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]
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.
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.
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.
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.
Verfahren nach Anspruch 1, worin zumindest zwei der korrespondierenden
Punkte identisch sind.