Abwälzfräser mit mindestens einem an seinen Flanken hinterarbeiteten Zahn Die Erfindung richtet sich auf einen vorzugsweise geschliffenen Abwälzfräser mit mindestens einem an seinen Flanken hinterarbeiteten Zahn. Derartige Fräser werden üblicherweise so hergestellt, dass ihre Schneidbrust in einer die Werkzeugachse schneiden den Ebene liegt. Ein solcher Fräser erzeugt so lange das vorgeschriebene Profil, beispielsweise am Schnek- kenrad, als er nicht an ;seinen Flanken hinterarbeitet ist. Eine meist beträchtliche Hinterarbeitung ist je doch zur Erzeugung guter Schneideigenschaften des Fräsers unbedingt erforderlich.
Da der Eingriff der Schleifscheibe in den Fräser beim Schleifen und Hinterschleifen der Fräserflan ken stets längs einer Erzeugenden der den Fräser daten und dem Fräserprofil zugeordneten Evolven- tenfläche (abwickelbare Schraubenfläche) oder in deren unmittelbarer Nähe stattfindet, und da ferner diese Erzeugenden die Fräserachse in der Entfer nung des Grundkreisradius kreuzen, wird das Schneid kantenprofil eines Fräsers, dessen Schneidbrust im Achsschnitt liegt, durch auf der Schraubenlinie des Grundkreiszylinders aufeinanderfolgende Erzeugende gebildet.
Jede Hinterarbeitungsbewegung, die zusätzlich zu der Schraubenbewegung des Fräsers bei dessen Herstellung erfolgt, kann in zwei Komponenten zer legt werden, von denen die eine in der Tangential ebene an der Schleifscheibe verläuft, die die eingrei fende Erzeugende enthält, während die andere parallel zur Fräserachse verläuft. Die erstgenannte Kompo nente verändert das Profil in seiner Form und Lage nicht. Sie ist demnach für die Hinterarbeitung der Fräserflanken wirkungslos. Die andere Komponente bewirkt eine zusätzliche, zur Fräserachse parallele Verschiebung der jeweils im Eingriff stehenden Er zeugenden, so dass eine Hinterarbeitung der Flan kenflächen erfolgt.
Da nun die einzelnen Punkte des Profils der Schneidkante eines üblichen Fräsers, des sen Schneidbrust im Achsschnitt verläuft, durch auf einanderfolgende Erzeugende gebildet werden, ent steht durch die Hinterarbeitung eine Verzerrung des Schneidkantenprofils, die sich zusätzlich nach Grösse und Richtung bei Verlegung der Schneidbrustfläche auf jedem Fräserzahn, wie diese bei wiederholtem Scharfschleifen des Fräsers erfolgt, ändert.
Man versucht zwar, diese Verzerrung des Schneid kantenprofils durch Korrektur der Profilform der Schleifscheibe auszugleichen, muss jedoch dann nach wiederholtem Scharfschleifen des Fräsers stets auch die Fräserflanken nachschleifen, um die be schriebene zusätzliche Verzerrung auszugleichen. Man versucht weiterhin, die Hinterarbeitung des Fräsers mit Hilfe von kleinen Stiftschleifscheiben durchzu führen, die beispielsweise im Achsschnitt des Frä sers angreifen, und deren Profil so korrigiert ist, dass der Fräser trotz der ungünstigen Lage der Schneidbrust schliesslich und endlich doch das richtige Profil fräst. Derartige kleine Schleifstifte verschlei ssen jedoch sehr schnell, so dass sie sehr oft neu abgerichtet werden müssen.
Hierdurch wird dieses Schleifverfahren sehr unwirtschaftlich, ganz abgese hen davon, dass wiederholtes Abrichten besonders bei kleinen Schleifscheiben und insbesondere auch ein oft erforderlicher Schleifscheibenwechsel beim Schleifen eines einzigen Fräsers zusätzliche Unge nauigkeiten mit sich bringen.
Um derartige Fehler zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die Grundform der Flanken des schneckenförmigen Fräserkörpers als abwickelbare Schraubenflächen, das heisst als Evolventenflächen, auszubilden, deren Erzeugende als geradlinige Schneidkanten benützt werden. Derartige Schneid kanten arbeiten im Augenblick des Eingriffes auf ihrer gesamten Länge und ergeben denjenigen Ar- beitsvorgang, den man ursprünglich beim Wälzfrä- sen zu erreichen suchte.
Um einen solchen Fräser zu erzeugen, ist es nach Fig. 1, die den Stand der Technik erläutert, erforderlich, die Schneidbrustfläche tangential an den Grundkreiszylinder Z.- zu legen, während die Erzeu gende und damit die Schneidkante E mit der in dieser Ebene senkrecht auf einer Mantellinie MM des Grundkreiszylinders verlaufenden Geraden L einen Winkel einschliesst, der gleich dem Steigungs winkel yg der Fräserschraubenlinie S auf dem Grund kreiszylinder ist. Ein solcher Fräser erzeugt jedoch trotz der besonderen Lage der Schneidbrust nicht das exakte Profil. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Hinterarbeitungsbewegung eine weitere Ver zerrung bewirkt, weshalb die Fräserkanten auch in der besonderen Lage keine Geraden sind. Dieser Fräser erzeugt daher nur dann ein exaktes Profil, wenn er nicht hinterarbeitet ist.
Dann ist es aber auch nicht erforderlich, die Schneidbrustfläche tan gential an den Grundkreiszylinder zu legen, so dass der vorbekannte Fräser gegenüber den üblichen Frä sern, bei welchen die Schneidbrustfläche im Axial schnitt liegt, nicht denjenigen Vorteil brachte, den man sich von ihm versprach.
Um die genannten Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, die Grundform der Flanken des schneckenförmigen Fräserkörpers durch abwickel bare Schraubenflächen (Evolventenflächen) zu bil den, deren Erzeugende jedoch gegenüber den in Fig. 1 gezeigten Erzeugenden der bisher bekannten Fräser eine andere Lage haben, und zwar sollen sie eben falls unter dem Steigungswinkel y, der Schraubenlinie auf dem Grundkreiszylinder Z, des nicht hinterarbei teten Fräsers gegen die Senkrechte L auf der zur Fräserachse parallelen Mantellinie MM verlaufen, jedoch sollen sie einen gegenüber Z, grösseren oder kleineren Grundkreis berühren, dessen Grösse sich aus der durch die Hinterarbeitung veränderten Stei gung unter Beibehaltung des Steigungswinkels yg. ergibt.
Wie bereits ausgeführt wurde, kann jede Hinter- arbeitungsbewegung in zwei Komponenten zerlegt werden, von denen die eine parallel zur Fräserachse verläuft. Diese wirkt allein auf die Hinterarbeitung der Fräserflanken. Hierbei zeigt die achsparallele Komponente für die eine Fräserflanke in Richtung der Gewindesteigung und die Komponente für die andere Fräserflanke gegen die Gewindesteigung. Im Zusammenwirken mit der ursprünglichen Schrauben bewegung beim Schleifen des Fräsers verläuft dem nach die eine Fräserflanke infolge der Hinterarbei- tung unter grösserer Steigung als der Sollsteigung des Fräsers und die andere Fräserflanke unter klei nerer Steigung als der Sollsteigung.
Dieser Verlauf entsteht entsprechend der Hinterarbeitung auf jedem Fräserzahn neu, während korrespondierende Linien auf sämtlichen Fräserzähnen selbstverständlich einen Abstand aufweisen, der gleich der Sollsteigung des Fräsers ist. Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeich nung in mehreren Ausführungsbeispielen in Fig.2 bis 6 dargestellt.
In Fig.2 ist die Seitenansicht eines erfindungs gemässen, sich in Richtung P drehenden Fräsers mit parallel zur Fräserachse verlaufenden Spannuten dar gestellt. Hierbei schneiden die Schneidkanten la, 2a, 3a, 4a der Fräserzähne die linke Flanke eines Schnek- kenradzahnes. Diese Schneidkanten berühren den Grundkreiszylinder mit dem Radius r dry.
Bezeich net man die Sollsteigung des Fräsers (das heisst die Steigung der dazugehörigen Schnecke) mit H und die durch die Hinterarbeitung bedingte Steigungsände rung mit<I>d H,</I> wobei dieser Wert für die den Schneid kanten la bis 4a gehörende Fräserflanke negativ ist, so errechnet sich die Änderung d r. des durch die Schnecke definierten Grundkreises r. zu:
EMI0002.0014
Infolge des negativen Vorzeichens von -I H lie gen demnach die Schneidkanten 1a bis 4a an dem kleineren Grundkreiszylinder mit dem Radius an. Die Schneidkanten 1b, 2b, 3b, 4b schneiden dann die rechte Flanke. Sie berühren einen Grundkreis .
Da nämlich die zylinder mit dem Radius rg +rr zu den Schneidkanten 1b bis 4b gehörenden Flan kenflächen unter einer Steigung H + d H verlaufen, H positiv. Aus der ist hier die Steigungsänderung vorstehend aufgeführten Formel erkennt man, dass dann auch d rg positiv ist, so dass der Grundkreis zylinder, der von den Schneidkanten 1 b bis 4b be rührt wird, den Radius rg + rg aufweisen muss.
Die Schneidkanten la, 2a und so fort erhalten demnach in an sich bekannter Weise Unterschnitt <I>2b</I> und so fort Schlepp- und die Schneidkanten schnitt. Zur Vermeidung des Schleppschnittes kön nen beide Flanken des Schneckenrades mit ein und demselben Fräser mit Unterschnitt nacheinander er zeugt werden (Fig.3), wobei die zweite Flanke mit dem um l80 gedrehten Fräser bearbeitet wird und die Schneckenradfräsmaschine hierbei entgegengesetzt läuft, so dass der Fräser entgegen der üblichen Fräs- richtung von unten nach oben schneidet.
Mit dem erfindungsgemässen Fräser werden Pro file gefräst, die bis auf Glieder zweiter und höherer Ordnung von 4 H mit dem Sollprofil übereinstim men auch dann, wenn die Brustfläche durch wieder holtes Scharfschleifen verlegt wurde. Diese bevor zugte Eigenschaft weist keiner der bisher bekannten Abwälzfräser auf. Zur Vermeidung jedes negativen Schnittwinkels ist es erforderlich, dass die Fräsernutfläche mit der Flankenfläche einen Winkel von höchstens 90 ein schliesst. Aus diesem Grunde verlaufen die Span nuten in Form einer Schraubenlinie.
Dabei wird die zu dem Fräserzahn mit Unterschnitt gehörige Schrau bensteigung so bestimmt, dass die Schraube im Frä- serfusskreis senkrecht auf der Gewindeflanke verläuft. Dann schliesst die Schraube am Gewindeaussenkreis mit der Gewindeflanke einen kleineren Winkel als 90 ein. Umgekehrt muss die Schraube für den Frä serzahn mit Schleppschnitt am Gewindeaussenkreis senkrecht zur Gewindeflanke verlaufen, damit die Schraube im Gewindefusskreis einen kleineren Winkel als 90 mit der Gewindeflanke einschliesst.
Es er geben sich hierdurch für jeden der beiden Zähne eines Zähnepaares verschiedene Schraubensteigungen der Spannuten, so dass beispielsweise der Zahn für die linke Flanke (z. B. der Zahn Z1 mit der Schneid kante 1 in Fig. 4) von links nach rechts grösser wird und der Zahn für die rechte Flanke (z. B. der Zahn Z., mit der Schneidkante 2) von Zinks nach rechts kleiner wird. Bei einem Fräser mit ausschliesslich unterschnittenen Zähnen ist die Schraubensteigung der Spannuten für jeden Zahn gleich gross, so dass sämtliche Zähne gleich lang sind (z. B. der Zahn Z3 mit der Schneidkante 3 in Fig.5). Hieraus ergibt sich, dass für einen solchen erfindungsgemässen Frä ser bedeutend mehr Zähne am Fräserumfang ange ordnet werden können als bei einem Fräser, der beide Flanken zugleich schneidet.
Die Form der schraubenförmig verlaufenden Spannuten (Fig. 4 und 5) muss so bestimmt werden, dass diese die zu jedem Fräserzahn gehörenden Er zeugenden erhalten. Dies geschieht exakt mit Hilfe von Fingerfräsern, Schleifstiften und gesinterten Viel korn-Diamantstiften St (Fig. 6), die sich um die Achse B drehen und so gestellt und eingeschwenkt werden, dass ihre schleifende Mantellinie mit der Erzeugenden E des Fräsers, die zugleich Schneidkante ist, zu sammenfällt.
Dies geschieht dadurch, dass die schlei fende Mantellinie E tangential zum entsprechend der Hinterarbeitung geänderten Grundkreiszylinder ver läuft, und dass sie mit der ebenfalls diesen Grund kreiszylinder tangierenden Parallelen Q zum Lot T auf der Fräserachse einen Winkel einschliesst, der gleich dem Steigungswinkel y, der Schraubenlinie auf dem Grundkreiszylinder ist.
Der Fräser kann in der Weise aufgeteilt werden, dass die im Sinne einer Brustflächenschraube neben einanderliegenden Zähne (Z4, Z5, Z6 in Fig.6) auf leistenförmigen Körpern LK nebeneinanderliegend angebracht sind, die in einen Haltekörper<I>HK ge-</I> schoben (Schwalbenschwanzführung in Fig.6) und in diesen fixiert werden können. Die Flanken der Fräserzähne werden dann zunächst ohne Hinterar- beitung auf dem Trägerkörper geschliffen. Hierauf werden sämtliche leistenartigen Körper bis auf einen aus dem Haltekörper entfernt, worauf dann die Zähne des verbleibenden leistenartigen Körpers zunächst hinterarbeitet werden. Da diese Zähne einer neben einanderliegenden Schlagzahnfolge entsprechen, kann das Hinterarbeiten mit beliebig grosser Schleifscheibe erfolgen.
Da ausserdem bei dieser Anordnung die Spannutenfläche frei liegt, ist es möglich, diese Fläche beispielsweise mit einer kegelförmigen Schleifscheibe von grösserem Durchmesser zu schleifen, deren Achse wieder durch die vorstehend beschriebene Lage der Schleifkegelmantellinie bestimmt ist.