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.
Hobbing cutter with at least one tooth which is back-worked on its flanks. The invention is directed to a preferably ground hobbing cutter with at least one tooth which is back-worked on its flanks. Such milling cutters are usually manufactured so that their cutting face lies in a plane that cuts the tool axis. Such a milling cutter creates the prescribed profile, for example on the worm gear, as long as it is not undercut on its flanks. A mostly considerable backwork is however absolutely necessary to produce good cutting properties of the milling cutter.
Since the engagement of the grinding wheel in the milling cutter during grinding and relief grinding of the milling cutter flanks always takes place along a generating line of the involute surface assigned to the milling cutter data and the cutter profile (developable helical surface) or in the immediate vicinity thereof, and furthermore, because these generators the milling cutter axis in the Cross the distance of the base circle radius, the cutting edge profile of a milling cutter whose cutting face lies in the axial section is formed by generators following one another on the helical line of the base circle cylinder.
Any backworking movement that occurs in addition to the screw movement of the milling cutter during its manufacture can be divided into two components, one of which runs in the tangential plane on the grinding wheel that contains the generating line, while the other runs parallel to the milling cutter axis . The first-mentioned component does not change the shape or position of the profile. It is therefore ineffective for the machining of the cutter flanks. The other component causes an additional shift parallel to the milling cutter axis of the respective engaging he-generating, so that the flank surfaces are undercut.
Since the individual points of the profile of the cutting edge of a conventional milling cutter, whose cutting face runs in axial section, are formed by successive generators, the undercutting creates a distortion of the cutting edge profile, which also changes in size and direction when the cutting face surface is moved on each Cutter tooth, as it occurs with repeated sharpening of the cutter, changes.
Although one tries to compensate for this distortion of the cutting edge profile by correcting the profile shape of the grinding wheel, but then after repeated sharpening of the cutter must always regrind the cutter flanks to compensate for the additional distortion described. Attempts are still being made to undercut the milling cutter with the help of small pin grinding disks, which, for example, attack the axial section of the milling cutter, and whose profile is corrected so that the milling cutter finally and finally mills the correct profile despite the unfavorable position of the cutting face. However, such small mounted points wear out very quickly, so that they have to be retrained very often.
This makes this grinding process very uneconomical, quite apart from the fact that repeated dressing, especially with small grinding wheels, and in particular a grinding wheel change that is often required when grinding a single milling cutter, result in additional inaccuracies.
In order to avoid such errors, it has already been proposed to design the basic shape of the flanks of the helical cutter body as developable helical surfaces, that is to say as involute surfaces, the generatrices of which are used as straight cutting edges. Such cutting edges work over their entire length at the moment of engagement and result in the work process that was originally sought to be achieved with hobbing.
In order to produce such a milling cutter, it is necessary according to Fig. 1, which explains the prior art, to place the cutting face surface tangentially to the base circle cylinder Z.-, while the Erzeu lowing and thus the cutting edge E with the perpendicular in this plane straight line L running on a surface line MM of the basic circular cylinder includes an angle which is equal to the pitch angle yg of the milling helical line S on the basic circular cylinder. However, despite the particular position of the cutting face, such a milling cutter does not produce the exact profile. The reason for this is that the backworking movement causes further distortion, which is why the milling edges are not straight in this particular position. This milling cutter therefore only generates an exact profile if it is not undercut.
But then it is also not necessary to place the cutting face tangentially on the base circle cylinder, so that the previously known milling cutter did not bring the advantage that was expected of it compared to the usual milling cutters, in which the cutting face is cut axially.
In order to avoid the disadvantages mentioned, the invention proposes to bil the basic shape of the flanks of the helical cutter body by unwindable helical surfaces (involute surfaces), the generators of which, however, have a different position compared to the generators of the previously known milling cutters shown in FIG. and they should also run at the helix angle y, the helical line on the base circle cylinder Z, of the milling cutter not machined against the vertical L on the surface line MM parallel to the milling cutter axis, but they should touch a base circle larger or smaller than Z, which is The size is derived from the slope changed by the undercutting while maintaining the slope angle yg. results.
As has already been explained, each underworking movement can be broken down into two components, one of which runs parallel to the cutter axis. This only has an effect on the machining of the cutter flanks. Here, the axially parallel component for one milling cutter flank points in the direction of the thread pitch and the component for the other milling cutter flank against the thread pitch. In interaction with the original screw movement when grinding the milling cutter, one milling cutter flank runs with a greater gradient than the nominal gradient of the milling cutter and the other milling cutter flank with a smaller gradient than the nominal gradient as a result of the backworking.
This course is newly created in accordance with the undercutting on each cutter tooth, while corresponding lines on all cutter teeth naturally have a distance that is equal to the nominal pitch of the cutter. The object of the invention is shown in the undersigned voltage in several exemplary embodiments in FIGS.
In Figure 2, the side view of a fiction, according to, rotating in the direction P milling cutter with parallel to the milling cutter axis is provided. Here, the cutting edges 1a, 2a, 3a, 4a of the cutter teeth cut the left flank of a worm gear tooth. These cutting edges touch the base circle cylinder with the radius r dry.
The nominal pitch of the milling cutter (i.e. the pitch of the associated worm) is designated with H and the change in pitch caused by the undercutting as <I> d H, </I> where this value is for the milling cutter flank belonging to the cutting edges la to 4a is negative, the change d r is calculated. of the base circle r defined by the worm. to:
EMI0002.0014
As a result of the negative sign of -I H, the cutting edges 1a to 4a therefore lie against the smaller base circle cylinder with the radius. The cutting edges 1b, 2b, 3b, 4b then cut the right flank. You touch a base circle.
Since the cylinder with the radius rg + rr to the cutting edges 1b to 4b belonging flank kenflächen run with a slope H + d H, H positive. From the formula given above, the change in slope can be seen that d rg is then also positive, so that the base circle cylinder, which is touched by the cutting edges 1b to 4b, must have the radius rg + rg.
The cutting edges 1 a, 2 a and so on are accordingly given undercut <I> 2b </I> in a manner known per se and so on are dragging and cutting edges. To avoid the drag cut, both flanks of the worm wheel can be generated one after the other with one and the same milling cutter with undercut (Fig. 3), the second flank being machined with the milling cutter turned by 180 and the worm wheel milling machine running in the opposite direction, so that the milling cutter cuts from bottom to top, contrary to the usual milling direction.
With the milling cutter according to the invention, profiles are milled which, apart from links of the second and higher order of 4 H, match the nominal profile even when the chest surface has been relocated by repeated sharpening. None of the previously known hob cutters have this property before ferred. To avoid any negative cutting angle, it is necessary that the milling groove surface form an angle of at most 90 with the flank surface. For this reason, the clamping grooves run in the form of a helix.
The screw pitch associated with the cutter tooth with undercut is determined so that the screw in the cutter root circle runs perpendicular to the thread flank. The screw then encloses an angle smaller than 90 with the thread flank on the outer thread circle. Conversely, the screw for the milling tooth with a drag cut on the outer thread circle must run perpendicular to the thread flank so that the screw in the thread root circle forms an angle smaller than 90 with the thread flank.
As a result, there are different screw pitches of the flutes for each of the two teeth of a tooth pair, so that, for example, the tooth for the left flank (e.g. tooth Z1 with cutting edge 1 in FIG. 4) becomes larger from left to right and the tooth for the right flank (e.g. tooth Z., with cutting edge 2) becomes smaller from zinc to the right. In the case of a milling cutter with exclusively undercut teeth, the screw pitch of the flutes is the same for each tooth, so that all the teeth are of the same length (e.g. tooth Z3 with cutting edge 3 in FIG. 5). This means that for such a milling cutter according to the invention, significantly more teeth can be arranged on the milling cutter circumference than for a milling cutter that cuts both flanks at the same time.
The shape of the helical chip flutes (Fig. 4 and 5) must be determined so that they receive the generating properties of each cutter tooth. This is done precisely with the help of end mills, grinding pins and sintered multi-grain diamond pins St (Fig. 6), which rotate around axis B and are positioned and pivoted in such a way that their grinding surface line with the generating line E of the milling cutter, which is also the cutting edge is to collapse.
This is done by the fact that the grinding surface line E runs tangentially to the base circle cylinder changed in accordance with the machining, and that it includes an angle with the parallel Q to the perpendicular T on the milling cutter axis, which is also tangent to this base circle cylinder, which is equal to the helix angle y, the helix is on the base circle cylinder.
The milling cutter can be divided up in such a way that the teeth (Z4, Z5, Z6 in Fig. 6) lying next to one another in the sense of a breast surface screw are attached next to one another on strip-shaped bodies LK, which are in a holding body <I> HK ge - </ I > slide (dovetail guide in Fig. 6) and can be fixed in this. The flanks of the cutter teeth are then first ground on the carrier body without any underwork. All strip-like bodies except for one are then removed from the holding body, whereupon the teeth of the remaining strip-like body are first worked back. Since these teeth correspond to a series of impact teeth lying next to one another, backworking can be carried out with a grinding wheel of any size.
Since the flute surface is also exposed in this arrangement, it is possible, for example, to grind this surface with a conical grinding wheel of larger diameter, the axis of which is again determined by the position of the grinding cone surface line described above.