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Dokumentenidentifikation DE60011893T2 25.08.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001177062
Titel VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES SCHNEIDWERKZEUGS FÜR EINEN ZAHNRADSTIRNMESSERFRÄSKOPF
Anmelder The Gleason Works, Rochester, N.Y., US
Erfinder STADTFELD, J., Hermann, Rochester, US
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 60011893
Vertragsstaaten CH, DE, GB, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.05.2000
EP-Aktenzeichen 009289646
WO-Anmeldetag 05.05.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/US00/12928
WO-Veröffentlichungsnummer 0000066310
WO-Veröffentlichungsdatum 09.11.2000
EP-Offenlegungsdatum 06.02.2002
EP date of grant 30.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.08.2005
IPC-Hauptklasse B23F 21/22

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schneid- bzw. Fräswerkzeuge zur Herstellung von gezahnten Gegenständen. Im Besonderen offenbart die vorliegende Erfindung ein Schneidwerkzeug zur Herstellung von Zahnrädern durch Stirnwälzfräsverfahren.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Herstellung von Kegelrad- und Hypoidgetrieben mit gekrümmten Flankenlinien sind die eingesetzten Schneidwerkzeuge in erster Linie Stirnfräser oder Stirnwälzfräser, also Arten von Schneidwerkzeugen, die auf dem Gebiet der Zahnradherstellung wohl bekannt sind. Bei Stirnfräsern sind die Schneidmesser in Fräskopf so angeordnet, dass mit jedem Vorschub des Fräser ein Zahnschlitz gebildet wird, woraufhin der Fräser zurückgezogen und das Werkstück zur nächsten Zahnschlitzstelle hin ausgerichtet werden muss, um den nächsten Zahnschlitz zu bilden.

Ein Stirnwälzfräser umfasst Schneidmesser, die an einem Fräser nicht fluchtend sondern in Gruppen mit üblicherweise zwei oder drei Schneidmessern pro Gruppe angeordnet sind. Im Falle der Zwei-Messer-Gruppen, so wie beispielsweise in den U.S.-Patenten Nr. 4.575.285 (Blakesley); Nr. 4,621.954 (Kitchen et al.) und Nr. 4.525.108 (Krenzer) geoffenbart, umfasst das Messerpaar ein inneres Schneidmesser und ein äußeres Schneidmesser. Die Drei-Messer-Gruppe, so wie beispielsweise im U.S.-Patent Nr. 3.760.476 (Kotthaus) geoffenbart, besteht aus einem "unteren" Schneidmesser gemeinsam mit einem inneren und einem äußeren Schneidmesser.

Im Gegensatz zu den meisten Stirnfräsverfahren, bei denen alle Schneidmesser durch den Zahnschlitz während dessen Bildung hindurchtreten, umfasst das Stirnwälzfräsen das Durchtreten einer jeden aufeinander folgenden Gruppe an Schneidmessern durch entsprechende aufeinander folgende Zahnschlitze, wobei jedes Messer der Gruppe einen Schnitt zur Gänze entlang des Längsabschnitts des Zahnschlitzes bildet. Fräser und Werkstück drehen sich dabei in einem zeitlich abgestimmten Verhältnis zueinander, wodurch ein kontinuierliches Indizieren des Werkstücks und eine kontinuierliche Bildung einer jeden Zahnlücke des Zahnrads ermöglicht wird. Ist das Wälzfräsverfahren vom Abwälztyp ("generating type"), so werden die angemessenen Abwälzbewegungen den zeitlich abgestimmten Rotationsbewegungen des Werkzeugs und des Werkstücks überlagert. Beim Stirnwälzfräsen führt somit ein einziger Vorschub des Schneidwerkzeugs zur Bildung aller Zahnschlitze auf dem Werkstück.

Schneidwerkzeuge für Stirnwälzfräsverfahren bestehen üblicherweise aus scheibenförmigen Fräsköpfen mit stabartigen Schneidmessern, hergestellt beispielsweise aus Schnellarbeit-Stabstahl (HSS) oder Carbid, die in an den Fräsköpfen ausgebildete Schlitze eingeführt und positioniert sind. Jedes Schneidmesser umfasst einen Stirnabschnitt, der in einem bestimmten, als Seitenspanwinkel bezeichneten Winkel ausgerichtet ist, eine Schneidkante und eine Seitenschneidfläche, die in einem bestimmten Freiwinkel ausgerichtet ist, eine Freikante, eine Seitenfreifläche, die in einem bestimmten Freiwinkel ausgerichtet ist, und eine Oberseite.

Bei einem Typ eines Schneidmessers, so wie beispielsweise der zuvor beschriebene und im U.S.-Patent Nr. 3.760.476 geoffenbarte, ist die Schneidkante relativ zu einer Ebene, die die Fräserachse (axiale Ebene) beinhaltet, die drehbar zum Kontaktieren der Schneidkante ausgerichtet ist, geneigt, wobei der Neigungswinkel als effektiver Hakenwinkel (Schneidwinkel, hook angle) bezeichnet wird. Der effektive Hakenwinkel (ungeachtet der Zahl der Messer pro Gruppe) besteht aus zwei Elementen, dem Einbau-Hakenwinkel und dem Schneidmesser-Hakenwinkel. Der Einbau-Hakenwinkel ist der Winkel eines Schneidmesser-Befestigungsschlitzes, der in den Fräskopf maschinell eingearbeitet wurde. Es ist dies die Winkelausrichtung des Schneidmesserkörpers, wenn dieser am Fräskopf befestigt ist, und liegt üblicherweise in einem Bereich von 4° bis 12°. Der andere Hakenwinkel ist die tatsächliche Winkelausrichtung der Stirnfläche auf dem Schneidmesser. Beim Stirnwälzfräsen beträgt der effektive Hakenwinkel, also der sich aus dem Einbau-Hakenwinkel und dem tatsächlichen Hakenwinkel der Schneidmesser-Stirnfläche ergebende Winkel, vorzugsweise null Grad (0°). Für Fachleute ist ersichtlich, dass bei Schneidmessern mit einem Seitenspanwinkel der Eingriffswinkel der Schneidkante oder jedwede Veränderung desselben auch den effektiven Hakenwinkel beeinflusst.

Bei einem Typ Schneidmesser (beispielsweise das oben erörterte U.S.-Patent Nr. 3.760.476) werden die Schneidmesser durch Schleifen der Seitenschneidfläche, der Seitenfreifläche und der Stirnfläche geschärft. Derartige Schneidmesser werden hierin in Folge als "dreiseitig geschliffene" Schneidmesser bezeichnet. Beim Schleifen der Stirnfläche werden gegebenenfalls Anpassungen des Seitenspanwinkels und des Hakenwinkels ausgeführt. Solche Abänderungen können eingesetzt werden, um den effektiven Hakenwinkel bei 0° zu halten oder um die Oberflächengeometrie des Zahnes zu beeinflussen. Beim Schleifen der Stirnfläche werden jedoch jegliche auf der Stirnfläche vorhandene Beschichtungen zerstört.

Bei einem anderen Typ Schneidmesser, üblicherweise bei Schneidwerkzeugen mit zwei Messern pro Gruppe, umfassend ein inneres Schneidmesser und ein äußeres Schneidmesser (beispielsweise das zuvor erörterte U.S.-Patent Nr. 4.575.285), werden die Schneidmesser durch Entfernen von Stabmaterial ausschließlich von der Seitenschneidfläche und der Seitenfreifläche geschärft (hierin in Folge als "zweiseitig geschliffene" Schneidmesser bezeichnet). So bleiben die Stirnfläche und etwaige Beschichtungsmaterialien (z.B. TiN, TiAIN) auf der Stirnfläche während des Schärfens erhalten. Bei einem zweiseitig geschliffenen Messer wird jedoch die Stirnfläche während des Schärfens nicht geschliffen, wodurch keine Steuerung des effektiven Hakenwinkels möglich und weniger Flexibilität bei der Steuerung der Oberflächengeometrie des Zahnes gegeben ist, da Seitenspanwinkel- und Hakenwinkelanpassungen, die durch Schleifen der Stirnfläche erzielt werden, nicht ausführbar sind.

Es ist daher ersichtlich, dass bei dreiseitig geschliffenen Schneidmessern jedweder durch die Ausbildung des bestimmten Eingriffswinkel entstandene Hakenwinkel und jeder Seitenspanwinkel durch Schleifen der Stirnfläche angepasst werden kann, um einen effektiven Hakenwinkel von 0° zu bilden. Bei Schneidmessern, wie beispielsweise jenen des U.S.-Patents Nr. 4.575.285, muss hingegen jeglicher effektive Hakenwinkel am Schneidmesser erhalten bleiben. Bei einem Eingriffswinkelbereich von 16° – 24° beispielsweise und einem Seitenspanwinkelbereich von 10° – 20° wird ein effektiver Hakenwinkel von +/– 4° am obigen Schneidmesser gebildet. Das auf den Hakenwinkel hinweisende +/– ist am inneren oder äußeren Schneidmesser positiv und am anderen inneren oder äußeren Schneidmesser negativ.

Es geht demnach hervor, dass ein Element eines mit einem dreiseitig geschliffenen Messer hergestellten Zahnradpaars nicht in das andere Element des Zahnradpaars, das mit einem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser gefertigt wurde, eingreifen kann. Die Gegenelemente greifen aufgrund von Unterschieden in der Flankenwindung, der Profil-Balligkeit und des Spiralwinkels, die das mit dem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser gefräste Element mit einem effektiven Hakenwinkel von beispielsweise +/– 4° aufweist, nicht richtig ineinander.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zweiseitig geschliffene Schneidmesser zum Fräsen von gezahnten Gegenständen bereitzustellen, die bisher mittels dreiseitig geschliffener Schneidmesser gefräst wurden.

Ein weiters Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von zweiseitig geschliffenen Messern, wobei eine Modifikation des effektiven Hakenwinkels eingeführt wird, sodass mittels zweiseitig geschliffener Schneidmesser gefräste Gegenstände im Wesentlichen identisch mit jenen Gegenständen sind, die bisher mittels dreiseitig geschliffener Schneidmesser gefräst wurden.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, das die obgenannten zweiseitig geschliffenen Schneidmesser umfasst.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein zweiseitig geschliffenes Schneidmesser bereit, das alle Freiheitsgrade eines dreiseitig geschliffenen Schneidmessers zulässt. Eine neue Schneidkante kann am zweiseitig geschliffenen Schneidmesser bereitgestellt werden, die eine Nachbildudng der mithilfe eines dreiseitig geschliffenen Schneidmessers gefrästen Zahnfläche mit unterschiedlichen Haken- und Seitenwinkeln ist. Die neue Schneidkante des zweiseitig geschliffenen Schneidmessers wird von einer Vielzahl von Punkten bestimmt, wobei jeder Punkt einem Punkt am dreiseitig geschliffenen Schneidmesser entspricht, sodass beim Fräsen jeder Punkt entlang der Schneidkante eines zweiseitig geschliffenen Schneidmessers an derselben Epizykloide liegt, die von den korrespondierenden Punkten am dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unterschiedlichen Haken- und Seitenwinkeln erzeugt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 veranschaulicht die grundlegenden Parameter einer Zahnradfräswerkzeugs in Form eines Diagramms.

2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schneidmesser, das in einem Fräskopf positioniert ist und einen effektiven Hakenwinkel von null aufweist.

3 ist eine Draufsicht des Schneidwerkzeugs zum Stirnwälzfräsen der Erfindung, das Gruppen von zweiseitig geschliffenen Messern umfasst.

4 veranschaulicht die Auswirkung der Ausbildung eines Seitenspanwinkels auf die Parameter des Schneidwerkzeugs.

5 stellt die Bildung eines effektiven Hakenwinkels am Schneidmesser aus 2 dar.

6 veranschaulicht die Auswirkung des Hakenwinkels auf den epizykloidischen Pfad eines Schneidwerkzeugs beim Stirnwälzfräsen.

7 veranschaulicht das Verfahren der Erfindung zur Bestimmung des Profils eines neuen zweiseitig geschliffenen Schneidmessers zum Reproduzieren von Zahnrädern, die mittels dreiseitig geschliffener Schneidmesser gefräst wurden.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erörtert.

Aus dem zuvor erörterten U.S.-Patent Nr. 4.525.108 ist bekannt, dass bei der Herstellung eines Schneidwerkzeugs zum Stirnwälzfräsen von Kegelradgetrieben die Platzierung der Messer-Befestigungsschlitze und somit der Schneidmesser selbst an einer Stelle gewählt werden soll, die auf halbem Wege zwischen den äußersten Messerpositionen, die zum Fräsen eines entsprechenden Bereichs von Zahnradgrößen nötig sind, liegt. So ist ein einzelnes Schneidwerkzeug zum Fräsen eines Bereiches an Auftragsgrößen fähig. Variationen der Zahnradgröße und der Oberflächengeometrie der Zähne werden dann durch die Wahl von Schneidmessern mit den angemessenen Parametern (Eingriffswinkel, Seitenspanwinkel usw.) für die jeweilige Aufgabe berücksichtigt.

Bei der Herstellung eine Schneidwerkzeugs mit zweifach geschliffenen Schneidmessern, die jene Zahnräder nachbilden, die mit einem Werkzeug mit dreifach geschliffenen Schneidmessern hergestellt wurden, müssen bestimmte grundlegende Parameter des einen und des anderen Werkzeugs unverändert bleiben. Diese Parameter umfassen den Schlitzradius, die Anzahl an Messergruppen, den Messerabstand und die Höhe des Fräsers.

Die 1, 2 und 3 veranschaulichen die obgenannten Parameter. Zum Zwecke der Illustration zeigt 1 zwei Schneidmesser 1, 2 (jedes ohne Seitenspanwinkel), die in Befestigungsschlitzen eines Fräskopfs in entsprechenden Radien R1 = R2 vom Zentrum des Fräskopfs positioniert sind. Die Versatzwinkel &dgr;1 und &dgr;2 weisen darauf hin, dass, aufgrund der unterschiedlichen relativen Geschwindigkeitsrichtungen, ein und derselbe Fräskopf verschiedene effektive Versätze (offsets) abdecken sollte, jedoch physisch nur einen festgelegten eingebauten Versatz besitzen sollte. Die relative Fräsgeschwindigkeit eines jeden Messers ist senkrecht zur Stirnfläche des Schneidmessers. 2 veranschaulicht die Schlitzneigung im Fräskopf sowie die Klingenhöhe HB. Selbstverständlich hängt, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, die Anzahl der Messergruppen im Fräskopf vom jeweiligen zu fräsenden Zahnrad ab.

3 veranschaulicht den Abstand der Messer auf dem Schneidwerkzeug der Erfindung. Der Winkel eines inneren Schneidmessers hinter einem äußeren Schneidmesser ist als &lgr;1 und der Winkel eines äußeren Schneidmessers hinter einem inneren Schneidmesser ist als &lgr;2 dargestellt. Alle Messer des Fräskopfs sind diesen Winkeln gemäß beabstandet, und es gilt Folgendes: &lgr;1 + &lgr;2 = 360°/Anzahl der Ansätze auf dem Fräser

4 veranschaulicht, wie ein Schneidmesser, das in der im Fräser eingebauten Versatzposition positioniert ist, einen anderen Versatzwinkel (oder relativen Versatz) durch Veränderung der Stirnflächenausrichtung (&agr;) simulieren kann. Vergleiche dies mit 1, in der zwei verschiedene Versätze mit zwei verschiedenen eingebauten Versätzen erzielt werden. Die relative Fräsgeschwindigkeit schreibt den benötigten effektiven Messerversatz vor. 5 zeigt einen effektiven Hakenwinkel, der am Schneidmesser aus 2 (das einen effektiven Hakenwinkel von null aufweist) ausgebildet ist, wobei der Vektor der relativen Fräsgeschwindigkeit aus 5 in der Darstellungsebene liegt.

Durch Entfernen von kontrollierten Mengen an Stabmaterial von der Stirnfläche des dreiseitig geschliffenen Messers kann der Seitenspanwinkel zur Änderung der Fräsrichtung angepasst werden, während der effektive Hakenwinkel zur Veranlassung einer Verwindung der Zahnflankenfläche entlang der Zahnlänge, einer Veränderung der Balligkeit des Profils und einer Veränderung des Eingriffswinkels angepasst werden kann. Diese Veränderungen können ohne Änderungen des Fräskopfs durchgeführt werden. So erlaubt das dreiseitig geschliffene Schneidmesser eine Veränderung des effektiven Hakenwinkels, und diese Freiheit wird für Optimierungen der Flankenform und der (Anpassungsfähigkeit der) Kontaktbewegung eingesetzt. Es sind dies Messersteuerungsparameter, die für ein zweiseitig geschliffenes Messer nicht zur Verfügung stehen, bei dem die Stirnfläche erhalten und nur die Seitenflächen geschliffen werden.

6 zeigt ein Schneidmesser mit den Punkten A, B und C entlang einer Schneidkante, die einen positiven Hakenwinkel aufweist (zweiseitig geschliffen). In 6 ist zudem eine Schneidkante (Punkte A1, B1 und C1) ohne Hakenwinkel zu sehen (dreiseitig geschliffen). Der von A erzeugte epizykloidische Pfad E ist ein anderer als der von A1 erzeugte Pfad E1. Die A1 zugeordnete Kurve weist eine ähnliche, jedoch nicht identische Form wie die von A erzeugte auf. Die beiden Kurven sind geneigt und relativ zueinander in Z-Richtung verschoben. Dies bedeutet, dass der Spiralwinkel der Kurve A relativ zu A1 abnimmt. Das Gegenteil trifft auf die Kurven an C und C1 zu. Die Punkte B und B1 sind deckungsgleich. Auf der Grundlage der obigen Erörterung verursacht somit die Gegenwart eines Hakenwinkels eine positive Flankenwindung zwischen dem äußeren Hälftenende (Ferse) und dem inneren Hälftenende (Zehe) der Flanke des Getriebezahns.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Fräser und ein Messersystem bereit, das alle Freiheitsgrade eines dreiseitig geschliffenen Schneidmesser zulässt, jedoch ein zweiseitig geschliffenes Schneidmesser einsetzt. Durch Ausfindigmachen der radialen Position einer Vielzahl von Punkten zum Definieren der Schneidkante eines gegebenen zweiseitig geschliffenen Schneidmessers (die Vielzahl von Punkten liegt auf derselben Epizykloide, die von einem dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unterschiedlichen Haken- und Seitenspanwinkeln erzeugt wurde) bildet die neu definierte Schneidkante am gegebenen zweiseitig geschliffenen Schneidmesser die vom dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unterschiedlichen Haken- und Seitenspanwinkeln gefräste Zahnfläche nach. Es wird angenommen, dass das gegebene Schneidmesser aus einer gleichbleibenden Stirnfläche, keinem Hakenwinkel und einem der Gesamtlänge des Messers entlang konstanten Seitenspan besteht. Der Hakenwinkel des Systems ergibt sich durch die Neigung des Befestigungsschlitzes im Fräskopf.

Wie oben angeführt sind die Punkte B und B1 identisch (6). Es ist notwendig, die Positionen der Punkte A und C in Z-Richtung ausfindig zu machen, damit diese denselben epizykloidischen Pfad wie A1 und C1 (entlang der bestehenden Stirnfläche des vereinfachten, gegebenen Schneidmessers) fräsen. Die geographische Höhe des Schneidmessers bleibt bezüglich zur Stirnfläche des Fräskopfs konstant.

Um die neue Position von Punkt A zu identifizieren, wird auf die epizykloide, kinematische Darstellung in 7 Bezug genommen, worin Wälzkreis und Grundkreis im Uhrzeigersinn gedreht werden, bis A die Stirnfläche des "neuen" Schneidmessers berührt. Dies ist Position A'. Die Bewegung von A zu A' bedarf einer Drehung um den Mittelpunkt des Wälzkreises, die von der Drehbewegung um den Mittelpunkt des Grundkreises überlagert ist. Das Verhältnis dieser in 7 gezeigten Bewegungen kann wie folgt beschrieben werden: EX0x + RB0x = EX3x + RB3x (1) oder S*sin(–&PHgr;0 + &dgr;w) + RB0*sin(&dgr;w) = S*sin(–&PHgr;0 + &dgr;w + &phgr;w) + RB*sin(&dgr;w+ &phgr;Haken + &phgr;C) (2) worin:

  • RB0x = x-Komponente des Fräserradiusvektors (Messer ohne Haken);
  • RB3x = x-Komponente des Fräserradiusvektors (Messer mit Haken, rotiert in Null-Hakenebene);
  • EX0x= x-Komponente des Vektors vom Mittelpunkt der Maschine zum Mittelpunkt des Fräsers (Messer ohne Haken);
  • EX3x = x-Komponente des Vektors vom Mittelpunkt der Maschine zum Mittelpunkt des Fräsers(Messer mit Haken, rotiert in Null-Hakenebene);
  • S = radialer Abstand (EX0x-Skalar);
  • &PHgr;0 = Phasenwinkel des Fräsers;
  • j = Schwenkwinkel;
  • &dgr;w= Versatzwinkel (Stirnwälzfräsen);
  • RB0 = skalarer Fräserradius (ohne Haken);
  • &phgr;w = Drehung des Fräsermittelpunkts am Grundkreis;
  • RB = skalarer Fräserradius (mit Haken);
  • &phgr;Haken = Winkel zwischen RB und RB0;
  • &phgr;C = Drehung des Messers mit Hakenwinkel um den Wälzkreis (Fräsermittelpunkt);
  • q0 = Wälzposition des erzeugenden Zahnrads; und
  • &bgr; = Spiralwinkel des Werkstücks.

Zwischen &phgr;w und &phgr;c besteht folgende Beziehung: &phgr;w = &phgr;C/(1 + Zerzeugendes Rad/ZFräser) (3) worin:

  • Zerzeugendes Rad = Anzahl der Zähne im erzeugenden Rad, und
  • ZFräser = Anzahl an Ansätzen am Fräser ist.

Die Gleichung (2) ist für &phgr;w gelöst. Die mathematische Lösung wird mit einem Iterationsalgorithmus erhalten, beispielsweise (für ein Maximum von 100 Iterationen):

Der Unterschied zwischen A' und A2 (7) ist wie folgt definiert: &Dgr; = |RB3 – RB0| (4)

&Dgr; ist die Verschiebung des normalen Radius (entlang der Z-Achse) von Punkt A' zu Punkt A1 (was Punkt A2 ergibt), der dieselbe Epizykloide schneidet wie Punkt A1, wobei Punkt A1 im Koordinatensystem von 7 dieselbe Position wie Punkt A2 hat. Das geoffenbarte Verfahren ist bei einer Infinitesimalbeobachtung in Bezug auf die von A1 geschnittene Epizykloide präzise. Im Vergleich zu der Größe irgendwelcher Unterschiede stellt das Verfahren eine mathematisch präzise Lösung dar, die in der Praxis über die gesamte Zahnflankenfläche hinweg nur Unterschiede bis zu einigen Mikrometern verursacht, die somit vernachlässigt werden können.

Ein analoges Schema kann zur Ermittlung von Punkt C2 (7) angewendet werden, der dieselbe Epizykloide wie Punkt C1 (5) schneidet, eine Drehung der epizykloidischen, kinematischen Grund- und Wälzkreise gegen den Uhrzeigersinn bringt Punkt C zur Stirnfläche des neuen Schneidmessers. In 7 ist das neue Schneidkantenprofil A2, B2 und C2 im Vergleich zur gegebenen Schneidkante A, B und C, die ursprünglich auf dem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser zugegen war, dargestellt. Das neue Schneidkantenprofil A2, B2 und C2 fräst dieselbe epizykloidische Form der Zahnfläche wie das dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit dem A1, B1, C1-Schneidkantenprofil.

Dem obigen Verfahren gemäß kann jede gewünschte Anzahl an Punkten entlang der Schneidkante mit einem bestimmten Hakenwinkel in einen Punkt auf einer Schneidkante ohne Hakenwinkel oder einer Schneidkante mit einem anderen gewählten Hakenwinkel umgewandelt werden.

Abhängig von der durch die mathematische Funktion definierten Form der neuen Schneidkante (z.B. Kreis, Ellipse oder eine Form höherer Ordnung) können drei, vier, fünf oder mehr Punkte der ursprünglichen Schneidkante auf die neue Schneidkante umgewandelt werden. Drei Punkte, einer an der Spitze, einer in der Mitte und einer am Ende der Schneidkante liefern eine ausreichende Definition der Schneidkanten-Funktion, um die Merkmale der verschiedenen Stirnflächen-Hakenwinkel zu erfassen.

Die vorliegende Erfindung eignet sich gegebenenfalls auch zur Beeinflussung des Messerabstandes im Fräskopf durch Züruckschleifen der Stirnfläche des inneren oder des äußeren Schneidmessers, was zu einer Veränderung der Zahndicke oder der Breite der Lücke führt. Die Anpassung der Zahndicke wird durch Teilen des benötigten Ausmasses und beispielsweise durch Vergrößern des Radius der äußeren Schneidmesser-Schneidkante und Verkleinern des Radius der inneren Schneidmesser-Schneidkante um die Hälfte des benötigten Ausmasses vollzogen.

Mithilfe der vorliegenden Erfindung kann ein an der Freiseite und der Stirnfläche geschärftes (dreiseitig geschliffenes) Schneidmesser in ein Schneidmesser mit unveränderter Stirnfläche, von dem nur das Profil geschärft oder die Seitenfreiflächen nachgeschliffen werden (zweiseitig geschliffen), umgewandelt werden. Alle Arbeiten für dreiseitig geschliffene Messer (Zahnradsätze, die mit dreiseitig geschliffenen Schneidmessern gefräst werden) können in Arbeiten für zweiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unveränderlicher Stirnflächenbeschichtung umgewandelt werden. Zahnradsätze müssen nach der Umwandlung nicht neu bestimmt werden, da die Oberflächengeometrie der Zahnflanken mit der originalen, von dreiseitig geschliffenen Schneidmessern gefrästen Zahn-Oberflächengeometrie identisch ist.

Es versteht sich, dass die Anfangs-Schneidkante A, B, C des zweiseitig geschliffenen Schneidmessers eine tatsächliche, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu modifizierende Schneidkante sein kann, oder dass die Anfangs-Schneidkante A, B, C eine theoretische Schneidkante sein kann, von deren Position aus die neue Schneidkante, beispielsweise A2, B2, C2, berechnet wird (beispielsweise wenn die neue Schneidkante durch Schneiden und/oder Schleifen eines Schneidmesserrohlings gebildet wird). Für Fachleute auf dem Gebiet ist klar zu erkennen, dass es zu Situationen kommen kann, in denen die Neuausrichtung der Punkte den Zusatz von Material zur ursprünglichen Referenz-Schneidkante und nicht ein Entfernen dessen erforderlich macht.

Wenn das dreiseitig geschliffene Schneidmesser einen Hakenwinkel aufweist, so liegen die identifizierten Punkte entlang der Schneidkante auf verschiedenen Ebenen, während bei einem Hakenwinkel gleich null alle identifizierten Punkte auf derselben Ebene liegen. Für den ersteren Fall werden die entsprechenden, einen jeden der Punkte entlang der Schneidkante umfassenden Ebenen identifiziert und ein jeder korrespondierende Punkt der ursprünglichen Schneidkante des zweiseitig geschliffenen Schneidmessers auf der passenden Ebene repositioniert (nach hinten gedreht, so wie in 7 zu sehen}, woraufhin die Radiusverschiebung (&Dgr;) berechnet wird. Für deckungsgleiche Punkte (Punkte B und B1 in 6, beispielsweise) ist keine Repositionierung oder radiale Verschiebung vonnöten.

Der Vorteil des Ersetzens der dreiseitig geschliffenen Schneidmesser liegt insbesondere im unveränderten Charakter der Stirnfläche und deren Beschichtung, was beim neuen zweiseitig geschliffenen Schneidmesser möglich ist. Fräsverfahren unter Verwendung von Carbid-Hochgeschwindigkeitsfräswerkzeugen sind was beim neuen zweiseitig geschliffenen Schneidmesser möglich ist. Fräsverfahren unter Verwendung von Carbid-Hochgeschwindigkeitsfräswerkzeugen sind größtenteils von der richtigen Stirnflächenbeschichtung abhängig. Alle Zahnradsätze, die mit einem System unter Verwendung von dreiseitig geschliffenen Schneidmessern entwickelt werden, können nur schwer in ein Herstellungsverfahren unter Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Carbid-Schneidmessern umgewandelt werden. Um einen Satz dreiseitig geschliffener Messer nach jedem Nachschleifen an eine Beschichtungseinrichtung zu übermitteln bedarf es eines größeren Inventars an teuren Carbidschneidmessern und impliziert die Kosten von bis zu hundert Neubeschichtungen pro Schneidmesser. Das Neubeschichtungsverfahren allein kann die Werkzeugkosten sogar um den Faktor acht erhöhen.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die Besonderheiten dieser eingeschränkt ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen einer Schneidkante (A2, B2, C2) auf einem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser zum Fräsen einer epizykloidischen Zahnfläche, die ein Duplikat einer durch ein dreiseitig geschliffenes Schneidmesser gefrästen epizykloidischen Zahnfläche ist, wobei das zweiseitig geschliffene Schneidmesser eine Schneidkante, einen Hakenwinkel und einen Seitenspanwinkel aufweist und wobei das dreiseitig geschliffene Schneidmesser eine Schneidkante, einen Hakenwinkel und einen Seitenspanwinkel aufweist, wobei der Hakenwinkel und der Seitenspanwinkel des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers sich von denen des zweiseitig geschliffenen Schneidmessers unterscheiden, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

    das Definieren einer Referenzschneidkante auf dem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser,

    das Definieren einer Schneidkante auf dem dreiseitig geschliffenen Schneidmesser,

    das Identifizieren einer Vielzahl von Punkten (A, B, C) auf der Referenzschneidkante und entsprechender Punkte (A1, B1, C1) auf der Schneidkante des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers,

    das Identifizieren einer entsprechenden Null-Hakenebene für jeden der Punkte auf der Schneidkante des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers,

    das Repositionieren jedes Punkts auf der Referenzschneidkante in die entsprechende Null-Hakenebene für den korrespondierenden Punkt auf der Schneidkante des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers,

    das Bestimmen des Abstands (&Dgr;) zwischen den repositionierten Punkten (A', B', C') und den jeweiligen korrespondierenden Punkten auf dem dreiseitig geschliffenen Schneidmesser,

    das Einstellen der Position jedes Punkts auf der Referenzschneidkante durch die jeweiligen bestimmten Abstände,

    das Entfernen des Materials von oder das Zugeben von Material zum zweiseitigen Schneidmesser in Übereinstimmung mit den Positionen der eingestellten Punkte, wodurch eine neue Schneidkante auf dem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser ausgebildet wird, die eine epizykloidische Zahnfläche fräst, die ein Duplikat der durch das dreiseitig geschliffene Schneidmesser gefrästen Zahnfläche ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Hakenwinkel des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers Null ist und worin sämtliche korrespondierende Punkte der Schneidkante des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers in einer Null-Hakenebene liegen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das dreiseitig geschliffene Schneidmesser eine Null-Hakenebene umfasst und worin die korrespondierenden Punkte auf der Schneidkante des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers in jeweiligen Null-Hakenebenen liegen, die nicht identisch sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die korrespondierenden Punkte der Referenzschneidkante in die Null-Hakenebene der jeweiligen Punkte auf der Schneidkante des dreiseitig geschliffenen Schneidmessers repositioniert werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, worin zumindest zwei der korrespondierenden Punkte identisch sind.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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