Drucksttlckes, welches den Rohling 6 vollständig durch das Werkzeug 2 hindurch und aus der Entnahmeöffnung 26 der Grundplatte 24 hinaus bewegt. Hierbei wird das Schneidwerkzeug 2 mit der Grundplatte 24 auf eine geeignete, ebenfalls eine Durchführoffnung oder -vertiefung aufweisende Unterlage gestellt. Darüber hinaus liegt es jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung, das gesamte Schneidwerkzeug 2 in Pfeilrichtung 34 (Fig. 2) relativ zu dem Rohling 6 zu verschieben.

In der zweiten AusfUhrungsform nach Fig. 3 eignet sich das Schneidwerkzeug 2a zur Herstellung von Innenprofilen, Insbesondere Innenverzahnungen. Hierzu erstrecken sich die

Schneidzähne 8 jeder Schneidplatte 4a ausgehend von einem Insbesondere kreisförmig ausgebildeten Scheibenkörper 36 nach außen und sind dabei vorzugsweise radial sowie gleichfalls über asn Umfang verteilt angeordnet. Hierbei ist der Werkstück-Rohling 6a insbesondere als Höht: bsw. Hohl &khgr; f.Linder oder als Ringscheibe mit kreisförmigem Innenquersclü-i-ct ausgebildet.

Vorweilhafterweioc ist der ersten, obersten Schneidplatte 4a eine insbesondere kreisscheibenförmige, mit den Scheibenkörpern 36 der Schneidplatten 4a fluchtende Führungsplatte 3S vorgeordnet, die eine an den unprofilierten Innenquerschnitt des Werkstück-Rohlings 6a angepaßte, d.h. Insbesondere kreisförmige Flächenform aufweist. Durch diese Führungsplatte 38 erfolgt eine Positionierung bzw. Ausrichtung des Rohlings 6a zu den Schneidplatten 4a, indem der Rohling 6a über die Führungsplatte 38 gesteckt wird.

Zwischen den Schneidplatten 4a sowie zwischen der ersten Schneidplatte 4a und der Führungsplatte 38 ist erfindungsgemäß jeweils eine insbesondere kreisförmige, vorzugsweise geringfügig kleiner als die Führungsplatte 38 ausgebildete Zwischenplatte 40 derart angeordnet, daß jeder Schneidplatte 4a bzw. deren Schneidzähnen 8 in Bearbeitungsrichtung 10 gesehen ein Insbesondere ringförmiger Span-Aufnahmeraum 42 vorgeordnet ist.

Wie weiterhin in Fig. 3 dargestellt ist, schließt sich vorteilhafterweise an die letzte, unterste Schneidplatte 4a ein Trägerstück 44 an, welches einen maximal dem Innenquerschnitt des Rohlings 6a entsprechenden, insbesondere kreisförmigen Außenquerschnitt sowie eine axiale Länge aufweist, die &zgr; der axialen Länge des jeweiligen Rohlings 6a ist.

Hierdurch ist es möglich, mittels einer wiederum nicht dargestellten Preßeinrichtung den Rohling 6a vollständig über das Schneidwerkzeug 2a zu bewegen, wozu entweder der Rohling 6a in Pfeilrichtung 10 relativ zu dem Schneidwerkzeug 2a oder afcer das Schneidwerkzeug 2a in Pfeilrichtung 46 relativ zu dem Rohling 6a verschoben wird.

Auch in dieser Ausführungsfonn nach Fig. 3 sind alle Platten 4a, 40, 38 und das Trägerstück 44 in definierter räia /■\ tiver Ausrichte ^ zuein^ider lösbar miteinander verbunden, Insbesondere verschraub *.- Eine hierfür vorgesehene Schraubverbindung ic?t in Fig. &idigr; allerdings nicht dargestellt.

In einer in Fig. 4 veranschaulichten, besonders vorteilhafter. Ausführungsform der Erfindung besitzt jeder Schneidzahn 8 auf seiner der Zuführseite für den Rohling 6, 6a zugekehrten Oberstlte eine ebene Schneidfläche 50, die über eine Schneidkante 52 in eine rechtwinklig zu der Schneidfläche 50 angeordnete Zahnfläche 54 übergeht, an die sich vorzugsweise stumpfwinklig eine hlnterschliffene Fläche 56 anschließt. Durch diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung wird erreicht, daß die Schneidkante 52 durch Abschlei-( i fen der oberen Schneidfläche 50 nachgeschärft werden kann, ohne daß dieses Nachschleifen eine Veränderung der Umfangskontur des Schneidzahns 8 zur Folge hätte.

Die Schneidplatten 4, 4a des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs 2, 2a bestehen zweckmäßigerweise aus einem gehärteten Stahl. Alle anderen Platten bzw. Bestandteile dee erfindungsgemäßen Schneidwerkzeuges 2, 2a können aus beliebigen, geeigneten Materialien bestehen.

Mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug 2, 2a können

Insbesondere Zahnräder oder Zahnwellen auf einfache Welse hergestellt werden. Hierbei sind ohne weiteres auch Schrägverzahnungen möglich, Indem einerseits die Schneidplatten 4, 4a daran: zueinander ausgerichtet werden, daß die Schneidzähne S in Bearbeitung .^.richtung gesehen jeweils spiralartig hintereinander liegen, und indem andererseits der Werkstück-Rohling 6, 6a während des Vorschubs in Richtung 10 zusätzlich auch zumindest: anfänglich in eine definierte Drehung versetzt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Dabei können in an&loger Weise außer gleichmäßig verzahnten Profilen auch alle beliebigen anderen Profile hergestellt werden.

Claims (11)

5613/+II/bu Roland Eckgold Oberer Grifflenberg 82, 5600 Wuppertal 1 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Herstellen von profilierten Werkstücken, insbesondere Zahnrädern und Zahnwellen, aus unprofilierten Werkstück-Rohlingen, gekennzeichnet durch ein Schneidwerkzeug (2, 2a) mit einer Vielzahl von paketartig parallel zueinander angeordneten Schneidplatten (4, 4a), die jeweils sich in der Plattenebene erstreckende und über den Umfang des Werkstück-Rohlings (6, 6a) verteilt angeordnete Schneidzähne (8) aufweisen, wöbe: die Schneidzähne (8) der einzelnen Schneidplatten (4, 4a) jeweils in zur Plattenebene senkrechter Richtung voneinander beabstandet sowie in Richtung von zu schneidenden Profilrillen fluchtend angeordnet sind, und wobei die Schneidzähne (8) der einzelnen Schneidplatten (4, 4a) jeweils eine in der Plattenebene liegende Zahnquerschnittsfläche aufweisen, die - beginnend mit der in Bearbeitungsrichtung (10) ersten Schneidplatte (4, 4a) - sukzessive jeweils um einen wirksamen, einen Teilquerschnitt der jeweiligen Pro-

filrille darstellenden Schneidquerschnitt bis zu einer bei der letzten Schneidplatte (4, 4a) vorhandenen, dem Gesamtquerschnitt der jeweiligen Profilrille entsprechenden Zahnquerschnittsfläche zunimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneidzähne (8) jeder Schneidplatte (4) nach innen in eine insbesondere kreisförmige Durchführöffnung (12) erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch eine der ersten Schneidplatte (4) vorgeordnete Führungsplatte (14) mit einer dem unprofilierten Außenquerschnitt des WerkstUckrohlings (6) entsprechenden, mit den Durchführöffnungen (12) der Schneidplatten (4) fluchtenden, insbesondere kreisförmigen Führungsöffnung (16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schneidplatten (4) sowie zwischen der ersten Schneidplatte (4) und der Führungsplatte (14) jeweils zwei streifenförmige, zueinander parallele, etwa tangential zu den Durchführöffnungen (12) verlaufende Zwischenplatten (18) derart: angeordnet sind, daß jeder Schneidplatte (4) in Bearbeitungsrichtung (10) gesehen ein in Richtung der Plattenebene durchgängig offener Span-Aufnahmerauiu (20) vorgeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4,

gekennzeichnet durch eine sich an die letzte Schneidplatte (4) anschließend angeordnete Grundplatte (24) mit einer mit den Durchfuhröffnungen (2) der Schneidplatten (4) fluchtenden Entnahmeöffnung (26), die vorzugsweise kreisförmig sowie geringfügig größer als die Durchfuhröffnungen (12) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneidzähne (8) jeder Schneidplatte (4a) ausgehend von einem insbesondere kreisförmig ausgebildeten Scheibenkörper (36) nach außen erstrecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
gekennzeichnet durch eine der ersten Schneidplatte (4a) vorgeordnete, mit den Scheibenkörpern (36) der Schneidplatten (4a) fluchtende Führungsplatte (38) mit einer dem unprofliierter» Innenquerschnitt des Werkstück-Rohlings (6a) entsprechenden Flächenform.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schneidplatten (4a) sowie zwischen der ersten Schneidplatte (4a) und der Führungsplatte (38) jeweils eine insbesonders kreisförmige, vorzugsweise geringfügig kleiner als die Führungsplatte (38) ausgebildete Zwischenplatte (40) derart angeordnet ist, daß jeder Schneidplatte (4a) in Bearbeitungsrichtung (10) gesehen ein insbesondere ringförmiger Span-Aufnahmeraum (42) vorgeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8,

gekennzeichnet durch ein sich an die letzte Schneidplatte (4a) anschließend angeordnetes Trägerstück (44) mit einem maximal dem Innenquerschnitt des Rohlings (6a) entsprechenden, insbesondere kreisförmigen Außenquerschnitt sowie mit einer axialen Länge, die a der axialen Länge des jeweiligen Rohlings (6a) ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (4, 4a), die Zwischenplatten (18, 40), die Führungsplatte (14, 38) und die Grundplatte (24) bzw. das Trägerstück in definierter relativer Ausrichtung lösbar miteinander verbunden, insbesondere verschraubt sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schneidzahn (8) auf seiner einer Zuführseite für den Rohling (6, 6a) zugekehrten Oberseite eine ebene Schneidfläche (50) aufweist, die üLar eine Schneidkante (52) in eine rechtwinklig zu der Schneidfläche (50) angeordnete Zahnfläche (54) übergeht, an die sich vorzugsweise stumpfwinklig eine hinterschliffene Fläche (56) anschließt.