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Dokumentenidentifikation DE60106850T2 27.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001219372
Titel Wälzschleifen von nichtmetallischen Zahnrädern
Anmelder Delphi Technologies, Inc., Troy, Mich., US
Erfinder Bucholz, Thomas J., Sanford, US;
King, David E., Freeland, US;
Albrecht, Donald D., Saginaw, US;
Seeger, Theodore G., Saginaw, US;
Zuraski, Jeffery A., Saginaw, US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 60106850
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.11.2001
EP-Aktenzeichen 012045977
EP-Offenlegungsdatum 03.07.2002
EP date of grant 03.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.2005
IPC-Hauptklasse B23F 21/16
IPC-Nebenklasse B23F 21/02   

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die Offenlegung betrifft das Zahnradwälzfräsen und insbesondere einen Wälzfräser, der ein Planrad erzeugt und abrasiv endfertigt, gemäß der Präambel von Anspruch 1.

HINTERGRUND

Zahnräder, die bei Anwendungen verwendet werden, deren Komponenten mit extrem hohen Drehzahlen rotieren (z. B. Kraftfahrzeug- und Flugzeugantriebsstränge), erfordern im Allgemeinen, dass die Zahnräder mit hoher Präzision gefertigt werden. Eine solche Präzision erfordert normalerweise eine sorgfältig durchstrukturiertes Fertigungsverfahren in mehreren Schritten, bei dem das Zahnrad zuerst gefräst wird, um Zähne zu erzeugen, die der gewünschten Endform innerhalb einer kleinen Toleranzgrenze nahe kommen, dann aus der Fräsvorrichtung entfernt und in einer Endfertigungs-Fräs- oder -Schleifvorrichtung angeordnet wird, die die Zähne zu der präzisen Form mit den richtigen Abmessungen bilden.

Die im Stand der Technik verwendeten Kunststoffzahnräder werden typischerweise mit speziellen Wälzfräsen an Standard-Fräseinrichtungen gefräst. Einige der Schwierigkeiten, denen man bei der Verwendung spezieller Einrichtungen in Verbindung mit Standard-Fräseinrichtungen, um Kunststoffzahnräder zu erzeugen, begegnet, umfassen Abstandsprobleme bei der Positionierung der Fräser an einem Mehrfachstart-Fräser, die Durchbiegung des Kunststoffmateriales des Werkstücks während des Fräsens, das Zurückbleiben von Kunststoffgraten an dem Werkstück nach dem Fräsen, und Abweichungen von der Fräser-Standardwerkzeugbestückung, was die Möglichkeit begrenzt, die Abweichungen innerhalb der gesamten Zahnradgeometrie zu minimieren.

Darüber hinaus erhöht ein Fertigungsverfahren in mehreren Schritten, bei dem ein gefrästes Zahnrad aus einer Vorrichtung entfernt wird, um in einer weiteren Vorrichtung für die Endverarbeitung angeordnet zu werden, den Bearbeitungsaufwand des Zahnrades und erhöht daher die dem Endprodukt zugehörigen Arbeitskosten.

Die JP 62-44310 offenbart einen Wälzfräser mit einem Fräsabschnitt und einem benachbarten Abtragabschnitt, wobei der Fräsabschnitt und der Abtragabschnitt trennbare Abschnitte sind, deren koppelnde axiale Enden miteinander gekoppelt sind. Die Zähne der Fräs- und der Abtragabschnitte sind entlang der Länge des Wälzfräsers axial beabstandet und von einem Ende des Fräsabschnittes zum dem gegenüber liegenden Ende des Abtragabschnittes unterbrochen. Bei diesem offenbarten Wälzfräser müssen die Zähne des Abtragabschnittes getrennt mit der Fläche des gefrästen Zahnradzahnes wieder in Eingriff treten, nachdem sich dieser Abschnitt des gefrästen Rades von dem Fräsabschnitt weg und über die Kupplung zwischen den Fräs- und Abtragabschnitten bewegt hat.

Ein erneutes In-Eingriff-Treten des Abtragabschnittes mit dem Zahnradzahn, nachdem dieser den Fräsabschnitt ausser Eingriff gesetzt hat, kann in unerwünschtem Verschleiß oder Spannungen des Zahnradzahnes resultieren.

Es wird daher ein Verfahren zum Wälzfräsen von Zahnrädern benötigt, bei dem die vorstehend erwähnten Nachteile verringert werden.

ZUSAMMENFASSUNG

Ein Wälzfräser wird verwendet, um Planräder aus nichtmetallischen Materialien zu erzeugen und abrasiv endzufertigen. Bei einer typischen Anwendung wird die Gleichlauffähigkeit einer CNC-Wälzfräsmaschine verwendet, um das Verhältnis einer Fräsmaschine zu einem Werkstück aufrechtzuerhalten, während der Fräser und das Werkstück gehandhabt werden, um ein endgefertigtes Planrad bei minimalem Eingreifen eines Bedieners herzustellen.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Wälzfräser mit einem Körperabschnitt bereit, der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei der Körperabschnitt entlang einer Längsachse angeordnet ist. Ein Fräsabschnitt definiert einen ersten Teil des Körperabschnittes, wobei der Fräsabschnitt ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des Fräsabschnittes neben dem ersten Ende des Körperabschnittes angeordnet ist. Ein Abtragabschnitt definiert einen zweiten Teil des Körperabschnittes, wobei der Abtragabschnitt ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende des Abtragabschnittes neben dem zweiten Ende des Körperabschnittes angeordnet ist. In dem Fräsabschnitt und dem Abtragabschnitt befindet sich eine Schrägverzahnung, wobei sich eine längs gerichtete Spannut in dem Fräsabschnitt durch die Verzahnung des Fräsabschnittes erstreckt und an dem zweiten Ende des Fräsabschnittes endet. Das zweite Ende des Fräsabschnittes hängt mit dem ersten Ende des Abtragabschnittes zusammen, und die Schrägverzahnung ist innerhalb des Fräsabschnittes und des Abtragabschnittes von dem ersten Ende des Fräsabschnittes bis zu dem zweiten Ende des Abtragabschnittes kontinuierlich angeordnet.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Fräsabschnitt eine Vielzahl von Fräszähnen, die benachbart zueinander und spiralförmig angeordnet sind, und durch die sich mindestens eine Spannut erstreckt, die an einer Stirnseite eines jeden von den Zähnen eine Fräsfläche und an der Rückseite eines jeden von den Zähnen eine Ablauffläche definiert. Eine obere Kante ist zwischen der Fräsfläche und der Ablauffläche ausgebildet, und ein Verbindungspunkt der oberen Kante und der Fräsfläche bildet einen Fräspunkt. Jeder von den Zähnen wird in Eingriff gebracht, um dem Fräser zu erlauben, einen "Span" in dem Werkstück zu erzeugen. Der Abtragabschnitt des Fräsers umfasst eine Vielzahl von abtragenden Zähnen, die nebeneinander angeordnet, kontinuierlich ausgebildet und spiralförmig angeordnet sind. Eine abrasive Oberfläche ist auf dem Fräsabschnitt des Fräsers angebracht, um das Fräsen des Werkstückes zu erleichtern.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Verfahren zum Erzeugen eines Planrades und beinhaltet die Verwendung eines Wälzfräsers um Zähne in ein Werkstück zu fräsen und die in das Werkstück gefrästen Zähne unter Verwendung eines abtragenden Abschnitts in mechanischer Verbindung mit dem Fräser in einer sequenziellen Weise abzutragen. Die Verwendung des Wälzfräsers, um die Zähne zu fräsen, beinhaltet das In-Eingriff-Treten eines Fräsabschnittes des Wälzfräsers mit dem Werkstück. Das Fräsen und Abtragen des Werkstückes kann durch die Verwendung einer CNC-Fräsmaschine angelenkt werden.

Der offenbarte Wälzfräser in Übereinstimmung mit seiner richtigen Verfahrensanwendung erlaubt, dass die Zähne eines gefertigten Planrades in einem einzelnen Verarbeitungsschritt genauer geformt und bemessen werden. Genauigkeit bei den Abmessungen des Planrades minimiert Material- und Herstellungskosten im Zusammenhang mit dem Fertigungsverfahren, bei dem der Abfall von Rohmaterial begrenzt und der zur Fertigung des Zahnrades erforderlich Arbeitsaufwand minimiert wird. Dies erlaubt die Herstellung eines Zahnrades höherer Qualität, während eine bessere Gesamtfunktionalität des Systems, in das die Zahnräder eingebaut werden, sichergestellt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist die perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wälzfräsers mit einem Fräsabschnitt und einem daneben angeordneten Abtragabschnitt.

2 ist eine Draufsicht der bevorzugten Ausführungsform des Wälzfräsers.

3 ist eine seitliche Querschnittsansicht des Körperabschnittes des Wälzfräsers, die eine Fräszahnanordnung zeigt.

4 ist eine Draufsicht eines Abschnittes des Körperabschnittes des Wälzfräsers, das die Fräszahnanordnung zeigt.

5A ist eine seitliche Querschnittsansicht des Körperabschnittes einer alternativen Ausführungsform des Wälzfräsers, die eine Fräszahnanordnung zeigt.

5B ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Körperabschnittes einer Ausführungsform des Wälzfräsers, die eine Fräszahnanordnung zeigt.

6 ist eine perspektivische Ansicht des Abtragabschnittes des Körperabschnittes des Wälzfräsers.

7 ist eine schematische Darstellung des Abtragabschnittes des Wälzfräsers, die den Voreinstellwinkel der abtragenden Zähne zeigt.

8 ist eine seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Wälzfräsers mit einer Vielzahl von Spannuten in dem Fräsabschnitt.

9 ist die perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Wälzfräsers, der keine Spannuten in dem Fräsabschnitt aufweist, und wobei die Fräszähne Flankenoberflächen aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie ein Werkstück abtragen, wobei diese nicht Teil der Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die abrasive Erzeugung von nichtmetallischen Planrädern wird durch eine Fräsvorrichtung wie unten stehend beschrieben und in den beigefügten Figs. gezeigt durchgeführt. Die Fräsvorrichtung umfasst einen Fräsabschnitt zum Erzeugen eines Planrades und einem Abtragabschnitt zum gleichzeitigen Endfertigen des Zahnrades. Die Gleichlauffähigkeiten einer typischen CNC-Fräsmaschine werden verwendet, um das Verhältnis der Fräsvorrichtung zu einem Werkstück, aus dem das Planrad erzeugt wird, zu erhalten. Die Fräsvorrichtung wird um ihre Längsachse herum rotiert, um den Zahn des Planrades zu erzeugen, während sie axial translatorisch bewegt wird, um den erzeugten Zahn abrasiv endzufertigen. Dieses System erlaubt die verbesserte Steuerung der Zahnradform, während es ein feineres Polieren an den Flankenoberflächen der Zahnradzähne und die Entfernung von großen Graten, die als Ergebnis des Bearbeitungsverfahrens erzeugt werden, erlaubt. Obwohl die Beschreibung und die Figs. nur eine spezifische Ausführungsform der Fräsvorrichtung darstellen, ist für den Fachmann einzusehen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen in die Konstruktion eingebaut werden kann, um eine Vielzahl von Konfigurationen von Planrad/Zahnrad-Sätzen bereitzustellen.

Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist der Wälzfräser im Allgemeinen bei 10 dargestellt, und hierin im Folgenden als "Fräser 10" bezeichnet. Der Fräser 10 umfasst einen Körperabschnitt, im Allgemeinen bei 12 gezeigt, mit einem Fräsabschnitt, im Allgemeinen bei 14 gezeigt, der über etwa einer Hälfte der Länge des Körperabschnitts 12 angeordnet ist, und einen daneben angeordneten Abtragabschnitt, im Allgemeinen bei 16 gezeigt, der über dem Rest der Länge des Körperabschnittes 12 angeordnet ist. Der Abtragabschnitt 16 ist unten stehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Der Fräsabschnitt 14 umfasst eine Vielzahl von Fräszähnen 18, die neben einander angeordnet sind, und mindestens eine Spannut 20 aufweisen, die sich hierdurch parallel zu einer Längsachse 22 des Körperabschnitts 12 erstreckt. Die Fräszähne 18 sind in einer Schrägverzahnungsanordnung angeordnet. Die Spannut 20 wird unten stehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 weiter beschrieben.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 3 und 4 sind Fräszähne 18 in größerem Detail dargestellt. Jeder Fräszahn 18 ist über den Umfang eines Querschnitts des Körperabschnitts 12 verteilt, und ist als ein Vorsprung gestaltet, der sich normal von einer Oberfläche des Körperabchnittes 12 erstreckt. Der Körperabschnitt 12 rotiert in der durch den Pfeil 24 gezeigten Richtung, um das Planrad (nicht gezeigt) aus dem Werkstück (nicht gezeigt) zu erzeugen. Eine "Front" und ein "Rücken" eines jeden Fräszahnes 18 ist durch die Spannut 20 definiert, die verwendet wird, um Späne in dem Werkstück zu erzeugen, um die Zähne des Planrades zu bilden. Bei einer Ausführungsform des Fräsers 10 erstreckt sich eine einzelne Spannut 20 in Längsrichtung entlang des Körperabschnitts 12 parallel zu einer Drehachse 28 des Fräsers 10, die der Längsachse 22 des Körperabschnitts 12 entspricht. Die Breite der Spannut 20 ist so, dass der Rücken eines jeden Fräszahnes 18 davon zurückgehalten wird, während des Bearbeitungsverfahrens in Kontakt mit dem Werkstück zu kommen. Da der Fräser 10 nur eine einzelne Spannut umfasst, wird der selbe Fräszahn 18 verwendet, um einen einzelnen Zahn des fertig gestellten Planrades zu erzeugen, und somit weist der Fräser 10 eine "Einzelstart"-Konfiguration auf.

Ein jeder Fräszahn 18 wird in Eingriff gebracht, um das Fräsen des Werkstückes zu ermöglichen, indem bewirkt wird, dass sich die Front eines jeden Fräszahnes 18 um eine Distanz 26 über den Rücken des selben Fräszahnes erstreckt. Die Front eines jeden Fräszahnes 18 definiert eine Fräsfläche 30, der Rücken eines jeden Fräszahnes 18 definiert eine Ablauffläche 31 und eine "Spitze" eines jeden Fräszahnes 18 definiert eine Räumungskante 32. Die Fräsfläche 30 erstreckt sich typischerweise rechtwinklig zu einer unteren Fläche 33 der Spannut 20. Die Räumungskante 32 eines jeden Fräszahnes 18 entspricht einer Erzeugenden 34, die in einer imaginären Linie liegt, welche sich parallel zu den Kanten eines jeden Vorsprungs erstreckt, die jeden Fräszahn 18 definieren. Ein Fräspunkt 36 wird an dem Schnittpunkt der Fräsfläche 30 und der Räumungskante 32 gebildet. Die Form der Fräsfläche 30 entspricht einem gewünschten Profil der Zähne des zu erzeugenden Planrades. Ein Steigungswinkel, in 4 bei 38 dargestellt, das ist ein Winkel, der durch eine Erzeugende 34, die den Fräspunkt 36 schneidet, und einer imaginären Linie 40, die rechtwinklig zu der Drehachse 28 steht, gebildet ist, ist an dem Verbindungspunkt des Fräspunktes 36 und der Räumungskante 32 definiert.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 5A und 5B ist eine andere Ausführungsform eines Fräsers dargestellt. In 5A wird ein Fräser im Allgemeinen bei 110 gezeigt, und weist eine Fräszahnanordnung 118 auf, bei der die Fräsfläche 130 in einer positiven Richtung abgeschrägt ist. Die Rotationsrichtung des Fräsers 110 ist durch einen Pfeil 124 angedeutet. Eine Spannut, im Allgemeinen bei 120 gezeigt, ist in einem Körperabschnitt 112 des Fräsers 110 derart ausgebildet, dass sich die Fräsfläche 130 von einer unteren Fläche 133 der Spannut 120 in einem spitzen Winkel 121 weg erstreckt. Bei einer solchen Konfiguration sorgt ein jeder Zahn durch einen Fräspunkt 136 für ein anfängliches Einstechen in das Werkstück, bevor das Material tatsächlich gefräst wird. Wegen des kleineren Oberflächenbereichs des Fräspunktes 136 (im Gegensatz zu dem größeren Oberflächenbereich der Fräsfläche 30 des in 1 bis 4 dargestellten Fräsers 10) sorgt das anfängliche Einstechen in das Werkstück durch den Fräspunkt 136 für weniger Spannung an dem Werkstück und verringert das unerwünschte Brechen von Material entlang der Fräslinien.

In 5B ist ein Fräser im Allgemeinen bei 210 mit einer Fräszahnanordnung 218 dargestellt, bei der eine Fräsfläche 230 in einer negativen Richtung abgeschrägt ist. Die Drehrichtung des Fräsers 210 ist durch einen Pfeil 224 angedeutet. Eine Spannut, im Allgemeinen bei 220 gezeigt, ist in einem Körperabschnitt 212 des Fräsers 210 ausgebildet, um einen Fräspunkt 236 zu definieren, so dass sich die Fräsfläche 230 von einer unteren Fläche 233 der Spannut 220 in einem stumpfen Winkel 221 weg erstreckt. Bei einer solchen Konfiguration sorgt ein jeder Zahn für einen kräftigeren anfänglichen Eingriff des Werkstückes, um das Material von dem Werkstück zu "reißen", um die Zähne des Planrades zu bilden.

Unter nunmehriger Bezugnahme auf 6 ist der Abtragabschnitt im Allgemeinen bei 16 dargestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abtragabschnitt 16 neben dem Fräsabschnitt 14 und in mechanischer Verbindung mit diesem angeordnet, und umfasst eine Vielzahl von abtragenden Zähnen, im Allgemeinen bei 42 dargestellt, die neben einander und in einer spiralförmigen Anordnung ähnlich der spiralförmigen Anordnung der Fräszähne 18 angeordnet sind. Die abtragenden Zähne 42 sind im Aufbau und in den Abmessungen ähnlich den Fräszähnen 18; jedoch ist die Anordnung der abtragenden Zähne 42 nicht durch das Vorhandensein einer sich in Längsrichtung durch diese hindurch erstreckende Spannut unterbrochen. Daher ist ein jeder abtragende Zahn 42 ein einzelner kontinuierlicher Vorsprung, der an einem Querschnitt des Körperabschnittes 12 des Fräsers 10 angeordnet ist.

Der Abtragabschnitt 16 ist mit dem Fräsabschnitt 14 verbunden und so gestaltet, dass er bei Drehung des Körperabschnittes 12 gleichzeitig mit dem Fräsabschnitt 14 rotiert. Die abtragenden Zähne 42 sind so angeordnet, dass sie das Planrad sofort nach der Erzeugung der Zahnradzähne durch die Rotation der Fräszähne 18 endfertigt. Jeder abtragende Zahn 42 umfasst eine abrasive Oberfläche 44, die darauf angeordnet ist, um das Werkstück fertig zu stellen, um das Planrad zu bilden. Die abrasive Oberfläche 44 ist auf einem jeden abtragenden Zahn 42 durch Überziehen, Ätzen, Bonden, Formen oder ein ähnliches Verfahren aufgebracht, und von ausreichender Rauigkeit, um eine Rotationsbewegung des Körperabschnitts 12 zu erlauben, um die Oberflächen der Zahnradzähne des Planrades durch die Fräszähne 18 zu schleifen, um die Zahnradzähne innerhalb akzeptabler Fertigungstoleranzen und mit einer richtigen Oberflächenstruktur fertig zu stellen.

Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Steigungswinkel 50 für die abtragende Oberfläche des Fräsers 10 dargestellt, der im Wesentlichen dem Steigungswinkel der Fräszähne entspricht. Der Steigungswinkel 50 ist durch Erzeugende 46, die sich parallel zu den Kanten eines jeden abtragenden Zahnes 42 entlang einer äußeren Kante 48 eines jeden abtragenden Zahnes 42 erstreckt, definiert. Der Steigungswinkel 50 wird durch eine von den Erzeugenden 46 und einer imaginären Linie 52, die rechtwinklig zu der Drehachse 28 steht, gebildet.

Bei einer weiteren Ausführungsform wie in 8 dargestellt, ist ein Mehrfachstart-Fräser mit einer durch einen Pfeil 324 angedeuteten Rotationsrichtung im Allgemeinen bei 310 dargestellt. Der Mehrfachstart-Fräser 310 ist ähnlich dem in den 14 gezeigten Fräser 10. Jedoch ist eine Fräsfläche des Mehrfachstart-Fräsers 310 durch eine Vielzahl von Spannuten 320 definiert, die in Längsrichtung an einem Körperabschnitt 312 orientiert sind. Eine jede Spannut 320 erfordert die Ausbildung einer Fräsfläche 330 (die schräg oder nicht schräg sein kann), einer Räumungskante 332 und eines Fräspunktes 336. Ein Abtragabschnitt ist neben dem Fräsabschnitt angeordnet, um ein Werkstück in der selben Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen abrasiv endzufertigen. Der Abtragabschnitt stimmt im Wesentlichen mit den Abmessungen und der Konfiguration des Abtragabschnittes 16 des Fräsers 10, die in 1 und 2 dargestellt sind, überein.

Bei einem Werkzeug, das kein Teil der Erfindung ist, wie allgemein in 9, dargestellt, kann ein Fräser 410 keine Spannuten in einem Fräsabschnitt 414 enthalten, kann aber stattdessen Fräszähne 418 aufweisen, in denen Flankenoberflächen, im Allgemeinen bei 419 dargestellt, von variierbarer Rauigkeit sind. Vorzugsweise ist die Rauigkeit einer jeden Flankenoberfläche 419 von einem sehr aggressiven Finish 421 zu einem weniger aggressiven Finish 423 zu einem feinen Finish 425, zu einem sehr feinen Finish 427 graduiert. Bei einer solchen Ausführungsform wie der ohne Spannut, tritt der Fräsabschnitt 414 mit dem Werkstück in Eingriff, wobei die Flankenoberflächen 419 mit dem aggressiveren Finish 421 das Werkstück "fräsen", um die Zähne des Planrades, das gerade gebildet wird, zu erzeugen. Während die Arbeit fortschreitet, definieren die Flankenoberflächen 419 des weniger aggressiven Finish 423 die Zähne des Planrades weiter, und die Flankenoberflächen 419 des feinen Finish 425 und des sehr feinen Finish 427 tragen die Zähne ab und polieren sie zu ihren Endabmessungen und gewünschten Strukturen. Gegenüberliegende Flankenoberflächen 419a, 419b eines jeden Fräszahnes 418 können variierende Rauigkeiten aufweisen, um das Werkstück gradueller zu seiner endgültigen Form endzufertigen.

Bei jeglicher der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist der Fräser durch die Verwendung einer CNC-Fräsmaschine angelenkt, um die Bildung des Planrades aus dem Werkstück zu bewirken. Der Fräser wird translatorisch axial und drehbar in einen "Rohling" aus Material (nicht gezeigt), das typischerweise ein nichtmetallisches Material wie zum Beispiel Kunststoff oder ein ähnliches Material ist, bewegt. Die Tangentialkraft der axialen Translations- und Rotationsbewegung des Fräsers entfernt dann das durch einen Steuerabschnitt (nicht dargestellt) der CNC-Fräsmaschine bestimmte Material, um die richtige Zahnradzahn-Geometrie des Planrades zu bilden. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks wie auch die Geschwindigkeit, mit der der Fräser mit dem Werkstück in Eingriff tritt, und das Werkstück translatorisch bewegt, variiert gemäß einem jeden speziellen nichtmetallischen Material und der Struktur einer jeden besonderen Planrades, das erzeugt werden soll. Bei der Bildung von neu ausgebildeten Zähnen (nicht dargestellt) in dem Rohling bewirkt die axiale- und rotatorische Translation des Fräsers, dass der Abtragabschnitt in Kontakt mit den Zähnen des Planrades gelangt. Wenn der Abtragabschnitt mit den neu gebildeten Zähnen in Kontakt tritt, werden die Zähne abrasiv zu der gewünschten Struktur und Form endgefertigt. Eine solche Konfiguration beseitigt den Schritt des Entfernens des roh- oder "netto"-gefrästen Rohlings aus der Fräsvorrichtung und dessen Anordnen in der Endfertigungsvorrichtung zur Endverarbeitung.

Durch Verwendung der vorstehend erwähnten Wälzfräsvorrichtung und deren Verwendungsverfahren werden die Form-, die Gestaltungs- und Auslaufmerkmale des gefertigten nichtmetallischen Planrades genauer gesteuert. Eine genauere Steuerung des Fertigungsverfahrens ermöglicht eine präzisere Steuerung der Abmessungseigenschaften des fertig gestellten nichtmetallischen Zahnrades. Durch präzises Steuern der Abmessungsmerkmale eines Zahnrades wird eine bessere Funktionalität des Gesamtsystems, in dem das Zahnrad eingebaut ist, entwickelt.

Während bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, können verschiedene Abwandlungen und Ergänzungen hierzu vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen. Demgemäß sollte einzusehen sein, dass die vorliegende Erfindung nur illustrativ beschrieben wurde, und dass solche Veranschaulichungen und Ausführungsformen, wie sie hierin offenbart wurden, nicht als einschränkend für die Ansprüche zu interpretieren sind.


Anspruch[de]
  1. Wälzfräser (10, 110, 210, 310) für nichtmetallische Zahnräder, umfassend einen Körperabschnitt (12, 112, 212, 312) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei der Körperabschnitt entlang einer Längsachse (22) angeordnet ist; einen Fräsabschnitt (14), der einen ersten Teil des Körperabschnittes definiert, wobei der Fräsabschnitt ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende des Fräsabschnittes neben dem ersten Ende des Körperabschnittes angeordnet ist; einen Abtragabschnitt (16), der einen zweiten Teil des Körperabschnittes definiert, wobei der Abtragabschnitt ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das zweite Ende des Abtragabschnittes neben dem zweiten Ende des Körperabschnittes angeordnet ist; und eine Schrägverzahnung (18, 42, 118, 218) innerhalb des Fräsabschnittes und des Abtragabschnittes, wobei sich eine längs gerichtete Spannut in dem Fräsabschnitt durch die Zähne in dem Fräsabschnitt erstreckt und an dem zweiten Ende des Fräsabschnittes endet; dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende des Fräsabschnittes mit dem ersten Ende des Abtragabschnittes zusammenhängt, wobei die Schrägverzahnung innerhalb des Fräsabschnittes und des Abtragabschnittes von dem ersten Ende des Fräsabschnittes bis zu dem zweiten Ende des Abtragabschnittes kontinuierlich angeordnet ist.
  2. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne in dem Fräsabschnitt Fräszähne (18, 118, 218) definieren, und wobei die Spannut eine Fräsfläche (30, 130, 230, 330) an einer Stirnfläche eines jeden von den Fräszähnen und eine Ablauffläche (31) an einer Rückfläche eines jeden von den Fräszähnen definiert.
  3. Wälzfräser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von den Fräszähnen eine obere Kante zwischen der Fräsfläche und der Ablauffläche umfasst.
  4. Wälzfräser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungspunkt der oberen Kante und der Fräsfläche einen Fräspunkt (36, 136, 236, 336) bildet.
  5. Wälzfräser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steigungswinkel (38) von einer Erzeugenden (34) definiert wird, die sich parallel zu der oberen Kante erstreckt und eine imaginäre Linie (40) schneidet, die sich rechtwinklig zu einer Rotationsachse (28) der Fräszähne erstreckt.
  6. Wälzfräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein jeder Zahn von den Fräszähnen über eine Kante erstreckt, die durch einen Verbindungspunkt der Ablauffläche und der oberen Fläche definiert ist, um einen jeden von den Fräszähnen positiv in Eingriff zu bringen.
  7. Wälzfräser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannut sich durch die Fräszähne erstreckt, um im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Rotationsachse (28) der Fräszähne zu stehen.
  8. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtragabschnitt nebeneinander liegende, abtragende Zähne (42) umfasst, wobei die abtragenden Zähne kontinuierlich ausgebildet und spiralförmig angeordnet sind.
  9. Wälzfräser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steigungswinkel (50) eines jeden Zahnes von den abtragenden Zähnen durch einen Schnittpunkt einer Erzeugenden (46), die sich parallel zu einer äußeren Kante (48) eines jeden von den abtragenden Zähnen erstreckt, und einer imaginären Linie (52), die sich rechtwinklig zu einer Rotationsachse (28) der abtragenden Zähne erstreckt, definiert wird.
  10. Wälzfräser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine abrasive Oberfläche (44) auf jedem von den abtragenden Zähnen angebracht ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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