Verfahren zur Herstellung von Wälz- und Profilfräsern, Gewindebohrern und Schneideisen. Zur Durchführung von Verzahnungs- und Profilierungsarbeiten werden in bedeutendem Umfange Fräserverfahren zur Anwendung gebracht. Der Arbeitsbereich dieser Ver fahren erstreckt sich über Stirn-, Schnecken und Schraubenräder aller Art einerseits und die Herstellung der verschiedensten Profile anderseits. Es können somit alle gleich förmig an Umfang wiederkehrenden Profile geschnitten werden. Es können Zahnräder jeder Zahnform, Zahngrösse, Schnecken- und Schraubenräder jeder Radbreite und mit den verschiedensten Kreuzungswinkeln, ja auch Pfeilräder ohne Umspannen hergestellt werden.
Das Fräsen von Stirn- und Schrauben rädern sowie von Profilen erfolgt so, dass entweder der Fräser parallel zu der Rad achse vorgeschoben wird, oder das Werkstück in Richtung seiner Achse am Fräser vor- beigeführt wird. Fräser und Rad drehen sich bei der Herstellung von Zahnrädern wie zwei miteinander in Eingriff befindliche Zahnräder, z. B. beim Stirnradfräser drehen sie sich im Verhältnis Fräsergangzahl zur Zähnezahl. Die Schneiden des Wälzfräsers hüllen beim Arbeitsprozess die Zähne des Werkstückes mit einem ausserordentlich dichten Netz ein, so dass durch den schnei denden Schnitt der einander folgenden Schneidzähne eine glatte Fläche gebildet wird.
Dabei ist bei guter Teilgenauigkeit der Maschine die Formgenauigkeit des erzeugten Zahnes eine reine Funktion des Wälzfräsers, vorausgesetzt, dass dieser rundlaufend und spielfrei aufgespannt ist.
Um mit dem Fräser Verzahnungen schnei den zu können, welche hohen Anforderungen genügen, müssen die Abmessungen des Zahn- profils, der Zahnteilung und die Schleifnuten teilung möglichst genau dem Sollwert ent sprechen. Sämtliche schneidenden Zähne müssen genau auf einer Schraubenlinie liegen. Besondere Beachtung ist der Flankenform und der Oberflächenbeschaffenheit der ein zelnen Fräserzähne zu schenken. Um glatte Zahnflanken beim Fräsen zu erreichen, müssen von vornherein Fräserbrust und Fräserflanken glatt und riefenfrei sein. Um den gestellten Ansprüchen nach Möglichkeit zu genügen, werden heute die Fräser in fol gender Weise erzeugt: 1. Der Fräserkörper wird gedreht. 2.
Die Spannuten werden eingefräst.
3. Das Schneideprofil wird durch Hinter drehen der einzelnen Zähne erzeugt.
4. Zur Beseitigung von Spannungen wer den die Fräser ausgeglüht.
5. Der Fräser wird gehärtet.
6. Die Fräserbohrung wird geschliffen und geläppt.
7. Die Zahnbrust wird geschärft.
B. Beim Fräser mit geschliffenen Flanken stellt das Hinterschleifen den letzten Arbeits gang dar. Dieses geschieht mit Spezialmaschi nen und wird je nach Art und Grösse der Fräser und ihrer Teilung mit doppelkegeli gen Schleifscheiben, hohlkegeligen Schleif scheiben oder kegeligen Fingerscheiben vor genommen.
Diese Schleifscheiben sind klein und empfindlich, insbesondere bei der Herstellung von Fräsern mit kleiner Teilung. Sie müssen ja den Hinterschliff jedes einzelnen Fräser zahnes auszuführen gestatten, ohne dass sie den nächstfolgenden Zahn beschädigen, wie dies grössere Schleifscheiben tun würden. Diese kleinen Schleifscheiben sind teuer in ihrer Herstellung und unterliegen einer über aus starken Abnutzung. Ihre Anwendung lässt sich aber bei den bis jetzt bekannten Verfahren zur Herstellung von hochwertigen Wälzfräsern nicht vermeiden. Ein weiterer Mangel der hinterschliffenen Fräser ist noch der, dass die Entfernung der beim Schleifen auftretenden Unebenheiten von der Ober fläche der fertig geschliffenen Fräserzähne nicht mehr möglich ist.
Die geeignete Me thode für die Feinbearbeitung von gehärteten Werkzeugen ist eine Nachbehandlung mit aufgeschlämmten oder angefeuchteten Polier mitteln, das Läppen, das für die Zahnbrust benutzt wird, aber für die Flanken bis jetzt nicht zur Anwendung gebracht werden konnte.
Die Erfindung ermöglicht es, relativ billig genaue Werkzeuge herzustellen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Wälz- und Profilfräsern, Ge windebohrern und Schneideisen, das die Möglichkeit bietet, in einfachster Weise z. B. Fräser von bisher unerreichbarer Güte her zustellen.
Die Herstellung der Fräser nach dem erfindungsgemässen Verfahren geschieht derart, dass ein vorzugsweise härtbarer Aussen ring von einer zur Metallbearbeitung geeig neten Härte auf einen nicht härtbaren Innen ring aufgebracht und mit diesem fest verbun den wird, dass in den so entstandenen Doppel ring ein Trägerkörper eingepresst wird, wo bei sich Innenring und Trägerkörper nur an einzelnen Stellen berühren, dass darauf das Werkzeugprofil in den Aussenring eingear beitet, vorzugsweise eingeschliffen, und die Spannuten, die mindestens bis zum Innenring reichen, eingearbeitet werden, wobei sich Innenring und Trägerkörper an den Stellen, an denen sich die Spannuten befinden, nicht berühren,
und dass schliesslich der Innenring an allen Stellen, an denen sich Spannuten be finden, zwecks Erzeugung hinterschnittener Werkzeugzähne derart an den Trägerkörper angepresst wird, dass die rückwärtigen Enden aller Werkzeugzähne um den gleichen Be trag der Achse des Werkzeuges näher liegen als die an der Zahnbrust befindlichen vor- dern Enden der Zähne.
Die Zeichnung betrifft ein Ausführungs beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens. Fig. 1 und 2 zeigen die einzelnen Herstel lungsstufen, Fig. 3 und 4 die Wirkung der Einziehvorrichtung und Fig. 5 den fertigen Fräser. Bei der Herstellung desselben wird in folgender Art vorgegangen: Ein gedrehter Aussenring 1 aus Stahl (Fig. 1) wird auf einen Innenring 2 aus einem nicht härtbaren Material, z. B. Kupfer, mittels eines Hartlotes aufgelötet oder ge schweisst und gehärtet.
Dann wird der Innen ring 2 ausgedreht und ein profilierter Trä gerkörper 3 in den so entstandenen Doppel ring eingepresst. Eine zweckmässige Form des profilierten Trägerkörpers, die sich praktisch bewährt hat, ist in Fig. 1 dargestellt. Wie ersichtlich, berühren sich Trägerring und Innenring nur an einzelnen Stellen. Darauf wird der so entstandene Körper auf einen Normaldorn. aufgenommen und die seitlichen Flächen und der Aussendurchmesser werden geschliffen. Dann wird das Werkzeugprofil P in den gehärteten Aussenring eingeschliffen.
Dabei können ohne weiteres Schleifscheiben mit grösserem Durchmesser verwendet wer den, da ein Hinterschleifen nicht stattfindet. Diese Schleifscheiben sind verhältnismässig billig und schleifen auch z. B. die Profile für kleinsten Modul mit der erforderlichen Genauigkeit.
Wird auf besonders glatte Oberfläche der verzahnten Räder Wert gelegt, was: z. B. bei kleinen Zahnrädern für Triebwerkteile der Fall ist, so, kann nun das Profil des Fräsers noch durch Läppen feinst bearbeitet werden. Die Flanken der später aus diesem Profil herausgearbeiteten Fräserzähne erhalten auf diese Weise eine Oberflächengüte, die nach keinem der bis jetzt bekannten Verfahren auch nur annähernd zu ,erreichen war.
Nun werden Spannuten eingeschliffen, so dass die einzelnen Fräserzähne entstehen. Das Einschleifen der Spannuten geschieht so, dass der gehärtete Aussenring mindestens bis auf den Innenring durchgeschliffen wird. Nach her werden mit Hilfe der in Fig. 4 dar gestellten Einziehvorrichtung die einzelnen Profilsegmente eingezogen. Ring 4 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, durch Einschrauben immer mehr in Ring 5 hineingezogen und be wirkt, dass unter Vermittlung der Keile 6 der Innenring 2 an den Stellen, an denen sich Spannuten befinden, derart an den Träger körper angepresst wird, dass die in Fig. 5 dar gestellte Form entsteht.
Das nicht härtbare Material hält eine solche Formänderung ohne weiteres aus und man erreicht also den Hinterschnitt 7 mit einer Genauigkeit, die nur von der genauen Ausführung der Ein- ziehvorrichtung abhängig ist. Wie ersicht lich, berühren Innenring und Trägerköper an den Stellen, wo sich die Spannuten befinden, sich nicht. Nach dem Scharfschleifen und Läppen der Zahnbrust ist das Werkzeug ge brauchsfertig.
Die in Fig. 3 und 4 gezeich nete Einziehvorrichtung kann selbstverständ lich durch irgendwelche andere Vorrichtun gen, die dieselben Wirkungen erzielen, er setzt werden. Das Werkzeugprofil könnte eingeschliffen werden und durch Polieren mit aufgeschlemmtem Poliermittel vor dem Anpressen des Innenringes an den Träger körper an den Spannuten nachbehandelt werden.
Das an Hand der Zeichnung beschriebene Verfahren zur Herstellung von Wälz- und Profilfräsern, Gewindebohrern und Schneid eisen zeigt folgende bedeutende Vorteile: Die zur Herstellung erforderlichen Ar beitszeiten ;sind wesentlich geringer. Die zum Schleifen des Profils erforderliche Zeit be trägt wenige Minuten gegenüber mehreren Stunden beim alten Verfahren des Hinter- schleifens.
Die Oberfläche der Flanken der Fräser zähne und daher auch die Oberflächen der verzahnten Räder oder erzeugten Profile sind wesentlich besser als die Oberflächen der Verzahnungen, welche mit den besten ge schliffenen Fräsern herstellbar sind, da die Flächen nachpoliert (geläppt) sind.
Die Zähnezahlen der Fräser können un gefähr um 25 % erhöht werden, weil nach diesem Verfahren auch kürzere Zähne in ein wandfreier Güte erhältlich :sind. Dadurch wird eine bessere Einhüllung der Zahnflan ken, die vor allem bei kleinen zu schneiden den Zähnezahlen von Bedeutung ist, erreicht.
Es können auch Fräser mit kleinstem Mo dul, z. B. ungefähr 0,1, geschliffen werden. Auch die mit diesen kleinen Fräsern her gestellten Zähne zeigen eine hervorragende Oberflächengüte, wie sich durch mikrasko- pische Betrachtung und sorgfältige Messungen beim Laufen dieser Räder feststellen lässt.
Die Kosten des nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Fräsers betragen nur ungefähr die Hälfte derjenigen eines Fräsers mit hinterschnittenen, z. B. hinterschliffenen oder hinterdrehten Flanken. Diese bedeutende Kostenermässigung ist sowohl auf Erspar nisse an teurem, hochwertigem Werkzeug stahl als auch auf die wesentlich geringere Arbeitszeit, die für die Herstellung auf gewendet -erden muss, zurückzuführen.
Da die auf dem Innenring aufgelöteten bezw. aufgeschweissten Zähne über ihre ganze Länge das richtige Profil aufweisen, können sie bis fast zum Segmentende 8 aus genutzt werden. Das Fräserprofil kann nicht nur durch Einschleifen, sondern auch durch Drehen in einem harten, vorzugsweise ge härteten Aussenring erzeugt werden. Da das Drehen in den meisten Fällen keine hin reichend glatte Oberfläche ergibt, so wird an die Bearbeitung des Aussenringes durch Drehen zweckmässig noch eine Bearbeitung durch Feinstpolieren mit aufgeschlämmten Poliermitteln (Läppen) angeschlossen. Man kann auch so vorgehen, dass man das Profil durch Drehen vorarbeitet und nach dem Härten durch glättende Massnahmen, wie Schleifen, Polieren oder Feindrehen fertig arbeitet.
Dabei können diese Massnahmen jede für sieh oder in Kombination angewendet werden. In dem Ausführungsbeispiel wurde ein am Umfang mit Nuten versebener Träger körper und ein glatter Innenring verwendet. Es ist auch möglich, umgekehrt einen am Umfang glatten Trägerkörper und einen innen mit Nuten versehenen Innenring anzu wenden. Schliesslich können sowohl Innen ring als auch Trägerkörper mit Nuten ver sehen sein. Der harte Aussenring, der zur Aufnahme des Fräserprofils dient, kann auch durch einzelne, mit dem nicht härtbaren Trägerring fest verbundene Segmente ge bildet werden.
Das beschriebene Verfahren, durch das die Herstellung von Fräsern ausserordentlich vereinfacht und auf neue Grundlagen gestellt ist, kann selbstverständlich in verschiedener Weise je nach den Anforderungen mit be kannten Massnahmen kombiniert werden. Die auf diese Weise erzeugten Fräser sind zu allen Verzahnungs- und Profilierungsarbeiten ohne Einschränkung anwendbar. Stirnräder, Spindel- und Schneckenräder und Profile jeder Art können mit einer solchen Genauigkeit hergestellt werden, dass volle Austausch barkeit der erzeugten verzahnten Körper ge währleistet ist.
Die höhere Zahnzahl des Fräsers erlaubt grösseren Vorschub sowie höhere Schnittgeschwindigkeit und damit eine Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Verbesserung der Güte der erzeugten Ver zahnungen. Das erfindungsgemässe Verfah ren lässt sich auch für die Herstellung von Gewindebohrern und Schneideisen sinngemäss anwenden.