DE102012011956B3 - Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen sowieeine Vorrichtung und ein Verfahren zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie des Werkzeugs - Google Patents

Abstract

Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen sowie Vorrichtung und Verfahren zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie. Das Werkzeug erlaubt eine Steigerung der Zerspanungsleistung, der Standzeit und der Werkstückqualität und es begünstigt ein Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff. Es ist mit Schneidelementen (4) aus Trägerschneidstoff (7) mit einer auf ebenen Spanflächen (1) beim Schärfen der Schneidkanten (2) bleibenden Schicht aus Verschleissschutzmaterial (9) oder superhartem Schneidstoff (8) bestückt. Die Schneidelemente werden aus handelsüblichen plattenförmigen Schneidstoffrohkörpern hergestellt und haben konstruktive Frei- und Spanwinkel sowie Steigungswinkel der Spanflächen und einen axialen Versatz der Spanflächen und sie sind über die gesamte Standzeit hinweg in einer werkzeugfesten Position lösbar in einer wieder verwendbaren Werkzeugaufnahme (19) befestigt. Das Generieren und Schärfen der Schneidkanten und Freiflächen erfolgt in der Wälzschälmaschine mit radialer Zustellung mit einem drehangetriebenen scheibenförmigen Schärfwerkzeug. Ein Ändern der Profilgeometrie der Schneidkanten und der Form der Freiflächen wird in der Wälzschälmaschine durch Ändern der Einstelldaten durchgeführt. Das Werkzeug ist für die Schruppbearbeitung ins Vollmaterial von nicht gehärteten Werkstücken oder die Schlichtbearbeitung von vorverzahnten nicht gehärteten oder gehärteten Werkstücken mit beliebigen wälzbaren Stirnschnittprofilen geeignet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen sowie eine Vorrichtung zum Generieren und Schärfen eines Werkzeugs in einer Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen und ein Verfahren zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie eines Werkzeugs in einer Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen.
• Das Werkzeug, die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich für die Schruppbearbeitung ins Vollmaterial von nicht gehärteten Werkstücken oder die Schlichtbearbeitung von vorverzahnten nicht gehärteten oder gehärteten Werkstücken.
• Die Werkstücke können innen- oder aussenverzahnte wälzfähige Stirnschnittprofile haben. Sie können mit oder ohne Profil- und Flankenlinienmodifikationen sowie mit oder ohne durch Störkonturen bedingte axiale Auslaufbegrenzungen sein.
• Bekannte Werkzeuge werden einer Reihe von produktionstechnischen Anforderungen unzureichend gerecht und sie verursachen in der Herstellung und der laufenden Aufbereitung hohe Kosten. Bedingt ist dies durch mangelnde zerspanungstechnische Eigenschaften, die Verwendung von Schneidstoffen mit einer nicht dem Stand der Technik entsprechenden Beanspruchungsfähigkeit sowie ein aufwendiges Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie auf Spezialmaschinen ausserhalb der Wälzschälmaschine.
• Für das Erschliessen der Zerspanungspotenziale des Wälzschälens sind Voraussetzungen, dass die Schneidengeometrie mit konstruktiven Flanken- und Kopffreiwinkeln, mit konstruktiven Spanwinkeln am Zahnkopf, mit konstruktiven Steigungswinkeln der Spanflächen und einem axialen Versatz der Spanflächen ausgeführt werden kann. Dies erfordert geometrisch komplexe Schneidengeometrien, die entsprechend dem Stand der Technik entweder profilierte, in einem Messerkopf gekippt und geschwenkt montierte Messerstäbe erlauben oder Schneidkörpern angehören, die als Zähne eines Werkzeugs aus Vollmaterial oder als lösbar befestigte Schneidelemente in einer Werkzeugaufnahme ausgeführt sind.
• Stand der Technik
• Der nächstliegende Stand der Technik ergibt sich aus der Schrift DE 20 2011 050 054 U1 , in der Werkzeuge mit profilierten Messerstäben beschrieben werden, die in einem Messerkopf lösbar befestigt sind.
• Die Längsachsen der Messerstäbe sind in Richtung der Erzeugenden von Rotationshyperboloiden orientiert und die Messerstäbe haben eine Querschnittfläche mit über die gesamte Standzeit gleich bleibender Profilgeometrie.
• Die quer zu den Messerstäben liegenden Spanflächen ergeben als Schnittlinien die Schneidkanten, die konjugierte Einhüllspuren der Werkstückflanken erzeugen können. Durch die Befestigung der Messerstäbe in Richtung der Erzeugenden von Rotationshyperboloiden können konstruktive Freiwinkel an den Flanken und dem Kopf der Schneidkanten, konstruktive Spanwinkel am Zahnkopf sowie konstruktive Steigungswinkel der Spanflächen vorhanden sein und die Schneidkanten ragen durch die zur Rotationsachse kegelige Orientierung der Messerstäbe radial über die Messerkopfmantelfläche hinaus.
• Die Messerstäbe werden bei jedem Schärfen in Richtung der Erzeugenden der Rotationshyperboloide um die Zustellung für das Schärfen der Spanfläche verschoben ( DE 20 2011 050 054 U1 , Absatz 0147 und 0148), wodurch die Schneidkanten nach dem Schärfen ihre räumliche Relativlage zu den Werkstückflanken für das Erzeugen von konjugierten Einhüllspuren beibehalten und somit keine kinematisch bedingte Korrektur der Schneidengeometrie erforderlich ist.
• Nachteile bei einer Werkzeugkonstruktion mit profilierten Messerstäben sind, dass die Messerstäbe für das Verschieben beim Schärfen manuell demontiert und die Spanflächen ausserhalb der Wälzschälmaschine auf Spezialmaschinen geschärft und anschliessend wieder manuell montiert und mit Spezialmaschinen die Formen und Lagen der Spanflächen geprüft und eventuell korrigiert werden müssen und letztendlich ein geschärfter Messerkopf in die Wälzschälmaschine zurückmontiert werden muss.
• Topologisch modifizierte Schneidkörper und die mit dieser Schneidengeometrie zusammenhängenden geometrischen Parameter und kinematischen Effekte beim Wälzschälen werden in Wilfried Jansen, Leistungssteigerung und Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit beim Wälzschälen von Innenverzahnungen, Dissertation TH Aachen, 1980, S. 6 bis 14 und S. 34 bis 36 beschrieben.
• Die topologisch modifizierten Schneidkörper sind so gestaltet, dass nach jedem Schärfen der Spanfläche eine neue, in ihrer Form geänderte und radial zurückgesetzte Schneidkante entsteht, die über die gesamte Standzeit hinweg nach einer korrigierten Maschineneinstellung konjugierte Einhüllspuren der Werkstückflanken erzeugen kann. Nachteilig bei dieser Werkzeugkonstruktion ist, dass für das exakte Generieren der komplexen räumlichen Schneidengeometrie kostenaufwendige und komplizierte Herstell- und Prüfprozesse erforderlich sind, und das Schärfen von Spanflächen mit konstruktiven Steigungswinkeln ausserhalb der Wälzschälmaschine erfolgt.
• Als Sonderfall können die Freiflächen der Schneidkörper auch nicht topologisch modifiziert sein und somit keine konstruktiven Freiwinkel haben. Die effektiven Flanken- und Kopffreiwinkel werden in diesem Fall durch einen kinematischen Effekt erzielt, indem die Freiflächen der Schneidengeometrie nicht von einem hyperbolischen sondern einem zylindrischen Schraubwälztrieb ausgehen. Kinematischen Einfluss auf die effektiven Freiwinkel hat dabei der axiale Versatz der Spanflächen (Wilfried Jansen, Leistungssteigerung und Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit beim Wälzschälen von Innenverzahnungen, Dissertation TH Aachen, 1980, Bild 5.10).
• Nachteilig ist, dass die entlang der Schneidkante von den Richtungen der Relativgeschwindigkeitsvektoren zwischen den Schneidkanten und den Einhüllspuren der Werkstückflanken abhängigen effektiven Freiwinkel nicht konstant sind. Je nach Art der Verzahnungsaufgabe (z. B. Innen- oder Aussenverzahnung, Schrupp- oder Schlichtbearbeitung) können Zonen entlang der Schneidkanten vorhanden sein, die stark unterschiedliche bis hin zu verschleissverursachende negative effektive Freiwinkel haben.
• Die folgenden Nachteile beziehen sich auf Werkzeugkonstruktionen mit profilierten Messerstäben und auf solche mit topologisch modifizierten sowie solche mit nicht topologisch modifizierten Schneidkörpern.
• Hohe Qualitätsanforderungen bei der Schlichtbearbeitung erfordern Toleranzen der Flankengeometrie des Werkstücks im Mikrometerbereich. Dies bedingt ein häufiges Schärfen der Schneidkanten mit kleinen Zustellungen. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die Werkzeugkonstruktion so ist, dass das Schärfen der Schneidkanten mit kurzer Bearbeitungszeit ohne manuelle Eingriffe direkt in der Wälzschälmaschine erfolgen kann. Dies ist bei geradverzahnten Werkzeugen ohne konstruktive Steigungswinkel der Spanflächen möglich, da die Spanflächen auf Stirnschnittebenen oder Kegelmantelflächen des Werkzeugs liegen. Diese können in der Wälzschälmaschine durch Plan- oder Kegelschleifen geschärft werden, wie aus der Schrift DE 3533064 A1 , Spalte 7, Zeile 41 bis 44 bekannt ist. Nachteilig dabei ist, dass um an den rechts- und linksseitigen Schneidkanten annähernd gleiche effektive Spanwinkel zu haben, dies nur bei geradverzahnten Werkzeugzähnen, die auf den Schrägungswinkel des Werkstücks eingestellt sind, möglich ist. Dies bedeutet, dass geradverzahnte Werkstücke oder solche mit kleinen Schrägungswinkeln nicht oder nur stark eingeschränkt zu bearbeiten sind, da ein Achskreuzwinkel zwischen Werkzeug und Werkstück nicht vorhanden oder gering ist.
• Nachteilig bei Messerstäben und topologisch modifizierten und nicht topologisch modifizierten Schneidkörpern ist, dass keine gezielte Änderung des Profils der Schneidkanten zur Korrektur von Profilabweichungen oder zur Profilmodifikation der Werkstückflanken ohne neu profilierte Messerstäbe oder neu generierte Schneidkörper möglich ist. Insbesondere in der Grossserienbearbeitung ist beim prozessbegleitenden Messen der erzeugten Werkstückflanken häufig eine kleine Korrektur der Profilgeometrie der Schneidkanten erforderlich, da z. B. Werkstück-Chargeneinflüsse oder thermisch bedingte Veränderungen der Achslagen der Wälzschälmaschine einen Einfluss auf die Profilgeometrie des Werkstücks haben.
• Nachteilig bei Messerstäben und topologisch modifizierten sowie nicht topologisch modifizierten Schneidkörpern ist, dass das erstmalige Generieren der Schneidengeometrie mit Spezialmaschinen ausserhalb der Wälzschälmaschine erfolgt. Zusätzlich wird beim Schärfen der Spanflächen eine sehr dünne Beschichtung der Spanflächen aus Verschleissschutzmaterial entfernt, oder die geringe Dicke von Schichten aus superharten Schneidstoffen erlaubt nur wenige Schärfungen, wobei in beiden Fällen der grösste Teil der geschärften Spanflächen nicht an der Zerspanung teilnimmt, da die Zerspanung im Bereich der Schneidkanten erfolgt.
• Aufgabe
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen so fortzubilden, dass die genannten Nachteile bezüglich der Anwendungseigenschaften und der Herstellmethoden vermieden werden.
• Dazu soll die Schneidengeometrie des Werkzeugs eine flexible Anpassung an die technologischen Erfordernisse der Verzahnungsaufgabe erlauben sowie hochgenau und kostengünstig herzustellen sein, und Schichten auf den Spanflächen aus Verschleissschutzmaterial oder aus superharten Schneidstoffen sollen beim Schärfen nicht entfernt bzw. in der Dicke nicht reduziert werden.
• Die Werkzeugkonstruktion, das Generierungs- und Schärfverfahren sollen so sein, dass das erstmalige Generieren und das laufende Schärfen, Korrigieren und Modifizieren der Geometrie der Schneidkanten und Freiflächen in der Wälzschälmaschine durch eine Vorgabe von Einstelldaten für die CNC-Achspositionierungen und CNC-Achsbewegungen erfolgen kann.
• Wobei der maschinentechnische Zusatzaufwand für das Generieren und Schärfen durch die Verwendung von Maschinenachsen und Regelungseinrichtungen, die bereits für das Wälzschälen verwendet werden, minimal zu halten ist.
• Das Verfahren für das Generieren und Schärfen soll so ablaufen können, dass diese Prozesse mit Kühlschmierstoff arbeiten, und bei einem Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff (Trockenbearbeitung) keine Kühlschmierstoffreste in den Wälzschälprozess transportiert werden.
• Lösung der Aufgabe
• Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Werkzeug mit Merkmalen entsprechend Patentanspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäss Patentanspruch 8 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäss Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Schneidelemente werden aus handelsüblichen plattenförmigen Schneidstoffrohkörpern hergestellt, die auf den Spanflächen eine Schicht aus Verschleissschutzmaterial oder eine Schicht aus superhartem Schneidstoff tragen. Derartige Schneidstoffrohkörper werden in grosser Stückzahl für allgemeine kubische oder zylindrische Bearbeitungen verwendet und sind daher kostengünstig.
• Die Spanflächen aus einer bleibenden Verschleissschutzschicht oder einer Schicht aus superhartem Schneidstoff sind gegenüber Werkzeugen ohne diese Schichten wegen ihrer höheren Verschleissbeständigkeit und Warmfestigkeit für eine Bearbeitung mit sehr hoher Schnittgeschwindigkeit gut geeignet und erlauben bei zugleich für das Verschleissverhalten vorteilhaften kleinen Spanungsdicken eine kürzere Bearbeitungszeit. Die geometrische Gestalt des radialen Schärfbereichs der Schneidelemente ermöglicht, dass das Werkzeug über seine gesamte Standzeit hinweg in jeder radialen Lage der Schneidkanten ein gleiches oder wenn erforderlich, ein geringfügig geändertes Stirnschnittprofil der Werkstückflanken erzeugen kann. Hierdurch ist das in der Wälzschälmaschine gespannte Werkzeug durch eine Vorgabe von geänderten Schärf- und Maschineneinstellungen für unterschiedlich korrigierte oder modifizierte Profilgeometrien der Werkstückflanken zu verwenden und es können beim Schärfen verschleissbedingte Änderungen der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs kompensiert werden.
• Die Spanflächen bleiben beim radialen Schärfen unverändert. Vorteilhaft ist dies bei einer sehr dünnen Schicht aus Verschleissschutzmaterial, da diese nicht entfernt wird oder bei Spanflächen mit einer Schicht aus superhartem Schneidstoff, da nur eine Schicht aus schwer zerspanbarem Material vorteilhaft quer zur dünnen Schicht zu bearbeiten ist.
• Dabei kommt nach jeder Änderung der radialen Lage der Schneidkanten eine nicht benutzte Schicht aus Verschleissschutzmaterial oder aus superhartem Schneidstoff für das Wälzschälen zum Einsatz.
• Patentanspruch 2 schlägt für jede radiale Lage der Schneidkanten und der Freiflächen geometrische Formen vor, die für den gesamten Schärfbereich des Werkzeugs das Einhalten einer Gleichförmigkeitsbedingung gewährleisten. Dies bedeutet, dass beim Erzeugen der zu den Werkstückflanken konjugierten Kontaktpunkte die Kontaktpunktzahl in jeder Eingriffsstellung ganzzahlig und konstant ist und zusätzlich bei einem Zweiflankenschnitt jeweils die rechts- und linksflankig gleichzeitig erzeugten Kontaktpunktzahlen in jeder konjugierten Eingriffsstellung der Schneidkanten gleich sind.
• Durch diese geometrische Auslegung der Schneidengeometrie und die dazu passende Maschineneinstellung werden beim Wälzschälen periodische Schwankungen der Bearbeitungskräfte und somit wellenförmige Abweichungen der Werkstückflanken minimiert und zugleich der grösstmögliche radiale Schärfbereich der Schneidelemente ohne negativen Einfluss auf die Werkstückqualität erreicht. Das Einhalten einer Gleichförmigkeitsbedingung ist besonders beim Schlichten von vorverzahnten gehärteten Werkstücken vorteilhaft, da in diesem Fall sehr geringe geometrische Abweichungen der Werkstückflanken gefordert sind.
• Aus der Patentschrift DE 42 16 329 C1 ist für das parallele und diagonale Wälzschaben von vorverzahnten Werkstücken, bei denen wie beim Wälzschälen ein kontinuierlicher punktförmiger Bearbeitungskontakt vorliegt, eine Werkzeugauslegung für die Einhaltung der Gleichförmigkeitsbedingung bekannt, wobei die Profilverschiebung des Schabrads über den gesamten Schärfbereich hinweg konstant gehalten wird.
• Beim Wälzschaben mit Schabrädern mit evolventischen Stirnschnittprofilen liegen jedoch einfache kinematische Bedingungen vor, da der Bearbeitungskontakt der Werkstück- und Schabradflanken näherungsweise entlang von evolventischen Stirnschnittprofilen des Werkstücks im Bereich des kürzesten Achsabstands erfolgt.
• Beim Wälzschälen können konstruktive Spanwinkel am Zahnkopf, konstruktive Steigungswinkel der Spanfläche und ein axialer Versatz der Spanfläche vorhanden sein, wodurch räumlich liegende nicht evolventische Schneidkanten entstehen, an denen der Bearbeitungskontakt stattfindet. Auch die Einhüllspuren der Schneidkanten auf den Werkstückflanken sind unter diesen Bedingungen räumlich liegende nicht evolventische Kurven und die Eingriffslinien bestehen nicht aus Geraden wie beim Wälzschaben von evolventischen Verzahnungen. Daher sind beim Wälzschälen für die Schneidengeometrie und die zugehörige Maschineneinstellung für das Einhalten einer Gleichförmigkeitsbedingung andere Voraussetzungen als beim Wälzschaben einzuhalten.
• Die Gleichförmigkeitsbedingung wird beim Wälzschälen von Verzahnungen mit beliebigen wälzfähigen Stirnschnittprofilen erreicht, wenn die Bedingung erfüllt ist, dass die auf die Achse des Werkstücks bezogenen lückenlos aufeinander folgenden Wälzwinkel der konjugierten Einhüllspuren der Werkstückflanken ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels der Werkstückflanken sind, und bei einem Zweiflankenschnitt die Verhältnisse der Wälzwinkel zum Teilungswinkel zusätzlich für die rechts- und linksflankigen Einhüllspuren gleich sind. Wobei sich der Teilungswinkel der Werkstückflanken aus 360 Grad geteilt durch die Zähnezahl des Werkstücks ergibt.
• Patentanspruch 3 beschreibt geometrische Bedingungen für die Schneidkanten, wobei die Zahndicken und Zahnlückenweiten der Schneidkanten bezogen auf einen Kreis durch die Auslegungspunkte der Schneidkanten in einer Stirnschnittebene des Werkzeugs innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich ausgelegt sind. Der radiale Abstand dieses Kreises zum Kopfzylinder der Schneidkanten ist dabei für jede Schärfstellung der Schneidkanten konstant. Dadurch erhalten die Einhüllspuren auf den Werkstückflanken eine annähernd konstante radiale Lage.
• Weiterhin wird vorausgesetzt, dass die Schneidkanten im Bereich der Kopfzylinder aus Stabilitäts- und Verschleissgründen so sind, dass eine vorgegebene minimale Kopfdicke nicht unterschritten und eine maximale Kopfdicke nicht überschritten wird und die Schneidkanten im Bereich des Fusses ohne Unterschnitt sind.
• Bei Werkstücken mit im Zahnfuss geschlossenen Profilen, z. B. bei einem durch Wälzschälen bearbeiteten Zahnfuss, kann die Kopfdicke der Schneidkanten auch zu Null werden und das Profil der rechtsseitigen Schneidkanten unterbrechungsfrei zu den linksseitigen Schneidkanten übergehen.
• Für die Bestimmung der Wälzwinkel der Einhüllspuren wird auf der rechten Werkstückflanke ein Flankenpunkt auf dem Kopfzylinder mit Hilfe des Verzahnungsgesetzes konjugiert als Kontaktpunkt der rechten Schneidkante im Bereich des Fusses abgebildet. Von der hierzu gehörenden Wälzstellung des Werkstücks ausgehend werden so lange iterativ Kontaktpunkte im Bereich des Kopfzylinders der rechten Schneidkanten bestimmt, bis der Wälzwinkel um die Achse des Werkstücks ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels ist. Dabei muss der konjugierte Kontaktpunkt des Kopfzylinders der Schneidkanten um einen vorgegebenen Sicherheitsbetrag unter dem Fuss-Nutzkreisdurchmesser des Werkstücks liegen. Soll der Zahnfuss des Werkstücks komplett oder teilweise bearbeitet werden, so sind für das Einhalten der Gleichförmigkeitsbedingung auch Kontaktpunkte im Zahnfuss des Werkstücks zu verwenden. Der gleiche Vorgang wird für die linken Werkstückflanken und die linken Schneidkanten durchgeführt.
• Anschliessend wird geprüft, ob die Schneidkanten die vorgegebene minimale und maximale Kopfdicke einhalten und ob kein Unterschnitt auftritt.
• Dabei sind über die gesamte Standzeit des Werkzeugs, d. h. für jede radiale Lage der Schneidkanten, der konstruktive Spanwinkel am Zahnkopf sowie der konstruktive Steigungswinkel der Spanflächen bedingt durch die Werkzeugkonstruktion konstant.
• Vorzugsweise wird jedoch für jede radiale Lage der Schneidkanten beim Vorhandensein eines konstruktiven Spanwinkels am Zahnkopf der axiale Versatz der Spanfläche durch eine Anpassung der Maschineneinstellung konstant gehalten.
• Da die Schneidkanten konjugiert zu den Werkstückflanken abzubilden sind, ist für jede radiale Lage der Schneidkanten zur Veränderung des Wälzwinkels und somit der Länge der Einhüllspuren eine Veränderung der Längen der rechts- und/oder linksseitigen Kopfkreisradien der Schneidkanten und/oder eine Veränderung der Schräglage der Einhüllspuren auf den Werkstückflanken durch einen geänderten Achskreuzwinkel und somit geänderten Schrägungswinkel des zur radialen Lage der Schneidkanten gehörenden Werkzeugzahns und/oder eine Veränderung des axialen Versatzes der Spanflächen möglich.
• Der radial verfügbare Bereich des Schneidelements muss so ausgelegt sein, dass in jeder radialen Lage der Schneidkanten die Form der Schneidengeometrie für das Einhalten der Gleichförmigkeitsbedingung herstellbar ist.
• Die Ermittlung der Daten der Schneidengeometrie erfolgt durch Iteration der geometrischen und kinematischen Einflussgrössen auf die Gleichförmigkeitsbedingung mit Hilfe des Verzahnungsgesetzes.
• Patentanspruch 4 schlägt vor, wie das Werkzeug geometrisch zu gestalten ist, um eine Schwankung der rechts- und linksflankigen Bearbeitungskräfte beim Zweiflankenschnitt zu minimieren, was positiven Einfluss auf die Qualität der Werkstückflanken hat.
• Die effektiven Spanwinkel werden wesentlich vom konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf, dem konstruktiven Steigungswinkel und dem axialen Versatz der Spanflächen beeinflusst und sie haben entlang der Schneidkante Unterschiede, da sie von den Richtungen der Relativgeschwindigkeiten in den Kontaktpunkten zu den Werkstückflanken abhängen.
• Die Schneidelemente haben in der Werkzeugaufnahme einen konstanten konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf und einen mit den CNC-Linearachsen der Wälzschälmaschine einstellbaren axialen Versatz der Spanflächen. Der konstruktive Steigungswinkel der Spanflächen wird so gewählt, dass die effektiven Spanwinkel für eine mittlere radiale Lage der Schneidkanten für die gleichzeitig rechts- und linksflankig in Eingriff befindlichen konjugierten Kontaktpunkte in der mittleren Wälzstellung einer Schneidkante gleich sind.
• Der radiale Schärfbereich der Schneidelemente wird beim Zweiflankenschnitt u. a. dadurch begrenzt, dass die effektiven Spanwinkel, die zur minimalen und maximalen radialen Lage der jeweils mittleren Wälzstellung einer Schneidkante gehören, beim gleichzeitigen Einhalten der Gleichförmigkeitsbedingung eine vorgegebene Toleranz nicht überschreiten.
• Beim Einflankenschnitt besteht die Möglichkeit, nacheinander zwischen dem rechts- und linksflankigen Schnitt den Achskreuzwinkel und/oder den axialen Versatz der Spanfläche zu ändern, und somit für jede Flankenseite unterschiedliche, technologisch vorteilhafte effektive Spanwinkel einzustellen. Dies ist bei der Auslegung der rechts- und linksseitigen Schneidkanten und Freiflächen zu berücksichtigen, um die vorgegebenen Schneidengeometrien zu erhalten.
• Patentanspruch 5 gibt an, wie die Freifläche des Werkzeugs zu gestalten ist, dass die effektiven Freiwinkel im gesamten Durchdringungsbereich der Schneidkanten mit den in vorangegangenen Schnitten noch nicht bearbeiteten Werkstückflanken einen für das Verschleissverhalten vorteilhaften positiven Wert haben.
• Zugleich soll der Keilwinkel zwischen Freifläche und Spanfläche einen Minimalwert nicht unterschreiten, da hierdurch die Verschleissfestigkeit der Schneidkanten beeinträchtigt wird.
• Effektive Freiwinkel erfordern in allen Drehwinkelstellungen des Werkzeugs für jeden Durchdringungspunkt der Schneidkanten mit den Werkstückflanken wegen der Änderung der Richtungen der Relativgeschwindigkeiten eine angepasste Geometrie der Freifläche.
• Dazu werden die konstruktiven Freiwinkel für jede radiale Lage der Schneidkanten mit Hilfe von approximierenden Ebenen so ausgelegt, dass die effektiven Freiwinkel für jeden Durchdringungspunkt der Schneidkante mit dem noch nicht verzahnten Material der Werkstückflanken positiv sind und die Keilwinkel zwischen Freifläche und Spanfläche einen vorgegebenen Minimalwert nicht unterschreiten.
• Patentanspruch 6 schlägt vor wie die Schneidelemente aus plattenförmigen Schneidstoffrohkörpern herausgeschnitten werden. Es kommt vorzugsweise ein Drahterodierverfahren mit einer geradlinigen Erzeugungsspur zur Anwendung. Hierfür sind handelsübliche bahngesteuerte Drahterodiermaschinen geeignet, die auch für allgemeine kubische und zylindrische Bearbeitungen verwendet werden.
• Dazu werden die Schneidstoffrohkörper, die rund oder rechteckig sein können, auf eine Hilfsvorrichtung gespannt, die um den konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf in Relation zu einer Bezugsebene gekippt ist, wobei die Bahngeometrie für jedes Schneidelement auf der Hilfsvorrichtung so orientiert ist, dass eine Mittelllinie des Schneidelements in Richtung des konstruktiven Spanwinkels am Zahnkopf zeigt. Die geradlinigen Erzeugungsspuren hüllen orthogonal zur Bezugsebene die Umrandungsfläche des Schneidelements ein.
• Zur lösbaren Befestigung der Schneidelemente in einer Werkzeugaufnahme haben die Schneidelemente und die Werkzeugaufnahme jeweils zueinander passende formschlüssige Fügegeometrien.
• Die ebenfalls von geradlinigen Erzeugungsspuren gebildeten Umrandungsflächen der Fügegeometrie der Werkzeugaufnahme haben einen Schwenkwinkel, der durch den Steigungswinkel der Spanflächen bestimmt ist.
• Zwischen der Fügegeometrie der Schneidelemente und derjenigen der Werkzeugaufnahme besteht ein Fügespalt. Der radiale Schärfbereich der Schneidelemente, der über die zylindrische Mantelfläche der Werkzeugaufnahme hinausragt, hat zwischen den einzelnen Schneidelementen einen Distanzspalt.
• Alle Fügespalte und Distanzspalte können mit einem lösbaren Verbindungsstoff gefüllt werden, der vorteilhaft ein Gemisch aus Zweikomponentenklebstoff und Mineralpulver ist. Dieser Verbindungsstoff bewirkt beim Wälzschälen neben der Erhöhung der Lagestabilität der Schneidelemente eine Dämpfung von Mikroschwingungen, was eine Verringerung des Verschleisses der Schneidkanten begünstigt.
• Patentanspruch 7 beschreibt, wie die Schneidelemente in einer Werkzeugaufnahme eine exakte Lage und Richtung der Spanflächen erhalten.
• Die exakte Lage und Richtung der Spanflächen bezüglich der Rotationsachse des Werkzeugs und seinem axialen Referenzpunkt in der Wälzschälmaschine sind für die Definition einer räumlichen Bahn eines Schärfwerkzeugs erforderlich. Beides hat wesentlichen Einfluss auf die herstellbare Genauigkeit der Schneidengeometrie.
• Sonstige Abweichungen der Lagen der Schneidelemente in der Wälzschälmaschine spielen keine Rolle, da die Geometrie der Schneidkanten beim Generieren und Schärfen in Relation zur Rotationsachse des Werkzeugs in der Wälzschälmaschine erzeugt wird.
• Das Einhalten der exakten Lage und Richtung der Schneidelemente wird von einem spielfrei auf der Werkzeugaufnahme befestigten unteren Fixierungsflansch gewährleistet.
• Dieser hat mit dem Teilungswinkel der Werkzeugzähne angeordnete ebene Auflageflächen, deren Flächennormalen gleich mit denen sind, die sich aus dem konstruktiven Steigungswinkel der Spanfläche und dem konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf ergeben.
• Die in der Fügegeometrie der Werkzeugaufnahme mit Fügespalten formschlüssig befestigten Schneidelemente werden mit einem oberen Fixierungsflansch mit in Achsrichtung wirkenden lösbaren Spannelementen gegen die Auflageflächen des unteren Fixierungsflansches gepresst.
• Wobei der obere Fixierungsflansch zu diesem Zweck konvex gekrümmte Auflageflächen hat, deren separate Kontakte mit den oberen Auflageflächen der Schneidelemente durch eine elastische Deformation des oberen Fixierungsflansches für jedes Schneidelement annähernd gleiche Spannkräfte erzeugen.
• Patentanspruch 8 gibt eine Vorrichtung an, die das Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie des Werkzeugs in der Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen gestattet, die durch unterschiedliche Datenbelegungen der Regelungseinrichtungen auch für das Wälzschälen verwendet werden.
• Die Vorrichtung bildet eine Kinematik weiter, wie sie in der Schrift DE 3533064 A1 , 1 und 2 in der zugehörigen Beschreibung dargestellt ist. Bei der bekannten Kinematik rotiert das Werkstück um eine maschinenfeste Rotationsachse. Das Werkzeug rotiert um eine um einen Achskreuzwinkel geschwenkte und kinematisch zur Achse des Werkstücks gekoppelte Rotationsachse, die zusammen mit zwei Linearachsen die radiale Einstellung und die Axialvorschubbewegung ausführt und die vorgegebene Übertragungsverhältnisse der Bewegungen zum Werkstück hat. Das Werkzeug ist auf einer Verschiebeachse für das Einstellen des axialen Versatzes und das axiale Zustellen für das Schärfen der Spanflächen gespannt.
• Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung wird der axiale Versatz der Spanfläche nicht, wie in der Schrift DE 3533064 A1 , 1 und 2 gezeigt ist, mit einer zum Werkzeug konzentrisch liegenden Verschiebeachse durchgeführt, sondern mit einer axialen und einer tangentialen Linearachse, deren Einstellungen so sind, dass sie den axialen Versatz der Spanflächen in Richtung der Rotationsachse des Werkzeugs ergeben. Dabei sind die zum Werkstück axial, radial und tangential liegenden Linearachsen alle kinematisch dem Werkzeug zugeordnet. Der Vorteil dabei ist, dass diese Konfiguration von orthogonal zueinander liegenden Linearachsen genauer und stabiler arbeitet, um das Werkzeug in einem vom Werkstück entfernten Bereich hochgenau Generieren und Schärfen zu können, als es mit der bekannten, für den Achskreuzwinkel schwenkbaren Verschiebeachse für das Werkzeug möglich ist.
• Zusätzlich ist in der Wälzschälmaschine ausserhalb des Kollisionsbereichs zwischen Werkstück und Werkzeug eine maschinenfeste drehzahlgesteuerte Rotationachse für ein drehangetriebenes scheibenförmiges Schärfwerkzeug für das Generieren und Schärfen des Werkzeugs.
• Patentanspruch 9 beschreibt ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren, das für jede radiale Lage der Schneidkante eine vorgegeben Profilgeometrie mit den vorgegeben konstruktiven Freiwinkeln in der Wälzschälmaschine erzeugen kann.
• Als Schärfverfahren wäre ein kontinuierliches Wälzschleifen mit axialer und dazu überlagerter radialer Vorschubbewegung mit für jedes Schärfen schrittweise geshifteter Schleifschnecke naheliegend. Wobei die Schleifschnecke für jeden Shiftschritt eine an die veränderliche Form der Schneidkanten angepasste Ganggeometrie haben müsste. Zusätzlich müsste die der axialen Vorschubbewegung der Schleifschnecke überlagerte radiale Vorschubbewegung die vorgegebene Freifläche angenähert erzeugen können. Die Nachteile eines solchen Schärfverfahrens sind, dass die in Richtung ihrer Achse veränderliche Ganggeometrie der Schleifschnecke werkstückgebunden ist. Die hartstoffbelegte hochgenaue Schleifschnecke ist teuer und schwierig herzustellen, und für das kontinuierliche Wälzschleifen in der Wälzschälmaschine wäre zudem ein hoher maschinentechnischer Aufwand erforderlich.
• Daher wird erfindungsgemäss das kontinuierliche Generieren und Schärfen in der Wälzschälmaschine mit einem handelsüblichen, drehangetriebenen, rotationssymmetrischen und scheibenförmigen Schärfwerkzeug durchgeführt.
• Das Schärfwerkzeug hat ein bogenförmiges Achsschnittprofil seiner mit Hartstoff belegten Schneidfläche und eine maschinenfeste Lage in der Wälzschälmaschine.
• Das Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie erfolgt mit einer kontinuierlichen Rotationsbewegung und einer davon abhängigen kontinuierlichen räumlichen Bewegung des Werkzeugs wodurch das Verfahren unabhängig von der Flankengeometrie des Werkstücks dazu passende Schneidkanten und Freiflächen erzeugen kann.
• Nach dem Wälzschälen wird das Werkzeug für das Schärfen mit den axialen, radialen und tangentialen CNC-Linearachsen aus dem Kollisionsbereich mit den Werkstückflanken herausgefahren und nimmt eine Startposition zum Schärfwerkzeug ein.
• Anschliessend wird das kontinuierlich rotierende Werkzeug mit seiner räumlichen Bewegung kontinuierlich zur rotierenden Schneidfläche des Schärfwerkzeugs so positioniert, dass Kontaktpunkte der Schneidfläche geometrisch identisch mit den vorausbestimmten Kontaktpunkten der Schneidkanten sind.
• Dabei sind die Flächennormalen der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs kollinear mit den Flächennormalen der zu den Kontaktpunkten gehörenden mit Ebenen approximierten Freiflächen.
• Wobei die kontinuierlich aufeinander folgenden Kontaktpunkte auf der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs so in Kontakt mit den Schneidkanten sind, dass die von der Drehbewegung des Werkzeugs abhängige räumliche Bewegung des Werkzeugs sich periodisch für jeden Werkzeugzahn wiederholt.
• Weiterhin ist die Rotationsrichtung des Schärfwerkzeugs so, dass sie auf die Spanfläche zugehend ist, und somit Absplitterungen der Schicht aus Verschleissschutzmaterial oder aus superhartem Schneidstoff vermieden werden.
• Vorteilhaft ist, wenn die digitale Regelungseinrichtung über einen Computer verfügt, der neben den digitalen Regelungsaufgaben auch ausgehend von den nach jedem Schärfen sich ändernden geometrischen und kinematischen Vorgaben maschinenintegriert die neuen Daten für die CNC-Achspostionen und CNC-Achsbahnen bestimmen kann.
• Diese Daten können jedoch auch maschinenextern bestimmt und mittels Datentransfer an die Regelungseinrichtung der Wälzschälmaschine übertragen werden.
• Patentanspruch 10 gibt an, wie beim Generieren und Schärfen die Durchdringung der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs mit der Schneidengeometrie erfolgt, wodurch die Freiflächen erzeugt werden.
• Dabei werden in unmittelbarer Umgebung der konjugierten Kontaktpunkte die vorgegebenen konstruktiven Freiwinkel exakt erzeugt. Die von den konjugierten Kontaktpunkten weiter entfernten Bereiche der Freifläche werden von der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs mit einer Hüllfläche angenähert. Durch die voneinander abhängige kontinuierlichen Rotations- und Raumbewegungen der Kontaktpunkte der Schneidkanten wird eine für alle Schneidelemente des Werkzeugs zusammenhängende Freifläche eingehüllt, die sich aus Fuss-, Flanken- und Kopffreiflächen der Werkzeugzähne zusammensetzt.
• Für eine vorgegebene Geometrie der Schneidfläche und für jede relative Drehwinkelstellung des Werkzeugs zum Schärfwerkzeug muss für die räumliche Position der Schneidfläche die Bedingung erfüllt sein, dass im Kontaktpunkt die gemeinsame Normale der Schneidfläche und der Freifläche die Achse des Schärfwerkzeugs schneidet.
• Dabei wird die Güte der Näherung der vorgegebenen Freiflächen von der Form der Achsschnittgeometrie der Schneidfläche und den axialen und radialen Lagen der durchdringenden Kontaktpunkte auf der Schneidfläche bestimmt.
• Wobei alle relativen Drehwinkelstellungen des Werkzeugs so sein müssen, dass keine sonstigen Kollisionen zwischen der Schneidfläche und dem Werkzeug auftreten. Bei einer gegebenen Achsschnittgeometrie und einer gegebenen radialen Lage der Schneidfläche wird die Drehwinkelstellung des Werkzeugs zur Schneidfläche so gewählt, dass die konjugierten Kontaktpunkte der Schneidkanten exakt erzeugt werden und bestmögliche geometrische Näherungen der mit Ebenen approximierten Freiflächen entstehen.
• Aus allen Drehwinkelstellungen des Werkzeugs relativ zur Schneidfläche und den relativen räumlichen Positionen des Werkzeugs ergibt sich die für jeden Werkzeugzahn wiederholende Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Schärfwerkzeug für das Erzeugen der Schneidkanten und der Freiflächen.
• Patenanspruch 11 gibt eine Variante des kontinuierlichen Generierungs- und Schärfverfahrens an, die es begünstigt, das Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff und das Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie mit Kühlschmierstoff zu betreiben. Insbesondere in der Grossserienbearbeitung werden die dem Wälzschälen vorangehenden Prozesse häufig ohne Kühlschmierstoff ausgeführt. Es ist daher vorteilhaft eine derartige Prozesskette durchgehend bis zum endbearbeiteten Werkstück ohne Kühlschmierstoff zu gestalten.
• Verschleissschutzschichten oder Schichten aus superharten Schneidstoffen auf den Spanflächen begünstigen wegen der hohen thermischen Beanspruchungsfähigkeit ein Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff. Beim Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie des Werkzeugs mit einem hartstoffbelegten Schärfwerkzeug treffen jedoch hochfeste Schneid- und Schärfstoffe (z. B. PCBN und Diamant) und ungünstige Flächenverhältnisse der Flächen der zu bearbeitenden Schneidstoffe und der Flächen der Schärfstoffe des Schärfwerkzeugs aufeinander. Um das Schärfwerkzeug zu schonen, ist es daher vorteilhaft, das Generieren und Schärfen mit Kühlschmierstoff durchzuführen. Um Verschleppungen des Kühlschmierstoffs zum Wälzschälen zu vermeiden, fährt das Werkzeug mit den vorhandenen CNC-Linearachsen in einen für Kühlschmierstoff abgeschotteten Bereich, wobei es nach dem Schärfen in diesem Bereich von Resten des Kühlschmierstoffs gereinigt wird.
• Die Erfindung lässt eine Reihe von unter den Wortlaut der Ansprüche fallende naheliegende Ausführungsvarianten zu, die ebenfalls unter den Schutzbereich fallen sollen.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
• 1 Stand der Technik hinsichtlich der Geometrie eines Werkzeugzahns für das Wälzschälen mit perspektivischer Ansicht der Spanfläche mit Schneidkante und Freifläche von oben
• 2 Werkzeugaufnahme mit einem Schneidelement mit perspektivischer Draufsicht auf eine Spanfläche mit Schneidkante, Freifläche, Umrandungsfläche und radialem und axialem Schärfbereich von oben
• 3 Perspektivische Darstellung des Eingriffs von zwei Schneidkanten mit den Einhüllspuren der Werkstückflanken von oben
• 4 Perspektivische Darstellung von zwei Schneidelementen mit annähernd gleicher Zahndicke und Lückenweite der Schneidkanten von oben
• 5 Perspektivische Darstellungen von oben einer mit Ebenen angenäherten Freifläche eines Werkzeugzahns mit effektiven Freiwinkeln in diversen Winkelbezugsebenen
• 6 Perspektivische Ansicht von oben eines planparallelen, plattenförmigen Schneidstoffrohkörpers aus Trägerschneidstoff mit einer Schicht aus Verschleissschutzmaterial oder superhartem Schneidstoff und einer geradlinigen Erzeugungsspur
• 7 Perspektivische Einzelansichten von vorne einer Werkzeugaufnahme, eines Schneidelements, eines oberen und unteren Fixierungsflansches, einer ringförmigen Scheibe und von Gewindebohrungen für axiale Spannelemente
• 8 Schnitte einer Werkzeugaufnahme in einer Vorderansicht mit einem Schneidelement, einem oberen und unteren Fixierungsflansch, einer ringförmigen Scheibe und axialen Spannelementen und einer Draufsicht mit sieben in der Werkzeugaufnahme montierten Schneidelementen
• 9 Perspektivische Ansicht von rechts der Kinematik für das Wälzschälen und das Generieren und Schärfen des Werkzeugs in der Wälzschälmaschine mit einem drehangetriebenen scheibenförmigen Schärfwerkzeug
• 10 Axialschnitt eines Schärfwerkzeugs und Kontakte der Schneidfläche mit einer Schneidkante in diversen Drehstellungen und räumlichen Positionen des Werkzeugs
• 11 Perspektivische Ansicht von links einer bogenförmigen Durchdringungskurve der Schneidfläche eines Schärfwerkzeugs mit der Schneidengeometrie eines Werkzeugs
• In 1 ist der Stand der Technik eines vergrössert dargestellten Werkzeugzahns 5 mit geometrischen Bezügen für den konstruktiven Freiwinkel ς_KF, den effektiven Freiwinkel ς_EF, den effektiven Spanwinkel γ_EF, den konstruktiven Steigungswinkel τ und den konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf γ_K wiedergegeben. Es sind die ebene Spanfläche 1 und die darauf liegende Schneidkante 2 mit der zugehörigen Freifläche 3 gezeigt. Die Schneidkante 2 ist geometrisch auf einen Auslegungspunkt P_AP mit dem Radius r_AP und der z-Koordinate s_ZAP bezogen, die im kartesischen Achssystem (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ) des Werkzeugs mit dem Ursprung O_WZ gegeben sind. Aus dem konstruktiven Steigungswinkel τ und dem konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf γ_K ergibt sich die Normale n_AP der Spanfläche 1. Es ist die Tangente an die Schneidkante t_KO und der Vektor der Relativgeschwindigkeit v_RL zwischen Kontaktpunkt P_KO und einer Einhüllspur einer Werkstückflanke aufgetragen. Aus der Tangente t_KO und dem Vektor v_RL ergibt sich als Vektorprodukt die Normale n_KO einer einhüllenden Ebene einer virtuellen Freifläche E_VI mit einem effektiven Freiwinkel ς_EF gleich Null. Der Vektor v_RL und der Vektor n_KO bilden eine Winkelbezugsebene E_WB in der der effektive Freiwinkel ς_EF zwischen dem Vektor v_RL und der Freifläche 3 liegt. Die Freifläche 3 hat in der Winkelbezugsebene E_WB einen konstruktiven Freiwinkel ς_KF, der zwischen der nicht korrigierten Flanke eines Werkzeugzahns und der Freifläche 3 liegt.
• Ein effektiver Spanwinkel γ_EF im Kontaktpunkt P_KO liegt in der Winkelbezugsebene E_WB zwischen dem Vektor n_KO und der Spanfläche 1. Der effektive Spanwinkel γ_EF ist bei einer vorhandenen Richtung der Relativgeschwindigkeit v_RL durch den konstruktiven Steigungswinkel τ und den konstruktiven Spanwinkel γ_K am Zahnkopf geometrisch bestimmt.
• Die effektiven Frei- und Spanwinkel ς_EF und γ_EF sind massgebend für eine effiziente Spanbildung verantwortlich. Sie sind für jede räumliche Lage der Schneidkante 2 gegenüber den Werkstückflanken und jede Lage eines Kontaktpunktes P_KO auf der Schneidkante 2 wegen der davon abhängigen Relativgeschwindigkeit v_RL unterschiedlich.
• In 2 ist ein vergrössert dargestelltes planparalleles Schneidelement 4 aus Trägerschneidstoff 7 (z. B. Hartmetall oder Cermet) mit einer planparallelen Schicht aus Verschleissschutzmaterial 9 (z. B. Al₂O₃ Aluminiumoxid) oder aus superhartem Schneidstoff 8 (z. B. PCBN polykristallines kubisches Bornitrid oder PKD polykristalliner Diamant) gezeigt. Es sind die Schneidkanten 2 ₁, 2 ₂ und 2 ₃ für drei unterschiedliche räumliche Lagen (r_AP1, s_ZAP1), (r_AP2, s_ZAP2) und (r_AP3, s_ZAP3) der Auslegungspunkte P_AP1, P_AP2 und P_AP3 im kartesischen Achssystem (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ) des Werkzeugs zu erkennen, sowie die Freiflächen 3 ₁, 3 ₂ und 3 ₃ und eine Umrandungsfläche 6 des Schneidelements 4. Die rechten Schneidkanten S_RF1 bis S_RF3 und die linken Schneidkanten S_LF1 bis S_LF3 haben unterschiedliche rechts- und linksseitige Kopfkreisradien r_RF1 bis r_RF3 und r_LF1 bis r_LF3. Beim Schärfen mit radialer Zustellung ist die Schneidkante 2 ₁ dem Standzeitbeginn, 2 ₂ der Standzeitmitte und die Schneidkante 2 ₃ dem Standzeitende zugeordnet. Innerhalb dieses radialen Schärfbereichs bilden sich alle zwischen 2 ₁ bis 2 ₃ geometrisch sich ändernden Schneidkanten verschneidungsfrei als konjugierte Einhüllspuren auf den Werkstückflanken ab. In jeder der drei gezeigten Lagen der Schneidkanten 2 ₁, 2 ₂ und 2 ₃ mit unterschiedlichen Profilformen haben die zugehörigen Werkzeugzähne 5 ₁, 5 ₂ und 5 ₃ in den Auslegungspunkten P_AP1, P_AP2 und P_AP3 in Tangentialebenen an Zylinder mit den Radien r_AP1, r_AP2 und r_AP3 drei unterschiedliche Schrägungswinkel β_AP1, β_AP2, und β_AP3. Die unterschiedlichen Profilformen, Profillagen und Schrägungswinkel der Werkzeugzähne 5 ₁, 5 ₂ und 5 ₃ sind dadurch bedingt, dass diese im Laufe ihrer Standzeit nach jedem Schärfen unterschiedliche räumliche Lagen in Relation zum Werkstück haben und sich die Stirnschnitt-Profilgeometrie des Werkstücks infolge von Profilkorrekturen oder Profilmodifikationen ändern kann, wobei zugleich die Gleichförmigkeitsbedingung einzuhalten ist, was durch eine Änderung der Achsabstände und/oder Achskreuzwinkel und/oder axialen Versätze der Spanflächen und/oder der rechts- und linksseitigen Kopfkreisradien der Schneidkanten 2 ₁, 2 ₂ und 2 ₃ erreicht wird. Das Schneidelement 4 ist daher geometrisch so ausgelegt, dass alle Form- und Lageänderungen der Schneidkanten zwischen 2 ₁ und 2 ₃ und der Freiflächen zwischen 3 ₁ und 3 ₃ im Laufe des Schärfens geometrisch möglich sind.
• Bei einem Zweiflankenschnitt wird für die mittlere Position r_AP2 des Auslegungspunkts P_AP2 der Schneidkante 2 ₂ für eine mittlere Wälzstellung der Schneidkante 2 ₂ und einen vorgegebene konstruktive Spanwinkel γ_K am Zahnkopf und axialen Versatz s_ZAP2 der Spanflächen 1 der konstruktive Steigungswinkel τ so ausgelegt, dass an den beiden gleichzeitig in Eingriff befindlichen konjugierten Kontaktpunkten P_KO der rechts- und linksseitigen Schneidkanten S_RF2 und S_LF2 gleiche effektive Spanwinkel γ_EF vorhanden sind. Die radialen Positionen r_AP1 und r_AP3 der Auslegungspunkte P_AP1 und P_AP3 der Schneidkanten 2 ₁ und 2 ₃ sind so, dass die zugehörigen effektiven Spanwinkel γ_EF der konjugierten Kontaktpunkte P_KO für die mittleren Wälzstellungen der Schneidkanten 2 ₁ und 2 ₃ bei Einhaltung der Gleichförmigkeitsbedingung eine vorgegebene Toleranz gegenüber dem effektiven Spanwinkel γ_EF der mittleren Position r_AP2 nicht überschreiten. 3 beschreibt die geometrischen Voraussetzungen für die rechten und linken Schneidkanten S_RF und S_LF für das Einhalten der Gleichförmigkeitsbedingung beim Wälzschälen mit einem Zweiflankenschnitt der rechten und linken Werkstückflanken W_RF und W_LF. Es sind der Achsabstand a_WS, der Achskreuzwinkel Σ_WS und die Lage (r_AP, s_ZAP) der Auslegungspunkte P_AP mit den Normalen der Spanflächen n_AP im Achssystem des Werkzeugs (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ) mit dem Ursprung O_WZ dargestellt. Die Werkstückflanken 11 mit dem Achssystem (X_WS, Y_WS, Z_WS) haben den Ursprung O_WS. Die Kontaktpunkte P_KO1 und P_KO3 der rechten Schneidkanten S_RF, die auf dem Kopfzylinder mit dem Radius r_RF liegen, haben Kontaktpunkte P_KO1 und P_KO3 im Fussbereich der rechten Werkstückflanken W_RF. Die Kontaktpunkte P_KO2 und P_KO4 auf den rechten Werkstückflanken W_RF, die auf dem Kopfzylinder liegen, haben Kontaktpunkte P_KO2 und P_KO4 im Fussbereich der rechten Schneidkanten S_RF. Die Kontaktpunkte P_KO5 und P_KO7 der linken Werkstückflanken W_LF, die auf dem Kopfzylinder liegen, haben Kontaktpunkte P_KO5 und P_KO7 (P_KO7 ist nicht dargestellt) im Fussbereich der linken Schneidkanten S_LF. Die Kontaktpunkte P_KO6 und P_KO8 (P_KO8 ist nicht dargestellt) auf den linken Schneidkanten S_LF, die auf deren Kopfzylinder mit dem Radius r_LF liegen, haben Kontaktpunkte P_KO6 und P_KO8 im Fussbereich der linken Werkstückflanken W_LF. Den Kontaktpunkten P_KO1 bis P_KO8 der Einhüllspuren 15 sind Wälzwinkel δ_WS um die Achse Z_WS der Werkstückflanken 11 bzw. Wälzwinkel δ_WZ um die Achse Z_WZ des Werkzeugs 13 in den Achssystemen (X_WS, Y_WS, Z_WS) bzw. (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ) so zugeordnet, dass die Wälzwinkel sich in beiden Achssystemen auf zueinander zuordnungsbare Winkelnullpunkte beziehen. Werden die Wälzwinkel des Werkzeugs durch Multiplikation mit dem Übersetzungsverhältnis zwischen Werkzeug und Werkstück in Wälzwinkel des Werkstücks umgerechnet, können die Wälzwinkel δ_WS1 für die rechtsflankigen Einhüllspuren 15 von den Kontaktpunkten P_KO1 über P_KO2 bis P_KO3 und δ_WS2 für die linksflankigen Einhüllspuren 15 von den Kontaktpunkten P_KO5 über P_KO6 bis P_KO7 bestimmt werden. Dazu müssen die jeweils lückenlos aufeinander folgenden Wälzwinkel δ_WS1 und δ_WS2 der rechts- und linksflankigen Einhüllspuren 15 gleich und ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels ε_WS der Werkstückflanken 11 sein.
• Die Gleichförmigkeitsbedingung wird erreicht, indem Einfluss auf die Längen der Einhüllspuren 15 genommen wird. Dazu werden mit dem Verzahnungsgesetz ausgehend von den Werkstückflanken die Punkte P_KO auf den Schneidkanten ermittelt und die Parameter r_RF und/oder r_LF und/oder a_WS und/oder s_ZAP und/oder Σ_WS so lange iterativ Variiert, bis die Gleichförmigkeitsbedingung erfüllt ist. Dabei sind die Vorgaben hinsichtlich der Zahndicke des Kopfes und der Unterschnittfreiheit des Fusses sowie hinsichtlich einer gleichen Zahndicke und Lückenweite der Schneidkanten zu berücksichtigen.
• 4 zeigt zwei Schneidelemente 4 mit den beiden Auslegungspunkten P_AP mit den Normalen n_AP der Spanflächen 1, die zur radialen Schärfstellung der Schneidkanten S_RF und S_LF gehören. Es ist ein Referenzkreis mit dem Radius r_AP dargestellt, der durch die Auslegungspunkte P_AP der Schneidkanten S_RF und S_LF geht. In einer Stirnschnittebene, die gegenüber dem Achssystem (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ) des Werkzeugs um den axialen Versatz s_ZAP der Spanflächen 1 verschoben ist, sind bezogen auf den Radius r_AP jeweils Zahndicken s_WZ und Lückenweiten e_WZ der Schneidkanten S_RF und S_LF vorhanden, die innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gleich sind. Der Radius r_AP der Auslegungspunkte P_AP wird für jede radiale Schärfstellung der Schneidkanten S_RF und S_LF so gewählt, dass (r_AP – (r_RF + r_LF)/2) konstant ist. Dies hat zur Folge, dass bei variierten Parametern r_RF und/oder r_LF und/oder a_WS und/oder s_ZAP und/oder Σ_WS des Werkszeugs die Einhüllspuren für jede radiale Schärfstellung der Schneidkanten S_RF und S_LF annähernd die gleiche radiale Lage auf den Werkstückflanken haben.
• In 5 wird die geometrische Approximation der Freiflächen beschrieben, die für das erfindungsgemässe kontinuierliche Schärfverfahren vorausgesetzt wird. Auf der rechten Bildseite sind für k = 1...n konjugierte Kontaktpunkte P_KO(k) entlang der Schneidkante 2 in j = 1...m Drehwinkelstellungen φ_WZ(j) des Werkzeugs positive effektive Freiwinkel ς_EF(k,j) mit den Werkstückflanken gezeigt, wobei die Drehwinkelstellung j für jeden Kontaktpunkt P_KO(k) diejenige ist, für die in der Winkelbezugsebene E_WB(k) der grösste konstruktive Freiwinkel ς_KF(k) vorgegeben werden muss, um positive effektive Freiwinkel ς_EF(k,j) zu bekommen. Werden die k = 1...n Kontaktpunkte P_KO(k) in j = 1...m Drehwinkelstellungen φ_WZ(j) des Werkzeugs mit dem dazu gehörenden Axialvorschub s_ZMA(j) = f(φ_WZ(j)) entlang der Achse Z_MA verschoben, ergeben sich mit der Rotationsgeschwindigkeit ω_WZ und der Vorschubgeschwindigkeit v_ZMA(j) die Vektoren der Relativgeschwindigkeiten v_RL(k,j), die Tangenten t_KO(k,j) und die Normalen n_KO(k,j). Der Drehwinkelbereich φ_WZ(m) ist so gewählt, dass er den Durchdringungsbereich der Schneidkanten 2 mit dem in vorangegangenen Schnitten noch nicht verzahnten Werkstückmaterial überstreicht. Die Normalen n_KO(k,j)) beschreiben in den konjugierten Kontaktpunkten P_KO(k) für jede Drehwinkelstellung j = 1...m des Werkzeugs virtuelle Ebenen E_VI(k,j), die in den Winkelbezugsebenen E_WB(k) effektive Freiwinkel ς_EF(k,j) gleich Null haben. Es wird für jeden der n Kontaktpunkte die Drehwinkelstellung des Werkzeugs bestimmt, bei der die zugehörige virtuelle Ebene E_VI(k,j) am weitesten in eine unkorrigierte Werkzeugflanke eindringt. Diese virtuelle Ebene E_VI(k,j)max hat gegenüber der nicht korrigierten Flanke in den Winkelbezugsebenen E_WB(k) einen maximalen virtuellen Freiwinkel ς_VI(k,j)max. Die Aneinanderreihung der ausgewählten virtuellen Ebenen E_VI(k,j)max für die n Kontaktpunkte P_KO(k) entlang der Schneidkante ergibt eine aus den Ebenen E_VI(k)max zusammengesetzte virtuelle Freifläche, die im gesamten Durchdringungsbereich der Schneidkanten an den engsten Durchdringungsstellen die effektiven Freiwinkel ς_EF(k,j) gleich Null hat. Zu jeder der n ausgewählten Ebenen E_VI(k,j)max werden in den Winkelbezugsebenen E_WB(k) konstruktive Freiwinkel ς_KF(k) so überlagert, dass positive effektive Freiwinkel ς_EF(k,j) mit einer vorgegebenen Grösse entstehen. Die Freifläche 3 wird somit in den Kontaktpunkten P_KO(k) mit Ebenen E_FF(k), die die Normalen n_FF(k) haben angenähert, die im gesamten Durchdringungsbereich der Schneidkanten vorgegeben positive effektive Freiwinkel ς_EF(k,j) ergeben. Die Kontaktpunkte P_KO(k) und die Ebenen E_FF(k) mit den Normalen n_FF(k) bilden die Soll-Geometrie für das kontinuierliche Erzeugen der Schneidengeometrie mit einem kontinuierlichen Schärfverfahren.
• Auf der linken Bildseite ist eine vergrösserte Detaildarstellung für den Kontaktpunkt P_KO(2) mit der Winkelbezugsebene E_WB(2), der Ebene der Freifläche E_FF(2), und der virtuellen Freifläche E_VI(2,j)max mit dem effektivem Freiwinkel ς_EF(2,j) und dem virtuellen Freiwinkel ς_VI(2,j)max dargestellt.
• In 6 sind drei Schneidelementbasiskörper 10 ₁, 10 ₂ und 10 ₃ gezeigt, die mit einer geradlinigen Erzeugungsspur 14 aus einem planparallelen, plattenförmigen und rechteckigen Schneidstoffrohkörper 17 herausgeschnitten wurden. Der Schneidstoffrohkörper 17 besteht aus einem Trägerschneidstoff 7, auf der Seite der Spanfläche aus einer Schicht aus Verschleissschutzmaterial 9 oder aus superhartem Schneidstoff 8. Für das Herausschneiden der Schneidelementbasiskörper 10 ₁, 10 ₂ und 10 ₃ ist der Schneidstoffrohkörper um den konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf γ_K gegenüber einer Bezugsebene 18 gekippt, wobei die Richtung der geradlinigen Erzeugungsspur 14 orthogonal zur Bezugsebene 18 ist, und jeder Schneidelementbasiskörper 10 ₁, 10 ₂ und 10 ₃ in Richtung des konstruktiven Spanwinkels am Zahnkopf γ_K gekippt ist. Dabei werden die Auslegungspunkte P_AP mit den Normalen n_AP für die nicht geschärften Schneidkanten 2 und die Freiflächen 3 für den Standzeitbeginn asymmetrisch so gelegt, dass im Laufe des radialen Schärfens die erforderlichen Lageänderungen der Schneidkanten und der Freiflächen möglich sind und ein Aufmass der Schneidelementbasiskörper 10 ₁, 10 ₂ und 10 ₃ für das erste Generieren der zu einer Werkstückflanke exakten konjugierten Schneidkanten und der zugehörigen Freiflächen vorhanden ist.
• In 7 sind ein Ausschnitt einer Werkzeugaufnahme 19 mit einem um denn konstruktiven Steigungswinkel τ der Spanfläche geschwenkt und den konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf γ_K gekippt montierten Schneidelement 4 dargestellt. Es sind ein Ausschnitt eines oberen Fixierungsflansches 20 und ein Ausschnitt eines unteren Fixierungsflansches 21 zu erkennen. Die Umrandungsfläche der Fügegeometrie 6 der Werkzeugaufnahme 19 wird mit einer geradlinigen Erzeugungsspur 14 hergestellt, die um den Winkel η_WZ gegenüber der Achse Z_WZ der Werkzeugaufnahme 19 geschwenkt ist und die eine zu dem Schneidelement 4 passende formschlüssige Fügegeometrie hat. Das Schneidelement 4 ist mit einem Fügespalt 22 in die Fügegeometrie 6 der Werkzeugaufnahme 19 eingeschoben und steht mit seiner oberen Auflagefläche 23 und seiner unteren Auflagefläche 24 über die obere Stirnfläche 25 und die untere Stirnfläche 26 der Werkzeugaufnahme 19 hinaus. Der untere Fixierungsflansch 21 hat an den Stellen der unteren Auflagefläche 24 des Schneidelements 4 dazu in der Richtung passende untere Auflageflächen 29 und er ist radial mit Spiel geführt und axial spielfrei auf der unteren Stirnfläche 26 der Werkzeugaufnahme 19 mit axial wirkenden Spannelementen, z. B. Schrauben, befestigt. Der obere Fixierungsflansch 20 hat an den Stellen der oberen Auflageflächen der Schneidelemente 23 einen linienförmigen Auflagekontakt 30 und die untere Stirnfläche des oberen Fixierungsflansches 20 liegt im Bereich des inneren Durchmessers auf einer ringförmigen Scheibe 31. Durch eine elastische Deformation des oberen Fixierungsflansches 20 mit den axialen Spannelementen wird durch den linienförmigen Auflagekontakt 30 erreicht, dass auf jedes Schneidelement 4 annähernd gleiche Spannkräfte einwirken. Durch diese Spannkräfte werden die Schneidelemente 4 spielfrei gegen die Auflageflächen 29 des unteren Fixierungsflansches gepresst, wodurch die unteren Auflageflächen 24 der Schneidelemente 4 die axialen Lagen und Richtungen der Auflageflächen 29 des unteren Fixierungsflansches erhalten. Die Werkzeugaufnahme 19, der obere und untere Fixierungsflansch 20 und 21 und die ringförmige Scheibe 31 werden vorteilhaft aus Werkzeugstahl hergestellt.
• In 8 ist ein montiertes Werkzeug in einem Achsschnitt und einer Draufsicht dargestellt. Im Achsschnitt ist die Schnittgeometrie der Werkzeugaufnahme 19, des oberen Fixierungsflansches 20 und unteren Fixierungsflansches 21, einer ringförmigen Scheibe 31 sowie ein nicht geschnittenes Schneidelement 4 ₄ mit nicht geschnittenen axialen Spannelementen 27 zu erkennen. Es ist der Trägerschneidstoff 7, die superharte Schneidstoffschicht 8 bzw. die Schicht aus Verschleissschutzmaterial 9 dargestellt. Das für eine einfache grafische Darstellung gewählte geradverzahnte Werkzeug hat einen positiven konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf γ_K, jedoch keinen konstruktiven Steigungswinkel τ der Spanflächen. Im Bereich der oberen Auflagefläche 23 des Schneidelements 4 ist die Auflagefläche des oberen Fixierungsflansches 20 zylinderförmig gestaltet. Wobei die nicht zylinderförmigen ebenen Teile der Stirnfläche des oberen Fixierungsflansches 20 spielfrei auf der ringförmigen Scheibe 31 aufliegen. Unter Einwirkung der axialen Spannelemente 27 drückt der elastisch deformierte obere Fixierungsflansch 20 mit seiner zylinderförmigen Fläche auf die obere Auflagefläche 23 des Schneidelements und presst es mit Linienkontakt gegen die ebene Auflagefläche 29 des unteren Fixierungsflansches, dessen obere Stirnfläche 25 spielfrei auf der unteren Stirnfläche 26 der Werkzeugaufnahme 19 aufliegt.
• In der Draufsicht sind der obere Fixierungsflansch, die ringförmige Scheibe und die axialen Spannelemente weggelassen. Es sind sieben montierte Schneidelemente 4 ₁ bis 4 ₇ zu erkennen, die jeweils um den Teilungswinkel der Schneidkanten ε_WZ in der Werkzeugaufnahme 19 winkelversetzt befestigt sind, sowie Gewindebohrungen für die axialen Spannelemente. Der Fügespalt 22 zwischen der Werkzeugaufnahme 19 und der Umrandungsfläche 6 des Schneidelements 4 ist mit lösbarem Verbindungsstoff gefüllt. Zwischen den Umrandungsflächen der Schneidelemente 4 ₁ bis 4 ₇, die aus der Werkzeugaufnahme 19 radial herausragen ist jeweils ein Distanzspalt 32, der erforderlich ist, da die Umrandungsflächen der Schneidelemente 4 aus geradlinigen Erzeugungsspuren aufgebaut sind. Für ein spaltfreies Fügen wären bei schrägverzahnten und/oder geschwenkten und/oder gekippten Schneidelementen ansonsten komplizierte räumliche Umrandungsflächen erforderlich. Die Distanzspalte 32 sind ebenfalls mit lösbarem Verbindungsstoff gefüllt.
• 9 zeigt eine Vorrichtung für das Generieren und Schärfen der Werkzeugzähne 5, wobei die CNC-Linear- und die CNC-Rotationsachsen körperlich identisch mit denen für das Wälzschälen sind.
• Es wird die folgende Kinematik für das Wälzschälen sowie das Generieren und Schärfen vorausgesetzt: Die CNC-Rotationsachse des Werkstücks Z_WS mit dem Referenzpunkt O_WS ist maschinenfest. Die CNC-Rotationsachse des Werkzeugs Z_WZ mit dem Referenzpunkt O_WZ ist gegenüber dem Referenzpunkt O_WS mit den kartesischen CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA) mit dem Referenzpunkt O_MA räumlich verfahrbar, wobei die CNC-Linearachse Z_MA parallel zur CNC-Rotationsachse Z_WS und die CNC-Linearachse X_MA kollinear mit der CNC-Rotationsachse X_WZ für die Achskreuzwinkeleinstellung ist. Die CNC-Rotationsachse Z_WZ ist auf den Achskreuzwinkel Σ_WS und den Achsabstand a_WS eingestellt. Die Rotationsbewegung ω_WS des Werkstücks und ω_WZ des Werkzeugs, sowie die CNC-Linearbewegungen (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) und die CNC-Achseinstellungen (s_XMA, s_YMA, s_ZMA) haben gegenseitige kinematische Abhängigkeiten, die mit Hilfe von digitalen Regelungseinrichtungen ausgeführt werden.
• Diese CNC-Achsen und digitalen Regelungseinrichtungen für das Wälzschälen werden durch eine geänderte Datenbelegung auch für das Generieren und Schärfen verwendet. Dazu wird das Werkzeug 13 mit den CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA) aus dem Kollisionsbereich mit den Werkstückflanken 11 heraus zum Schärfwerkzeug 33 mit dem maschinenfesten kartesischen Bezugssystem (X_SF, Y_SF, Z_SF) mit dem Referenzpunkt O_SF gefahren. Diese maschinenfesten Achsen sind jeweils parallel zu den CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA). Die flexible Einstellung des axialen Versatzes e der Spanflächen ist mit den CNC-Linearachsen Y_MA und Z_MA mit den Einstellungen e_Y und e_Z möglich. Bei um den konstruktiven Spanwinkel γ_K am Zahnkopf gekippten Spanflächen 1 kann damit nach jedem Schärfen der Schneidkanten der axiale Versatz e der Spanflächen 1 auf seinen Vorgabewert zurückgeführt werden. Erfolgt dies nicht, ist die Schneidengeometrie beim Schärfen an den veränderten axialen Versatz e der Spanflächen 1 anzupassen.
• Das Schärfwerkzeug 33, das auf einer drehzahlgesteuerten Rotationsachse Y_SF sitzt, hat einen Achsabstand a_SF. Mit der CNC-Einstellachse X_WZ wird der Achskreuzwinkel Σ_SF auf den von der radialen Lage der Schneidkanten abhängigen Schrägungswinkel β_AP der Werkzeugzähne 5 eingestellt. Das Generieren und Schärfen erfolgt mit einer kontinuierlichen Rotationsbewegung ω_WZ des Werkzeugs mit der CNC-Rotationsachse Z_WZ und einer davon abhängigen kontinuierlichen räumlichen CNC-Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) mit den CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA). Dabei werden die von den Drehwinkelstellungen φ_WZ des Werkzeugs 13 abhängigen, sich für jeden Werkzeugzahn 5 wiederholenden Achspositionen (s_XMA, s_YMA, s_ZMA) des Werkzeugs von der digitalen Regelungseinrichtung für die CNC-Achsen Z_WZ, X_MA, Y_MA und Z_MA ausgeführt. Die drehzahlgeregelte Rotationsbewegung ω_SF des Schärfwerkzeugs 33 ist so, dass sie auf die Spanfläche 1 zugehend ist. Wird das Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff als Trockenbearbeitung durchgeführt, erfolgt das Generieren und Schärfen in einem für Kühlschmierstoff abgeschotteten maschinenfesten Bereich 39.
• In diesem Bereich befindet sich das Schärfwerkzeug 33 auf der Achse Y_SF, wobei das Generieren und Schärfen mit Kühlschmierstoff erfolgt. Nach dem Generieren und Schärfen wird das Werkzeug 13, bevor es zu den Werkstückflanken 11 für das Wälzschälen zurückfährt, von Resten des Kühlschmierstoffs befreit.
• In 10 sind acht Drehwinkelstellungen φ_WZ1 bis φ_WZ8 des Werkzeugs 13 und die zugehörigen Relativpositionen (O_SF, O_MA1) bis (O_SF, O_MA8) zwischen Schärfwerkzeug 33 und Werkzeug 13 dargestellt. Das Schärfwerkzeug 33 ist dem maschinenfesten Achssystem (X_SF, Y_SF, Z_SF) mit dem Referenzpunkt O_SF zugeordnet. Für eine einfache grafische Darstellung wird ein Werkzeug 13 gewählt, das geradverzahnt ist und keinen konstruktiven Steigungswinkel τ und keinen konstruktiven Spanwinkel γ_K am Zahnkopf hat. Die Schneidkanten 2 liegen daher in einer Stirnschnittebene des Werkzeugs 13, wobei die Normalen der Spanflächen orthogonal in die Zeichenebene hineinragen. Zum Erzeugen von Freiflächen mit positiven konstruktiven Freiwinkeln in den Winkelbezugsebenen E_WB1 bis E_WB8 liegt die Achse Y_SF des Schärfwerkzeugs 33 oberhalb der Zeichenebene. In den Kontaktpunkten zwischen der rotationssymmetrischen Schneidfläche 34 und den in der Zeichenebene liegenden Schneidkanten 2 müssen daher die Verlängerungen der räumlichen Kontaktnormalen n_FF1 bis n_FF8 der Freifläche die Achse Y_SF des Schärfwerkzeugs 33 schneiden. Die Kontaktnormalen n_FF1 bis n_FF8 liegen somit nicht in der Zeichenebene. Das Schärfwerkzeug 33 hat ein kreisförmiges Achsschnittprofil der Schneidfläche 34. In diesem Fall müssen die Verlängerungen der räumlichen Kontaktnormalen n_FF1 bis n_FF8 auch den Mittelpunktskreis des kreisförmigen Achsschnittprofils schneiden, der in einer zur Achse Y_SF des Schärfwerkzeugs 33 orthogonalen Ebene liegt. In der Winkelstellung φ_WZ8 ist das Erzeugen der Schneidkante 2 des gezeigten Werkzeugzahns 11 ₈ abgeschlossen und die räumliche Bahn (O_SF, O_MA) des Werkzeugs 13 geht kontinuierlich mit der gleichen Bahngeometrie zum nächsten Werkzeugzahn 11 ₉ über.
• In 11 ist die CNC-Rotationsachse Z_WZ des Werkzeugs 13 mit dem Referenzpunkt O_WZ zu erkennen, die gegenüber dem Schärfwerkzeug 33, das auf der Rotationsachse Y_SF mit dem Referenzpunkt O_SF sitzt, einen Achskreuzwinkel Σ_SF hat. Es ist die Schneidkante 2 mit einem Kontaktpunkt P_KO mit der Normalen n_FF der Freifläche 3 dargestellt. Es sind im Kontaktpunkt P_KO die Relativgeschwindigkeit v_RL und die Winkelbezugsebene E_WB gezeigt. Das Werkzeug 13 rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit ω_WZ und das Schärfwerkzeug 33 mit der Winkelgeschwindigkeit ω_SF. Die Winkelbezugsebene E_WB hat mit der Schneidfläche 34 des Schärfwerkzeugs 33 eine bogenförmige Schnittkurve 36, deren Tangente t_FF im Kontaktpunkt P_KO ein Schenkel des konstruktiven Freiwinkels ς_KF ist. Die Normale n_FF steht orthogonal auf der Tangente t_FF und ihre Verlängerung schneidet die Rotationsachse Y_SF des Schärfwerkzeugs 33. Es ist zu erkennen, dass im Kontaktpunkt P_KW der konstruktive Freiwinkel ς_KF in der Winkelbezugsebene E_WB mit der Tangente t_FF exakt erzeugt wird, und davon entfernt ein Abweichungsverlauf entsteht, der so ist, dass er in der Winkelbezugsebene E_WB innerhalb des Vektors der Relativgeschwindigkeit v_RL liegt, der den effektiven Freiwinkel ς_EF gleich Null kennzeichnet. Es können für einen Kontaktpunkt P_KO der Schneidkante 2 beliebige Punkte auf der Schneidfläche 34 des Schärfwerkzeugs 33 gewählt werden, die unterschiedliche Flugkreisradien r_SF und y-Koordinaten s_YSF haben und die die Bedingung erfüllen, dass die Verlängerungen von n_FF die Achse Y_SF schneiden. Dabei darf jedoch keine Kollision der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs 34 mit dem Werkzeug 13 stattfinden. Dies ermöglicht für einen Kontaktpunkt P_KO die Durchdringung der Schneidfläche 34 des Schärfwerkzeugs 33 mit dem Werkzeug 13 zu beeinflussen, und somit die Geometrie der Freifläche 3 an die vorgegebenen konstruktiven Freiwinkel ς_KF bestmöglich anzupassen. Dabei wird ein Abschnitt der bogenförmigen Schnittkurve 36 mit der zugehörigen Tangente t_FF im Kontaktpunkt P_KO so gewählt, dass die Bewegungen ω_WZ und (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) vorzugsweise eine monotone Kontaktpunktfolge auf der Schneidfläche 34 des Schärfwerkzeugs 33 erzeugen, wobei für diese Betrachtung gedanklich die Winkelgeschwindigkeit des Schärfwerkzeugs mit ω_SF = 0 anzunehmen ist.
• Bezugszeichenliste

1

Spanfläche

2

Schneidkante(n)

3

Freifläche(n)

4

Schneidelement(e)

5

Werkzeugzahn(zähne)

6

Umrandungsfläche der Schneidelemente oder der Fügegeometrie der Werkzeugaufnahme

7

Trägerschneidstoff

8

Schicht aus superhartem Schneidstoff

9

Schicht aus Verschleissschutzmaterial

10

Schneidelementbasiskörper

11

Werkstückflanke(n)

12

Werkstück

13

Werkzeug

14

geradlinige Erzeugungspur(en)

15

Einhüllspuren der Werkstückflanken

16

Dicke einer Scheibe

17

Schneidstoffrohkörper

18

Bezugsebene

19

Werkzeugaufnahme

20

Oberer Fixierungsflansch

21

Unterer Fixierungsflansch

22

Fügespalt

23

obere Auflagefläche eines Schneidelements

24

untere Auflagefläche eines Schneidelements

25

obere Stirnfläche einer Werkzeugaufnahme

26

untere Stirnfläche einer Werkzeugaufnahme

27

axiales Spannelement

28

Auflagefläche des obereren Fixierungsflansches

29

Auflagefläche des untereren Fixierungsflansches

30

punkt- oder linienförmiger Auflagekontakt des oberen Fixierungsflansches

31

ringförmige Scheibe

32

Distanzspalt

33

Schärfwerkzeug

34

Schneidfläche des Schärfwerkzeugs

35

bogenförmiges Achsschnittprofil der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs

36

Schnittkurve der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs mit der Freifläche des Werkzeugs

37

Mittelpunktskreis der Schneidfläche

38

Kontaktpunkte der Schneidfläche des Schärfwerkzeugs

39

für Kühlschmierstoff abgeschotteter Bereich

(X_WZ, Y_WZ, Z_WZ)

Achssystem des Werkzeugs

(X_WS, Y_WS, Z_WS)

Achssystem der Werkstückflanken

(X_MA, Y_MA, Z_MA)

Achssystem der Wälzschälmaschine

(X_SF, Y_SF, Z_SF)

Achssystem des Schärfwerkzeugs

O_WZ

Referenzpunkt von (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ)

O_WS

Referenzpunkt von (X_WS, Y_WS, Z_WS)

O_MA

Referenzpunkt von (X_MA, Y_MA, Z_MA)

O_SF

Referenzpunkt von (X_SF, Y_SF, Z_SF)

P_AP

Auslegungspunkt(e) der Schneidkante(n)

n_AP

Normale(n) der Spanfläche(n) in P_AP

r_AP

Radius (Radien) von Auslegungspunkt(en) P_AP

s_ZAP

z-Koordinate(n) von P_AP

β_AP

Schrägungswinkel des Werkzeugzahns in P_AP

S_RF

rechte Seite der Schneidkante

S_LF

linke Seite der Schneidkante

r_RF

Kopfkreisradius von S_RF

r_LF

Kopfkreisradius von S_LF

s_WZ

Zahnddicke der Schneidkanten bezogen auf den Radius r_AP

e_WZ

Lückenweite der Schneidkanten bezogen auf den Radius r_AP

W_RF

rechte Werkstückflanke(n)

W_LF

linke Werkstückflanke(n)

P_KO

konjugierte Kontaktpunkt(e) zwischen Schneidkante(n) und Einhüllspuren

n_FF

Normale(n) der Freifläche in P_KO

t_FF

Tangente(n) der Freifläche in P_KO

n_KO

Normale(n) der virtuellen Freifläche in P_KO

t_KO

Tangente(n) an die Schneidkante in P_KO

v_RL

Vektor(en) der Relativgeschwindigkeit(en) in P_KO

E_WB

Winkelbezugsebene(n) in P_KO

E_VI

Ebene(n) der virtuellen Freifläche(n) in P_KO

E_FF

Ebene(n) der Freifläche(n) in P_KO

ς_EF

effektiver Freiwinkel in Ebene E_WB

ς_KF

konstruktiver Freiwinkel in Ebene E_WB

ς_VI

virtueller Freiwinkel in Ebene E_WB

τ

konstruktiver Steigungswinkel der Spanfläche

γ_K

konstruktiver Spanwinkel am Zahnkopf

γ_EF

effektiver Spanwinkel in P_KO

Σ_WS

Achskreuzwinkel zwischen Werkstück und Werkzeug

Σ_SF

Achskreuzwinkel zwischen Werkzeug und Schärfwerkzeug

ε_WS

Teilungswinkel der Werkstückflanken = 360 Grad/Werkstückzähnezahl

ε_WZ

Teilungswinkel der Schneidkanten = 360 Grad/Werkzeugzähnezahl

δ_WS

Wälzwinkel der Einhüllspuren der Werkstückflanke(n)

δ_WZ

Wälzwinkel der Schneidkante(n) des Werkzeugs

η_WZ

Schwenkwinkel der Schneidelemente in der Werkzeugaufnahme

e

axialer Versatz der Spanfläche(n)

e_Y–e_Z

y-z-Komponenten von e

a_WS

Achsabstand zwischen Werkstück und Werkzeug

a_SF

Achsabstand zwischen Werkzeug und Schärfwerkzeug

φ_WZ

Drehwinkel des Werkzeugs

ω_WZ

Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugs

ω_SF

Winkelgeschwindigkeit des Schärfwerkzeugs

(s_XMA, s_YMA, s_ZMA)

räumliche Achsposition des Werkzeugs in (X_MA, Y_MA, Z_MA)

(v_XMA, v_YMA, v_ZMA)

räumliche Achsgeschwindigkeit des Werkzeugs in (X_MA, Y_MA, Z_MA)

r_SF

Flugkreisradius des Kontaktpunkts der Schneidfläche

S_YSF

y-Koordinate des Kontaktpunkts der Schneidfläche

(O_SF, O_MA)

räumliche Relativlage des Schärfwerkzeugs gegenüber dem Werkzeug

(r_AP, s_ZAP)

Lage des Auslegungspunktes der Schneidkante in (X_WZ, Y_WZ, Z_WZ)

m

Anzahl der Drehwinkelstellungen des Werkzeugs

n

Anzahl der Kontaktpunkte entlang der Schneidkante

j = 1...m

Laufindex für Drehwinkelstellungen des Werkzeugs

k = 1...n

Laufindex der Kontaktpunkte entlang der Schneidkante

max

Index für einen Maximalwert

Claims (11)

1. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen mit folgenden Merkmalen: – die Werkzeugzähne (5) sind in einer Werkzeugaufnahme (19) in einer werkzeugfesten Position lösbar befestigte, planparallele, plattenförmige Schneidelemente (4) aus einem Trägerschneidstoff (7), wobei ebene Spanflächen (1) auf einer äquidistanten Schicht aus Verschleissschutzmaterial (9) oder superhartem Schneidstoff (8) liegen und die Spanflächen (1) für die gesamte Standzeit des Werkzeugs (13) eine werkzeugfeste Lage und Richtung in der Werkzeugaufnahme (19) haben – die Schneidelemente (4) einen radial aus der Werkzeugaufnahme (19) herausragenden radialen Schärfbereich haben, der sich zwischen einer maximalen (r_AP1) und einer minimalen (r_AP3) radialen Lage der Schneidkanten (2) befindet
2. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Schrägungswinkel (β_AP) der Werkzeugzähne (5) und die rechts- und linksflankigen Kopfkreisradien (r_RF) und (r_LF) der Schneidkanten (2) sind in Eingriffsstellungen, in denen konjugierte Kontaktpunkte (P_KO) von Einhüllspuren (15) der Werkstückflanken (11) erzeugt werden so, dass lückenlos aneinander anschliessende Wälzwinkel (δ_WS) der Einhüllspuren (15) ein ganzzahliges Vielfaches des Teilungswinkels (ε_WS) der Werkstückflanken (11) sind – bei einem Zweiflankenschnitt sind die lückenlos aneinander anschliessenden Wälzwinkel (δ_WS) der rechts- und linksflankigen Einhüllspuren (15) der Werkstückflanken (11) gleich
3. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – in einer Stirnschnittebene des Werkzeugs (13) sind bezogen auf die von den radialen Schärfstellungen abhängigen veränderlichen Radien (r_AP) die Zahndicken (5) und Lückenweiten (e_WZ) der Schneidkanten (2) gleich – die veränderlichen Radien (r_AP) sind für jede radiale Schärfstellung der Schneidkanten (2) so, dass die radialen Abstände der von der radialen Schärfstellung abhängigen rechts- und linksflankigen gemittelten Kopfkreisradien (r_RF) und (r_LF) konstant sind
4. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – bei einem Zweiflankenschnitt ist in der mittleren Position (r_AP2) und einem axialen Versatz (s_ZAP2) der Schneidkante (2 ₂) für eine mittlere Wälzstellung der Schneidkante (2 ₂) bei einem vorgegebenen konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf (γ_K) ein konstruktiver Steigungswinkel (τ) so, dass an den beiden gleichzeitig in Eingriff befindlichen konjugierten Kontaktpunkten (P_KO) der rechts- und linksseitigen Schneidkanten (S_RF2) und (S_LF2) gleich grosse effektive Spanwinkel (γ_EF) vorhanden sind
5. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – im gesamten Durchdringungsbereich (φ_WZ(1)) bis (Φ_WZ(m)) der Schneidkanten (2) mit dem in vorangegangenen erzeugenden Positionen (s_XMA, s_YMA, s_ZMA) des Werkzeugs (13) noch nicht verzahnten Material der Werkstückflanken (11) beim Einflanken- oder Zweiflankenschnitt für jeden die Werkstückflanken (11) durchdringenden Punkt der Schneidkanten (2) die konstruktiven Freiwinkel (ς_KF) in zugehörigen Winkelbezugsebenen (E_WB) so sind, dass die effektiven Freiwinkel (ς_EF) in den gleichen Winkelbezugsebenen (E_WB) positive Werte haben – die konstruktiven Freiwinkel (ς_KF) in ihrer Grösse so begrenzt sind, dass die Winkel der Schneidkeile in den Winkelbezugsebenen (E_WB) zwischen den Spanflächen (1) und den Freiflächen (3) einen vorgegebenen Wert nicht unterschreiten
6. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Schneidelemente (4) haben eine formschlüssige Fügegeometrie für deren lösbare Befestigung in der Werkzeugaufnahme (19) – eine Umrandungsfläche (6) der Schneidelemente (4) mit geradlinigen Erzeugungsspuren (14) hergestellt ist – die Richtung der geradlinigen Erzeugungsspuren (14) zur Spanfläche (1) ist so, dass die Schneidelemente (4) um einen konstruktiven Spanwinkel am Zahnkopf (γ_K) in Relation zu einer Bezugsebene (18) gekippt sind, wobei die geradlinigen Erzeugungsspuren (14) orthogonal zu dieser Bezugsebene verlaufen – eine formschlüssige Fügegeometrie der Werkzeugaufnahme (19) ist passend zur Fügegeometrie der Schneidelemente (4) und wird ebenfalls mit geradlinigen Erzeugungsspuren (14) hergestellt, wobei diese Erzeugungsspuren (14) einen Schwenkwinkel (η_WZ) gegenüber einer Rotationsachse (Z_WZ) des Werkzeugs (13) haben – die eingeschobene Fügegeometrie der Schneidelemente (4) in die Fügegeometrie der Werkzeugaufnahme (19) hat einen Fügespalt (22), und zwischen den Teilen der Schneidelemente (4), die über die Werkzeugaufnahme (19) radial hinausragen ist ein Distanzspalt (32), wobei vorzugsweise die Fügespalte (22) und Distanzspalte (32) mit einem lösbaren Verbindungsstoff gefüllt sind
7. Werkzeug für das Wälzschälen von Verzahnungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Schneidelemente (4) sind in der Werkzeugaufnahme (19) zwischen zwei Fixierungsflansche (20) und (21) gespannt – die Fixierungsflansche (20) und (21) haben jeweils mit einem Teilungswinkel (ε_WZ) der Werkzeugzähne (5) angeordnete Auflageflächen (28) und (29) – die Auflageflächen des oberen Fixierungsflansches (28) sind konvex gekrümmte Flächen – die Auflageflächen (29) des unteren Fixierungsflansches (21) sind ebene Flächen, deren Flächennormalen gleich den Normalen (n_AP) der Spanflächen (1) sind – die Fixierungsflansche (20) und (21) werden formschlüssig von einer oberen Nabe und einer unteren Nabe der Werkzeugaufnahme (19) radial geführt – der untere Fixierungsflansch (21) ist mit lösbaren axialen Spannelementen (27) auf der unteren Stirnfläche (26) der Werkzeugaufnahme (19) spielfrei befestigt – die konvex gekrümmten Flächen (28) des oberen Fixierungsflansches (20) drücken die Schneidelemente (4) mit lösbaren axialen Spannelementen (27) gegen die ebenen Auflageflächen (29) des unteren Fixierungsflansches (21) – die Winkellagen der Teilungswinkel (ε_WZ) der oberen und unteren Auflageflächen (28) und (29) der Fixierungsflansche sind zueinander so, dass sie zusammen mit den oberen und unteren Auflageflächen (23) und (24) der Schneidelemente (4) im gespannten Zustand in einer gemeinsamen Wirkrichtung der Spannkräfte liegen – der obere Fixierungsflansch (20) liegt im inneren Bereich des Durchmessers seiner unteren Stirnfläche auf einer ringförmigen Scheibe (31) auf – die zur Rotationsachse (Z_WZ) hin über die ringförmige Scheibe (31) hinausragenden Teile des oberen Fixierungsflansches (20) sind für jedes Schneidelement (4) so mit lösbaren axialen Spannelementen (27) elastisch verformt, dass mittels der Kontakte (30) annähernd gleich grosse Spannkräfte für jedes Schneidelement (4) vorhanden sind
8. Vorrichtung zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie eines Werkzeugs in einer Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen mit folgenden Merkmalen: – ein Schärfwerkzeug (33) sitzt in einer maschinenfesten Position auf einer mit einer Rotationsbewegung (ω_SF) drehzahlgesteuerten Rotationsachse (Y_SF) – die Rotationsachse (Y_SF) ist raumparallel zur CNC-Linearachse (Y_MA) der Wälzschälmaschine und eine CNC-Rotationsachse (X_WZ) ist kollinear mit einer CNC-Linearachse (X_MA) der Wälzschälmaschine – ein Achskreuzwinkel (Σ_SF) ist auf den zur radialen Lage der Schneidkanten (2) gehörenden Schrägungswinkel (β_AP) der Werkzeugzähne (5) eingestellt – eine CNC-Rotationsachse (Z_WZ) führt eine kontinuierliche Rotationsbewegung (ω_WZ) des Werkzeugs (13) und die CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA) eine kontinuierliche räumliche Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) des Werkzeugs (13) aus, wobei die kontinuierliche räumliche Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) von der kontinuierlichen Rotationsbewegung (ω_WZ) kinematisch abhängt – die CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA) und die CNC-Rotationsachsen (X_WZ, Z_WZ) werden mit Hilfe sich ändernden Datenbelegungen einer digitalen Regelungseinrichtung beim Wälzschälen der Werkstückflanken (11) und beim Generieren und Schärfen der Schneidkanten (2) und beim Erzeugen der Freiflächen (3) als körperlich gleiche CNC-Achsen verwendet
9. Verfahren zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie eines Werkzeugs in einer Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen mit folgenden Verfahrensschritten: – Kontinuierliches Positionieren von Schneidkanten (2) und Freiflächen (3) eines auf der CNC-Rotationsachse (Z_WZ) sitzenden Werkzeugs (13) mit kontinuierlicher Rotationsbewegung (ω_WZ) und kontinuierlicher räumlicher Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) zu einer maschinenfesten, drehangetriebenen und rotationssymmetrischen Schneidfläche (34) eines Schärfwerkzeugs (33) mit einem bogenförmigen Achsschnittprofil (35) – Kontinuierliches Erzeugen von Kontaktpunkten zwischen den Schneidkanten (2) und der Schneidfläche (34) durch eine kontiuierliche Rotationsbewegung (ω_WZ) und eine kontinuierliche räumliche Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) des Werkzeugs (13), die identisch mit vorausbestimmten Kontaktpunkten (P_KO) der Schneidkanten (2) sind, wobei zugehörige Flächennormalen (n_SF) der Schneidfläche (34) kollinear mit Flächennormalen (n_FF) der zugehörigen, in den Kontaktpunkten (P_KO) der Schneidkanten (2) mit Ebenen (E_FF) angenäherten Freiflächen (3) des Werkzeugs (13) sind – Kontinuierliches Einhüllen der Schneidkanten (2) und Freiflächen (3) des gesamten Werkzeugs (13) mit von den Drehwinkelstellungen (φ_WZ) des Werkzeugs (13) abhängigen und sich für jeden Werkzeugzahn (5) wiederholenden CNC-Achspositionen (s_XMA, s_YMA, s_ZMA) des Werkzeugs (13) mit dem Schärfwerkzeug (33) mit einer auf die Spanflächen (1) zugehenden Rotationsbewegung (ω_SF) des Schärfwerkzeugs (33)
10. Verfahren zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie eines Werkzeugs in einer Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Einhüllen der mit Ebenen (E_FF) angenäherten Freiflächen (3) von einem Teil einer Schneidfläche (34) des Schärfwerkzeugs (33), das in jedem Kontaktpunkt (P_KO) bezogen auf die axiale Orientierung der Rotationsachse (Z_WZ) den Werkzeugzahn (5) nach den Spanflächen (1) durchdringt – Exaktes Erzeugen der Kontaktpunkte (P_KO) der Schneidkanten (2) mit den Flächennormalen (n_FF) der Freiflächen (3) mit der Schneidfläche (34) des Schärfwerkzeugs (33) und exaktes Erzeugen der konstruktiven Freiwinkel (ς_KF) in den Kontaktpunkten (P_KO) in den Winkelbezugsebenen (E_WB) – Bogenförmige Näherung der über die Kontaktpunkte (P_KO) hinausgehenden Schenkel der konstruktiven Freiwinkel (ς_KF) durch die in den Winkelbezugsebenen (E_WB) liegenden Schnittkurven (36) der Schneidfläche (34) mit den Freiflächen (3) – Bogenförmige Näherung der Schenkel der konstruktiven Freiwinkel (ς_KF) so, dass diese zwischen der Ebene der zugehörigen virtuellen Freifläche (E_VI) und dem Werkzeugzahn (5) liegen
11. Verfahren zum Generieren und Schärfen der Schneidengeometrie eines Werkzeug in einer Wälzschälmaschine mit CNC-Achsen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – nach dem Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff Durchführen einer räumlichen Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) des Werkzeugs (13) mit den CNC-Linearachsen (X_MA, Y_MA, Z_MA) zum Schärfwerkzeug (33), dessen Rotationsachse (Y_SF) in einem für Kühlschmierstoff abgeschotteten Bereich (39) mit der Rotationsbewegung (ω_SF) des Schärfwerkzeugs rotiert – Durchführen des Generierens und Schärfens der Schneidkanten (2) mit Kühlschmierstoff – nach dem Generieren bzw. Schärfen das Werkzeug (13) im abgeschotteten Bereich (39) von Resten des Kühlschmierstoffs befreien und mit der räumlichen Bewegung (v_XMA, v_YMA, v_ZMA) zurück zum Wälzschälen ohne Kühlschmierstoff fahren

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