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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen und/oder Nachschleifen der Schneidköpfe von Stabmessern für Stirnstabmesserköpfe und ein dazugehöriges Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen der Schneidköpfe von Stabmessern dieser Stirnstabmesserköpfe wie zudem auch ein Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen der Schneidköpfe von Stabmessern für Umfangsstabmesserköpfe, welche insbesondere in der Zahnradfertigung eingesetzt werden.
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Die Erfindung bezieht sich dabei sowohl auf eine Vorrichtung wie auch auf ein Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen der Schneidköpfe von Stabmesser für Stirnstabmesserköpfe bei denen in einem zylinderförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörper, auf einem oder zwei zentrisch zur Antriebswelle angeordneten Messerkreisen Messerkammern angeordnet sind, die den Stirnstabmesserkopfgrundkörper achsparallel, oder zur Mittenachse der Werkzeugantriebswelle tangential leicht geneigt durchdringen, und die entweder einen runden, einen teilweise runden und teilweise ebenen, wie beispielsweise einen halbkreisförmigen, oder auch einen prismatischen, wie beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Messerkammern der Aufnahme und der Führung der, im Querschnitt dem jeweiligen Messerkammerquerschnitt zugeordneten, Schäfte von austauschbaren Stabmessern dienen, welche in den jeweiligen Messerkammern, mittels radial im Stirnstabmesserkopfgrundkörper angeordneter Spannschrauben, die auch mit weiteren in den Messerkammern angeordneten Spannhilfsmitteln in Wirkverbindung treten können, und die bewirken, dass die Stabmesser im Stirnstabmesserkopfgrundkörper exakt in ihrer Lage fixiert sind, wie aber auch auf ein Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen der Schneidköpfen von Stabmessern welche in einem Umfangsstabmesserkopfgrundkörper in ihrer Lage exakt fixiert sind.
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Im Stand der Technik sind neben den Stirnstabmesserköpfen auch monolithische Stirnmesserköpfe vorbeschrieben die, insbesondere bei kleinem Nenndurchmesser und geringen Losgrößen, auch bei der Herstellung von Zahnrädern und ähnlichem, ebenfalls zur Anwendung kommen.
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Von der Anmelderin wurde in einem der Ausführungsbeispiele zur
DE 10 2007 049 057 A1 ein solcher monolithischen Stirnmesserkopf offenbart. Bei den monolithischen Stirnmesserköpfen, werden die Messer und der Messerträger einstückig aus einem Rohling gefertigt. Monolithische Stirnmesserköpfe haben gegenüber Stirnstabmesserköpfen jedoch den Nachteil, dass deren Fertigung ab einem Nenndurchmesser von größer 5 Zoll wegen der hohen Materialkosten unwirtschaftlich ist, wobei zudem ein Auswechseln eines einzelnen Messers, beispielsweise nach einem Messerbruch, aber auch das „Nachstellen“ nur eines Messers, das heißt des Messers mit dem größten Verschleiß nicht möglich ist.
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Daher bestimmt beim Nachschleifen von monolithischen Stirnmesserköpfen stets das Messer mit dem maximalen Verschleiß zwangsläufig auch den beim Nachschliff erforderlichen Abtrag an allen anderen Messern des monolithischen Stirnmesserkopfes, wodurch die monolithischen Stirnmesserköpfe bei der Instandsetzung hohe Materialverluste bei hohen Instandsetzungskosten, und damit einen hohen Instandsetzungsaufwand erfordern, so dass der Einsatz von monolithischen Bauformen nur in der Zahnradfertigung bei geringen Losgrößen sinnvoll ist.
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Auch werden die Messerköpfe in unterschiedlichen Bauformen, entsprechend ihrem jeweiligen Einsatz, ob für das Face Milling Verfahren (FM - Verfahren) oder das Face Hobbing Verfahren (FH - Verfahren), gefertigt.
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Die Messerköpfe für das FM (Face Milling) - Verfahren, das Einzelteilende - Formverzahnen, welches auch als Einzelteilverfahren bezeichnet wird, zeichnen sich dadurch aus, dass alle Stabmesser auf einem Messerkreis am Messerkopf so angeordnet sind, dass abwechselnd ein Stabmesser die konkave Flanke und das nächste Stabmesser die konvexe Flanke von ein und derselben Zahnlücke bearbeitet, während sich der Fräser langsam zur vollen Zahntiefe „vor arbeitet“, das heißt bis die Endgeometrie hergestellt ist. Danach wird um eine Zahnlücke geteilt und im nächsten Fräsdurchgang die nächste Zahnlücke bearbeitet. Bei diesem Verfahren entstehen Zahnflanken deren Krümmung in Zahnlängsrichtung über die gesamte Zahnbreite konstant ist. Demgegenüber zeichnen sich die Messerköpfe, welche für das Kontinuierliche - Formverzahnen, das FH - Verfahren (Face Hobbing Verfahren) eingesetzt werden, dadurch aus, dass die Stabmesser auf (mindestens) zwei Messerkreisen, zum einen als Außenmesser und zum anderen als Innenmesser gruppenweise „hintereinander“ so am Messerkopf angeordnet sind, dass sich das Außenmesser und das nachfolgende Innenmesser einer Messergruppe durch eine Zahnlücke bewegt, und dabei die konvexe und die konkave Zahnflanke in einer Zahnlücke bearbeitet, während sich das Werkrad, das heißt der zu fertigende „Zahnradrohling“, gleichzeitig konstant so verdreht, dass die anschließende Messergruppe, bestehend aus dem nächsten Außenmesser und dem diesen nachfolgenden Innenmesser in die nächste Zahnlücke eindringt und dort ebenfalls wieder die beiden Zahnflanken bearbeitet. Die dabei stattfindende gleichzeitige Drehung von Messerkopf und Werkrad erzeugt Flankenlinien, deren mathematische Funktion verlängerten Epizykloiden entspricht.
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Neben diesen beiden Bauformen von Stirnstabmesserköpfen, mit zylinderförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörpern sind im Stand der Technik aber auch Stirnstabmesserköpfe mit einem zylindertopfförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörper vorbeschrieben.
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Eine derartige Bauform wurde auch von der Anmelderin in einem der Ausführungsbeispiele der
DE 10 2015 115 548 A1 vorbeschrieben. Bei dieser in der
DE 10 2015 115 548 A1 vorbeschriebenen Lösung sind die Stabmesser in Messerkammern verspannt die axial, in der ringförmigen Zylinderwandung eines zylindertopfförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörpers angeordnet sind. Bei Einsatz dieser Bauform auf Verzahnmaschinen mit horizontalen Werkzeugspindeln sammeln sich beim Fräsprozess Späne im Zylindertopf und verschlechtern nicht nur die Verzahnungsqualität sondern auch die Standzeit der Werkzeuge, und bedingen dadurch zudem einen hohen Fertigungs- und Instandhaltungsaufwand.
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Darüber hinaus eignet sich diese Lösung nur bedingt für den Einsatz zum, heute in der Automobilindustrie weit verbreiteten, Fräsen in Trockenbearbeitung, da sich auf Grund der geringen Wandstärke der ringförmigen Zylinderwandung bei dieser Bauform ein Wärmestau bildet, der auf eine nicht ausreichende Wärmeableitung der beim Zerspanungsprozess auftretenden Wärme aus dem Stabmesser in den zylindertopfförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörper zurückzuführen ist. Dieser bei der vorgenannten Bauform mit einem zylindertopfförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörper fertigungsbedingt auftretende Wärmestau bewirkt einen höheren Verschleiß der Stabmesser der sich dann in einer geringeren Standzeit der Messer niederschlägt. Unter ungünstigen Randbedingen kann dieser Wärmestau aber auch zu einem Verzug des Messerkopfes führen, was dann eine schlechte Qualität der zu fertigenden Verzahnung zur Folge hat, aber auch zu einen Messerbruch führen kann. Daher ist der Einsatz dieser Bauform mit einem zylindertopfförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörper nur unter bestimmten technologischen Randbedingungen sinnvoll.
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Neben den Stirnstabmesserköpfen sind im Stand der Technik auch Umfangsstabmesserköpfe, beispielsweise auch von der Anmelderin in einem weiteren Ausführungsbeispiel der
DE 10 2015 115 548 A1 vor beschrieben. Bei allen Stabmesserköpfen, ob in der Bauform als Stirnstabmesserkopf, oder in der Bauform als Umfangsstabmesserkopf ist es gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik stets zwingend erforderlich, dass zum Nachschleifen der Messerprofile die im jeweiligen Messerkopfgrundkörper angeordneten Stabmesser aus diesem entnommen, das heißt demontiert werden müssen, und dann nachfolgend auf speziellen Schleifmaschinen einzeln aufgespannt, und dann einzeln nachgeschliffen werden.
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Die dabei zum Nachschleifen/Profilschärfen der einzelnen Stabmesser zum Einsatz kommenden Schleifmaschinen arbeiten in der Regel mit nur einer, zumeist relativ großen, sehr speziellen Schleifscheibe, die bis zu deren Verschleiß auf der jeweiligen Schleifmaschine verbleibt.
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Bei den nachzuschleifenden einzelnen Stabmessern wird mit dieser einen Spezialschleifscheibe der gesamte Schneidkopf in einer Aufspannung nachgeschliffen.
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Dabei kommt entweder der 2-Seitenschliff, bei dem die Spanfläche nicht nachgeschliffen wird, und das Nachschleifen nur an den Freiflächen erfolgt, oder der 3-Seitenschliff, bei dem sowohl die Spanfläche wie auch die Freiflächen nachgeschliffen werden, zum Einsatz.
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Erst nach der kompletten Fertigbearbeitung wird das Stabmessers dann aus der Aufspannung entnommen.
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Nach dem Nachschleifen müssen dann diese als Einzelstücke nachgeschliffenen Stabmesser wieder im zugeordneten Stirnstabmesserkopfgrundkörper bzw. Umfangsstabmesserkopfgrundkörper montiert, das heißt nach dem Vermessen der Schneidgeometrien einzeln eingesteckt, justiert, verspannt und, um einen exakten und präzisen Schneidenrundlauf zu gewährleisten, anschließend in Ihrer Lage im Stirnstabmesserkopfgrundkörper erneut vermessen und zudem gegebenenfalls noch nachjustiert werden.
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Hierfür sind sehr aufwändige Montage- und Prüfeinrichtungen erforderlich, die im Stand der Technik beispielsweise in der
US 6 568 884 B2 , aber auch in der
DE 200 19 937 U1 und der
DE 200 14 122 U1 vorbeschrieben werden. Zudem ist aus der
DE 10 2011 050 451 A1 ein Stabmesserkopf mit Beschichtungsabdeckvorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen und Beschichten der austauschbaren Stabmesser dieses Stabmesserkopfes bekannt, bei der das Schleifen und Beschichten der Stabmesser im montierten Zustand der Stabmesser im Messerkopfgrundkörper erfolgt.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser für Stirnstabmesserköpfe, und ein Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser für Umfangsstabmesserköpfe zu entwickeln, die/das das Schleifen/Nachschleifen von allen gegenwärtig im Einsatz befindlichen Stabmessern, ob in HM (Hartmetall) - Ausführung oder in HSS (Hochleistungsschnellarbeitsstahl) - Ausführung, welche gegenwärtig in Stirnstabmesserköpfen ob für das Einzelteilverfahren oder auch in Stirnstabmesserköpfen für das kontinuierliche Verfahren oder in Umfangsstabmesserköpfen eingesetzt werden, zu entwickeln, welche das Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser mit minimiertem Kostenaufwand bei gleichzeitig deutlich reduziertem maschinentechnischen Aufwand, ohne den Einsatz von Spezialschleifscheiben ermöglicht, und die/das zudem nach dem Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser ohne den Einsatz von aufwändiger (zusätzlicher) Hardware, in der Bauform von separaten Spezialmaschinen für den Montage- und Prüfprozess, mit denen gegenwärtig die Stabmesser nach deren Montage im Stabmesserkopf Vermessen und Nachjustiert werden, um eine hohe Rundlaufgenauigkeit und eine hohe geometrische Profilgenauigkeit zu gewährleisten, so dass gegenüber dem Stand der Technik in einer wesentlich kürzeren Zeit und mit gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringerem maschinentechnischen Aufwand, bei gleichzeitig minimiertem Instandhaltungsaufwand, ein Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stabmesserköpfen möglich ist, zudem soll es bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bedarfsfall möglich werden, dass das im Stand der Technik beim 3-Seitenschliff übliche Beschichten der Schneidkanten entfallen kann, darüber hinaus sollen bei Einsatz der zu entwickelnden Stirnstabmesserköpfe auf Verzahnmaschinen mit horizontalen Werkzeugspindeln, die beim Fräsprozess mit anfallenden Späne mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung optimal so ausgetragen werden, dass weder die Verzahnungsqualität noch die Standzeit der Werkzeuge durch die anfallende Späne beeinträchtigt wird, und dass bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung mit minimalem Aufwand stets eine hohe Qualität in der Zahnradfertigung gewährleistet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfen und ein Verfahren zum Schleifen oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser für Umfangsstabmesserköpfe nach den Merkmalen der haupt- und nebengeordneten Ansprüche der Erfindung gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wie auch aus der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zeichnerischen Darstellungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
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Nachfolgend soll nun die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit 16 Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen dabei:
- 1 : einen für das kontinuierliche, das Face Hobbing (FH) - Verfahren, vorgesehenen erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopf 2 in einer räumlichen Darstellung;
- 2 : eine Seitenansicht des in 1 räumlich dargestellten erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopfes 2;
- 3 : eine Draufsicht auf den in 1 räumlich dargestellten erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopf 2;
- 4 : den erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopf 2 im Schnitt bei A -A gemäß 3;
- 5 : die Einzelheit X gemäß 4;
- 6 : die Einzelheit Y gemäß 3;
- 7 : die Einzelheit Z gemäß 3;
- 8 : den Blick in den Arbeitsraum einer 5 - Achs CNC Maschine 31, mit vertikaler Werkzeugspindel 33 und einer an dieser angeordneten Schleifscheibe 34, mit Rundschwenktisch 32 und einem auf diesem angeordneten erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 gemäß 1, mit einen automatisierten Werkzeugwechselsystem;
- 9 : die Einzelheit W gemäß 8, in der Seitenansicht;
- 10 : die Vorderansicht der 9;
- 11: den Schnitt bei B-B gemäß 10;
- 12: einen Umfangsstabmesserkopf 35 in einer räumlichen Darstellung;
- 13 : eine Seitenansicht des in 12 räumlich dargestellten Umfangsstabmesserkopfes 35;
- 14 : eine Draufsicht auf den in 1 räumlich dargestellten Umfangsstabmesserkopf 35;
- 15 : den Umfangsstabmesserkopf 35 gemäß 14, im Schnitt bei B-B;
- 16 : den Blick in den Arbeitsraum einer 5 - Achs CNC Maschine 31, mit vertikaler Werkzeugspindel 33 und an dieser angeordneten Schleifscheibe 34, mit Rundschwenktisch 32 und einem auf diesem angeordneten erfindungsgemäßen Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 35, mit einem automatisierten Werkzeugwechselsystem.
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Die 1 bis 7 zeigen eine der Bauformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 für Stirnstabmesserköpfe 2 bei denen in einem zylinderförmigen Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 mit einer Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 und kreisförmig um diese herum angeordnete Werkzeugmontage- oder Werkzeugdemontagebohrung 5, mit auf einem oder zwei koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 verlaufenden Messerkreisen 6 angeordnete Messerkammern 7, die den Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 achsparallel, oder zur Mittenachse 8 der Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 tangential leicht geneigt durchdringen, und die entweder einen runden, einen teilweise runden und teilweise ebenen, wie beispielsweise einen halbkreisförmigen, oder auch einen prismatischen, wie beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, und die der Aufnahme und der Führung der Stabmesserschäfte 9 der austauschbaren Stabmesser 1 dienen, wobei diese Stabmesserschäfte 9, deren Querschnitt dem Querschnitt der jeweiligen Messerkammer 7 zugeordnet ist, mittels radial in einem äußeren Zylindermantel 10 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 angeordneter Spannschrauben 11, die bei Bedarf auch mit zusätzlichen in den Messerkammern 7 angeordneten Spannhilfsmitteln, wie Spannplatten, in Wirkverbindung treten können, und die die Stabmesser 1 in den jeweils zugeordneten Messerkammern 7 des Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 in deren Lage exakt so fixieren, dass alle Stabmesser 1 mit Ihren Messerspitzen 12 die Oberkanten Ihrer Messerkammern 7 gleichmäßig um die Messerhöhe H überragen, wobei die Messerkammern 7 auf einem koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 angeordneten Messerkreis 6 gleichmäßig verteilt, oder auf zwei koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 angeordneten Messerkreisen 6 zueinander versetzt gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
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Erfindungswesentlich ist, dass der/die Messerkreise 6 innerhalb eines koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4, schneidkopfseitig am Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 angeordneten ringförmigen Kammersteges 13 angeordnet sind, wobei der Kammersteg 13 von einem Außenrand 14 und einem Innenrand 15 begrenzt wird, der zirka 1,5 mm bis 5,0 mm vom Rand der nächstgelegenen Messerkammer 7 entfernt ist.
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Dadurch wird ein vollständiges Durchhärten des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 insbesondere über den kompletten Umfang der Messerkammern 7 vermieden.
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Kennzeichnend ist auch, dass zwischen den dem Innenrand 15 nächstgelegenen Messerkammern 7 und dem Innenrand 15 ein Phasenring 16 mit einem, gegenüber der Oberfläche des Kammersteges 13 geneigten, Phasenwinkel von 30° bis 45° angeordnet ist.
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Dadurch kann der Randabstand der Messerkammer 7 zum Innenrand im Bezug auf dessen Steifigkeit, insbesondere für die Trockenbearbeitung, optimiert (das heißt ausreichend breit gestaltet werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass am Außenrand 14 des Kammersteges 13 der Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 in einen konischen Schleifring 17 übergeht, der gegenüber der Oberfläche des Kammersteges 13 einem Frontwinkel α aufweist, der im Bereich von 15° bis 30° liegt.
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Dieser konische Schleifring 17 ermöglicht bei fest im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 montierten Stabmessern 1 eine Schleifbearbeitung der in der 6 dargestellten Kopfradien 25 der Außenflanken 26 der Schneidköpfe 1 der Stabmesser 1 auf 5-achs CNC-Maschinen.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass am Innenrand 15 des Kammersteges 13 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 ein Kegelmantel 18 eines Schleiftopfes 19 angeordnet ist der gegenüber der Mittenachse des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3, unter einem Schleiftopfwinkel β geneigt ist, welcher im Bereich von 30° bis 60° liegt, wobei der Schleiftopf 19 im Bereich der Werkzeugmontage/-demontagebohrung einen ebenen Schleiftopfboden 20 aufweist, der von der Oberfläche des Kammersteges 13 um eine Schleiftopftiefe T, die dem 0,8 bis 1,2 fachen der Messerhöhe H entspricht, beabstandet ist.
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Diese kegelförmige Ausführung des Schleiftopfes 19 gewährleistet, insbesondere für den Einsatz bei der Trockenbearbeitung, ein Optimum zwischen der Steifigkeit Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3, und der zur Wärmeabführung bereitstehenden Oberfläche und bewirkt, dass bei Verzahnmaschinen mit horizontaler Werkzeugspindel die beim Fräsprozess anfallenden Späne durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung so optimal aus dem Schleiftopf ausgetragen werden, dass weder die Verzahnungsqualität noch die Standzeit der Werkzeuge durch die anfallende Späne beeinträchtigt wird.
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Gleichzeitig bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung des Schleiftopfes 19 bei fest im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 montierten Stabmessern 1 eine Schleifbearbeitung der in der 6 dargestellten Innenflanke 27, wie auch der Kopfradien 25 der Innenflanke 27 der Schneidköpfe 1 der Stabmesser 1 auf 5-achs CNC-Maschinen, das heißt CNC-Maschinen mit 3 linearen Achsen und 2 Rotationsachsen.
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Wesentlich ist auch, dass im Kammersteg 13 und/oder im Kegelmantel 18 keilförmige Werkzeugauslaufnuten 21 angeordnet sein können, die von den, auf einem Messerkreis 6 angeordneten, Messerkammern 7 um 1,0 bis 3,0 mm beabstandet angeordnet sind.
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Diese erfindungsgemäß im Kammersteg 13 und /oder im Kegelmantel 18 in Abhängigkeit von den jeweiligen geometrischen Abmessungen des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 im Bedarfsfall angeordneten, vorzugsweise vor dem Härten in den Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 eingebrachten, keilförmigen Werkzeugauslaufnuten 21 sind dabei so angeordnet und ausgebildet, dass für die auf der 5-achs CNC-Maschinen zum Stirnschleifen der Innenflanken 27 der Schneidköpfe 1 der Stabmesser 1 Einsatz findende Schleifscheibe 34 ausreichend Freiraum vorhanden ist, um während des Schleifprozesses jegliche Berührung der Schleifscheiben 34 mit dem Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 zu vermeiden.
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Zudem bewirken die Werkzeugauslaufnuten 21 während des Fräsprozesses einen Fördereffekt, wodurch die anfallenden Späne wie mittels einer Zentrifuge aus dem Innenraum des Messerkopfes herausgeschleudert werden.
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Durch den Einsatz von Werkzeugauslaufnuten 21 kann der Schleiftopf relativ klein gehalten und dadurch der Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 sehr massiv, das heißt für dessen Einsatz bei der Trockenbearbeitung mit einer hohen Steifigkeit, ausgebildet werden.
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Eine in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellte Bauform der erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 für Stirnstabmesserköpfen 2 zeichnet sich dadurch aus, dass alle Stabmesser 1 in Messerkammern 7 verspannt sind, welche auf einem einzigen koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 verlaufenden Messerkreis 6 so angeordnet sind, dass alle Stabmesser 1 mit Ihren Messerspitzen 12 den Kammersteg 13 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 mit der gleichen Messerhöhe H überragen. Diese Bauform eines Stirnstabmesserkopfes 2, dessen Stabmesser 1 in Messerkammern 7 verspannt sind, welche lediglich auf einem einzigen koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 verlaufenden Messerkreis 6 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 angeordnet sind, werden für das Einzelteilverfahren, das Face Milling (FM) Verfahren eingesetzt.
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Da die Stabmesser des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 bei dieser Bauform (nur) auf einem Messerkreis angeordnet sind, können deren Messerköpfe selbstverständlich auch wie nachfolgend beschrieben, erfindungsgemäß, jedoch mit deutlich weniger Schleifoperationen, das heißt mit weniger Aufwand, gegenüber dem nachfolgend beschriebenen Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser für Stirnstabmesserköpfe, welche für das kontinuierliche Verfahren, das Face Hobbing (FH) Verfahren, eingesetzt werden, bearbeitet werden.
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Diese in den 1 bis 7 dargestellte erfindungsgemäße Bauform einer Vorrichtung zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 für Stirnstabmesserköpfe 2, welche für das Face Hobbing (FH) Verfahren eingesetzt werden, zeichnet sich dadurch aus, dass die Stabmesser 1 für das FH-Verfahren in Messerkammern 7 verspannt sind, welche auf zwei koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 verlaufenden unterschiedlich großen Messerkreisen 6 koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 angeordnet sind, wobei auf dem inneren, dem kleineren Messerkreis 6 die Außenmesser 22 und auf dem äußeren, dem größeren Messerkreis 6 die Innenmesser 23 so angeordnet sind, dass alle Stabmesser 1 mit Ihren Messerspitzen 12 den Kammersteg 13 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 mit der gleichen Messerhöhe H überragen. Auf die in den 5, 6 und 7 dargestellten weiteren Details wird nachfolgend in Verbindung bei den Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahrens näher eingegangen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen dieser Schneidköpfe von Stabmessern 1 für Stirnstabmesserköpfe 2 zeichnet sich dadurch aus, dass alle Stabmesser 1 in ihren Messerkammern 7 im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 verspannt sind/bleiben, wobei jedes der Stabmesser 1 an der Messerspitze 12 einen Kopfradius 25 aufweist, dem nach Außen, das heißt zum Schleifring 17 hin, eine Außenflanke 26, und nach Innen, das heißt zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 hin, eine Innenflanke 27 angeordnet ist, wobei zur Drehrichtung hin, das heißt stirnseitig an den Stabmessern 1 eine Spanfläche 28 angeordnet ist, die die Innenflanke 27 und die Außenflanke 26 miteinander verbindet, wobei gleichzeitig an jedem Stabmesser 1, der Spanfläche 28 gegenüberliegend eine Rückenfreifläche 29 angeordnet ist, die rückseitig den oberen Bereich der Innenflanke 27 mit dem oberen Bereich der Außenflanke 26 jedes Stabmessers 1 verbindet, wobei sich in der Berührungslinie von Innenflanke 27 und Außenflanke 26 an die Messerspitze 12 eine, hin zur Rückenfreifläche 29 geneigte, Kopffreifläche 30 anschließt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen dieser Schneidköpfe von Stabmessern 1 für Stirnstabmesserköpfe 2, welche zum Schleifen/Nachschleifen im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 verbleiben, zeichnet sich dadurch aus, dass bei diesem Verfahren eine universelle (mindestens) 5-Achs CNC Maschine, mit vertikaler Werkzeugspindel und Rundschwenktisch, einer offenen Steuerung, einen automatisierten Werkzeugwechselsystem, und einer möglichen Spindeldrehzahl von bis 15000 U/min, eingesetzt wird.
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Die dabei zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 für Stirnstabmesserköpfe 2 Einsatz findende CNC Maschine kann selbstverständlich auch zur Verzahnungsbearbeitung eingesetzt werden. Für das vorgenannte Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 für Stirnstabmesserköpfe 2 ist wesentlich, dass alle Stabmesser 1 zum Schleifen und/oder Nachschleifen ihrer Schneidköpfe in den Messerkammern 7 des erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 verspannt sind/bleiben.
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Wie das ausgewählte Ausführungsbeispiel zeigt, sind zum Fräsen im kontinuierlichen Verfahren, dem Face-Hobbing (FH) Verfahren, die Einsatz findenden Stabmesser gruppenförmig angeordnet, dabei bildet jeweils ein Außenmesser 22 und ein Innenmesser 23 eine Messergruppe, die dann, die gleiche Zahnlücke bearbeiten. Die nächste Messergruppe bearbeitet die nächste Zahnlücke und so weiter. Durch diese Messergruppenanordnung, haben jedoch alle zu schleifenden Messerflanken und Schneiden gegenüber der rotierenden Messerkopfachse eine jeweils andere räumliche Position. Daraus resultiert, dass jedes der Stabmesser einer Messergruppe bei der CNC Bearbeitung voneinander unabhängige Schleifoperationen/Schleifprogramme benötigt.
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Da das erfindungsgemäße Schleifen/Nachschleifen der Messerköpfe der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfen, welche für das FH-Verfahren eingesetzt werden, wesentlich komplexer und aufwändiger ist, gegenüber dem erfindungsgemäßen Schleifen/Nachschleifen der Messerköpfe der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfen, welche für das FM-Verfahren eingesetzt werden, wurde als Beispiel für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens der in den 1 - 7 dargestellte, für das FH-Verfahren vorgesehene Stirnstabmesserkopf 2 ausgewählt.
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Selbstverständlich können die Messerköpfe von Stabmessern 1, die in einem Stirnstabmesserkopf 2, dessen Stabmesser 1 in Messerkammern 7 verspannt sind, welche auf einem einzigen koaxial zur Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 verlaufenden Messerkreis 6 des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 angeordnet sind, und der für das Einzelteilverfahren, das Face Milling (FM) Verfahren eingesetzt wird, analog wie nachfolgend erläutert, jedoch mit deutlich geringerem Aufwand, geschliffen/nachgeschliffen werden.
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In der Regel haben die erfindungsgemäß zu bearbeitenden, montierten Stabmesserköpfe einen Messerkopfnenndurchmesser von größer 127 mm (5 Zoll), und ein Gewicht von mehr als 15 kg.
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Daher ist eine universelle 5-Achs CNC Maschine mit vertikaler Werkzeugspindel und Rundschwenktisch zur Bearbeitung derartiger Werkstücke sehr gut geeignet.
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Die Beladung auf dem Werkstücktisch kann vertikal, einfach mit Hebezeugen erfolgen.
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Da grundsätzlich mit Schleiföl bzw. Emulsion zur Kühlung, gearbeitet wird, ermöglicht dieses Maschinenkonzept eine Kühlmittelzufuhr von oben. Auch der maximale Werkzeugdurchmesser (bei freien Nachbarplätzen im Werkzeugmagazin) beträgt bei den Standardmaschinen 125 mm - 130 mm. Die beim erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommenden Schleifscheiben haben einen Schleifscheibendurchmesser von zirka 40 mm bis maximal zirka 125 mm.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren können kostengünstige Standard Schleifscheiben verschiedener Spezifikationen eingesetzt werden.
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Da die Kapazität des Werkzeugmagazins bei CNC-Standardmaschinen heute bereits mehr als 30 Plätze beträgt ist die Anzahl der beim erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Schleifscheiben keinesfalls limitiert.
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Erfindungsgemäß ist, dass das Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 von Stirnstabmesserköpfe 2, bei einem Stirnstabmesserkopfdurchmesser von bis zu von 127 mm (5 Zoll), auf einer, für die Dreh- und Fräsbearbeitungen Einsatz findenden (kostengünstigeren) Multifunktions - 5 - Achs CNC- Maschine mit einer horizontalen Werkstückspindel, einer schwenkbaren Schleifachse und einer offenen Steuerung, mit einem automatisierten Werkzeugwechselsystem durchgeführt werden kann.
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In diesem Fall wird der komplett montierte Stirnstabmesserkopf 2, beispielsweise mittels seiner Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 und den kreisförmig um diese herum angeordnete Werkzeugmontage/- demontagebohrungen 5, auf dem, in allen drei Ebenen (x, y, z) verfahrbaren Arbeitstisch der CNC Maschine aufgespannt.
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Ein weiterer erfindungswesentlicher unmittelbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Zusammenhang stehender Vorteil ist, dass auch das Vermessen der Stabmesserköpfe auf der universellen 5-Achs CNC-Maschine durchgeführt werden kann, da die 5-Achs-CNC-Maschinen standardmäßig mit Messeinrichtungen und Messtastern ausgerüstet sind.
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Diese in den universellen 5-Achs CNC Maschinen integrierte Messsysteme ermöglichen, die Geometrie der Schneidenprofile bereits in der Maschine zu vermessen ohne dass der Stabmesserkopf ausgespannt werden muss. Das Vermessen selbst kann dabei sowohl taktil mit Messtaster als auch optisch erfolgen.
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Erfindungsgemäß wird daher, beim erfindungsgemäßen Verfahren das Vermessen direkt während des Schleifprozesses auf der Maschine durchgeführt, so dass selbst erforderliche Korrekturen in kürzester Zeit mit minimalem Aufwand durchgeführt werden können.
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Dadurch wird einerseits das Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser 1 mit minimiertem Kostenaufwand bei gleichzeitig deutlich reduziertem maschinentechnischen Aufwand, ohne den Einsatz von kostenintensiven Spezialschleifscheiben ermöglicht.
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Gleichzeitig bewirkt die erfindungsgemäße Lösung, dass nach dem Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser 1 ohne den Einsatz von aufwändiger (zusätzlicher) Hardware, in der Bauform von separaten Maschinen für den Montage- und Prüfprozess, das heißt ohne das gegenwärtig auf separaten Spezialmaschinen durchzuführende Vermessen und das damit einhergehende Nachjustieren der Stabmesser 1 am jeweiligen Stirnstabmesserkopf, stets eine hohe Rundlaufgenauigkeit und eine hohe geometrische Profilgenauigkeit gewährleistet, so dass gegenüber dem Stand der Technik in einer wesentlich kürzeren Zeit und mit gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringerem maschinentechnischen Aufwand und auch ohne den Einsatz von Spezialschleifscheiben ein Schleifen/Nachschleifen und Prüfen der Stabmesser 1 von Stirnstabmesserköpfen 2 ohne den Einsatz von separaten aufwändige Montage- und Prüfmaschinen eine hohe Rundlaufgenauigkeit und eine hohe geometrische Profilgenauigkeit gewährleistet werden kann, so dass gegenüber dem Stand der Technik in einer wesentlich kürzeren Zeit und mit gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringerem maschinentechnischen Aufwand, bei gleichzeitig minimiertem Instandhaltungsaufwand, ein Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfen möglich wird.
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Erfindungswesentlich ist auch, dass der Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 mittels seiner Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 und den kreisförmig um diese herum angeordnete Werkzeugmontage/-demontagebohrungen 5 auf einem Rundschwenktisch der CNC Maschine (in vertikaler Position) aufgespannt ist.
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Durch die Kinematik der universellen 5-Achs CNC Maschine mit 3 linearen Achsen X, Y ,Z und den 2 rotatorischen Achsen BC oder AC des Rundschwenktisches können alle erforderlichen Schleifoperationen durchgeführt werden können .
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Je nach Schleifoperation kann mit dem jeweils optimalen Schleifkörpertyp und der optimalen Spezifikation (z.B. Schruppen oder Schlichten) gearbeitet werden. Um eine optimale Zugänglichkeit bei hoher Werkzeugsteifigkeit zu gewährleisten werden unterschiedlich lange Werkzeugaufnahmen eingesetzt. Bei den Operationen wie dem Schleifen der Innenflanken und Kopfradien werden in Kombination mit kegeligen Schleifscheiben und durch ein zusätzliches Schwenken des Rundschwenktisches „Kollisionen“ des Stabmesserkopfes mit den Werkzeugaufnahmen vermieden.
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Kennzeichnend ist weiterhin, dass in dieser einmaligen Aufspannung des Stirnstabmesserkopfgrundkörpers 3 in der CNC Maschine, die Schneidköpfe aller im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 fest eingespannten Stabmesser 1 geschliffen, oder entsprechend der jeweils Einsatz findenden Technologie, das heißt ob im 2-Seitenschliffes, oder im 3-Seitenschliffes, an den jeweils dabei an den Schneidköpfen der Stabmesser 1 zu bearbeitenden Flanken, Radien oder Flächen nachgeschliffen werden.
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Dabei ist zu bemerken dass beim Schleifen der Innenschneiden der Schwenktisch so geschwenkt wird, dass die Werkzeugachse senkrecht zum Messerwinkel steht.
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Mit einem längeren Werkzeughalter kann die Schleifscheibe so tief genug in den Schleiftopf eingefahren werden, ohne dass die Werkzeugaufnahme mit den Schneiden des Stirnmesserkopfes kollidiert.
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Als Schleifwerkzeuge kommen hierbei kegelige Topfscheiben zum Einsatz, welche bezüglich der maximalen Größe des Scheibendurchmessers so ausgewählt werden, dass mit ihnen einerseits der technologischen Freiwinkel realisiert, jedoch andererseits keine Kollision mit anderen Stabmesserschneiden verursacht werden.
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Beim Schleifen der Innenflanken taucht der Schleifkörper in die im Schleiftopf befindlichen Werkzeugauslaufnuten ein. Die Änderung des technologischen Freiwinkels wird durch eine Verdrehung des Stirnstabmesserkopfes um seine eigene Achse erreicht.
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Wesentlich ist auch, dass zum Schleifen/Nachschleifen der zu bearbeitenden Flanken, Radien oder Flächen unterschiedliche im Werkzeugmagazin der CNC Maschine bevorratete Schleifscheibenformen / Schleifscheibentypen, auch mit unterschiedlichen Schleifscheibenkörnungen und mit einem maximalen Schleifscheibendurchmesser von 125 mm eingesetzt werden.
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Dadurch wird/ist es möglich, beim Schleifen stabile und steife Werkzeugaufnahmen mit Schnittstelle HSK63A bzw. Capto C6 einzusetzen, welche für den automatisierten Werkzeugwechsel und hohe Drehzahlen optimal geeignet sind, und die sich zudem einfach und problemlos auswuchten, und deren Schleifscheiben sich auf der CNC-Maschine auch Abrichten lassen. Kennzeichnend ist daher, dass das Schleifen / Nachschleifen der Schneidköpfe der im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 fest eingespannten Stabmesser 1 auf der CNC-Maschine mit ausgewuchteten Werkzeugaufnahmen und mit Werkzeugspindeldrehzahlen bis 15.000 U/min erfolgt.
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Mit diesen auf CNC Maschinen üblichen WZ-Spindeldrehzahlen bis 15.000 U/min können mit den o.g. Schleifscheiben bei optimaler Produktivität sehr gute Ergebnisse erzielt werden.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass für das Schleifen / Nachschleifen der Schneidköpfe der im Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3 fest eingespannten Stabmesser 1 auf Grund des Einsatzes von universellen 5-Achs CNC Maschinen Computerprogramme in Form von Schleifprogrammen eingesetzt werden, die gegenüber dem Stand der Technik kostengünstig selbst programmierbar sind.
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Die eingesetzten universellen 5-Achs CNC Maschinen verfügen über eine offene CNC Steuerung (beispielsweise Fanuc, Siemens, Heidenhain). Diese CNC-Steuerungen erfordern keine zusätzlichen maschinentechnischen Zusatzfunktionen. Die erforderlichen CNC -Programme können daher mit dem auf dem Markt verfügbaren Programmiersystemen erstellt werden.
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Alle für die Schleifbearbeitung und das Vermessen erforderlichen Programmfunktionen sind zudem bereits in der Grundausstattung vorhanden und realisierbar.
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Nachfolgend soll in Verbindung mit der in der 8 dargestellten 5 - Achs CNC Maschine 31, mit vertikaler Werkzeugspindel 33 und an dieser angeordneten Schleifscheibe 34, Rundschwenktisch 32 und auf diesem angeordneten erfindungsgemäßen Stirnstabmesserkopfgrundkörper 3, mit einen automatisierten Werkzeugwechselsystem, und einer Spindeldrehzahlen von bis 15.000 U/min in Verbindung mit den 9, der Einzelheit W gemäß 8, und den dieser Darstellung zugeordneten 10 und 11, näher auf die Grobtechnologie des erfindungsgemäßen Schleifprozess eingegangen werden.
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Nachfolgend wird der Vollständigkeit halber die komplette Schleiftechnologie wie sie bei einer Neufertigung erforderlich wäre dargestellt. Bei einem späteren Nachschleifen können dann einige der Operationen entfallen.
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Wegen der Komplexität wird die Technologie an Hand des in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispieles auf Basis eines Stirnstabmesserkopfes 2 für den Einsatz beim Face Hobbing Verfahren dargestellt.
- Operation 1:
- Schleifen des Rückenfreiwinkels des Innenmessers mit einer Tellerschleifscheibe,
- Operation 2:
- Schleifen des Rückenfreiwinkels des Außenmessers mit einer Tellerschleifscheibe ,
- Operation 3:
- Schleifen des Spanfläche des Innenmessers mit einer T ellersch leifscheibe,
- Operation 4:
- Schleifen des Spanfläche des Außenmessers mit einer Tellerschleifscheibe,
- Operation 5:
- Schleifen des Kopffreifläche des Innenmessers mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 6:
- Schleifen des Kopffreifläche des Außenmessers mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 7:
- Schleifen des Außenflanke des Innenmessers mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 8:
- Schleifen des Außenflanke des Außenmessers mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 9:
- Schleifen des Innenflanke des Innenmessers mit einer kegeligen Topfschleifscheibe,
- Operation 10:
- Schleifen des Innenflanke des Aussenmessers mit einer kegeligen Topfschleifscheibe,
- Operation 11:
- Schleifen der Kopfradien innen und außen des Innenmessers mit einer kegeligen geraden Schleifscheibe,
- Operation 12:
- Schleifen der Kopfradien des Außenmessers (innen und außen) mit einer kegeligen geraden Schleifscheibe.
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Das Schleifen der Operation 11 und 12 erfolgt vorzugsweise mit der Programmfunktion Kreisbahn mit festgelegten Radius.
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Parallel dazu erfolgt ein Schwenken des Stabmesserkopfes in Richtung Kopffreiwinkel. In Kombination mit der kegeligen geraden Schleifscheibe wird erreicht, dass in einer Position des Stabmesserkopfes sowohl die Kopfradien innen , außen und die zugehörigen Freiwinkel gleichzeitig geschliffen werden. Es ist auch möglich, dass die Operationen 5 und 6, Schleifen Kopffreifläche in diesen Prozess integriert werden.
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Bei günstigen Randbedingungen ist es möglich, auch die Operationen 7 bis 10 zu integrieren, so dass der komplette Schneidkopf in einem Zyklus geschliffen werden kann.
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Kriterien für diese Randbedingungen sind der Auslauf der Schleifscheibe im Inneren, das heißt im Bereich des Schleiftopfes, und auch Außen, das heißt im Bereich des Schleifringes.
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Um optimale Randbedingungen zu gewährleisten sollte die Schleiftiefe jedoch nur so groß sein wie die zu fräsende Zahntiefe.
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Das für Stirnstabmesserköpfe 2 entwickelte Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen von Stabmessern 1 ist auch zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen von Stabmessern 1 für Umfangsmesserköpfe 35, das heißt zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Stabmessern 1 die in einem Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 36 angeordnet sind/bleiben geeignet.
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In der 12 ist ein Umfangsstabmesserkopf 35 in der Draufsicht dargestellt. die 13 zeigt die Seitenansicht der 12, mit den im Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 36 angeordneten Stabmessern 1.
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Das Verfahren zum Schleifen und/oder Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser 1 für Umfangsstabmesserköpfe 35, die in einem Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 36 angeordnet sind/bleiben, zeichnet sich dadurch aus, dass zur Durchführung des Verfahrens eine universelle (mindestens) 5 - Achs CNC Maschine 31, mit vertikaler Werkzeugspindel und Rundschwenktisch, einer offenen Steuerung, einen automatisierten Werkzeugwechselsystem, und einer Spindeldrehzahlen von bis 15.000 U/min, die selbstverständlich auch zur Verzahnungsbearbeitung eingesetzt werden kann.
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Dadurch ist gewährleistet, das auch bei einem Umfangsstabmesserkopf alle zu schleifenden Schneiden, Flanken und Kopfradien analog zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel in einer Aufspannung des Umfangsstabmesserkopfes geschliffen werden können.
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Durch die umfangsseitige Anordnung der Stabmesser ist ausreichend Freiraum zwischen den Stabmessern vorhanden, der den Einsatz verschiedener Schleifkörpertypen und Schleifkörpergrößen ermöglicht.
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Im Grundkörper des Umfangsstabmesserkopfes sind keine Werkzeugauslaufnuten erforderlich.
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Bedingt durch die umfangsseitige Anordnung der Stabmesser weisen die Umfangsstabmesserköpfe einen relativ großen Außendurchmesser bis etwa 381 mm (15 Zoll) auf. Aus diesem Grund muss die Einsatz findende universelle 5-Achs CNC Maschine in den Linearachsen X,Y,Z über ausreichende Verfahrwege verfügen.
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Diese sind jedoch bei CNC-Maschinen mit vertikaler Werkzeugspindelanordnung stets gegeben.
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Da die universelle 5-Achs CNC Maschine wie bereits erläutert über ein integriertes Messsystem verfügt, kann die Vermessung der Schneidengeometrie auch bei Umfangsstabmesserköpfen unmittelbar nach dem Schleifprozess in der gleichen Werkstückaufspannung mit den bereits erwähnten Vorteilen erfolgen.
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Selbstverständlich können erforderliche Korrekturen während des Schleifprozesses einfach realisiert werden.
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Zusätzliche kostenintensive separate Maschinen zum Vermessen und zur Montage der Stabmesser sind auch bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich, so dass auch diese Lösung mit minimiertem Kostenaufwand bei gleichzeitig deutlich reduziertem maschinentechnischen Aufwand, ohne den Einsatz von Spezialschleifscheiben ermöglicht, und zudem nach dem Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser ohne den Einsatz von aufwändige Montage- und Prüfeinrichtungen, das heißt ohne ein Vermessen und/oder ein Nachjustieren der Stabmesser am jeweiligen Umfangsstabmesserkopf eine hohe Rundlaufgenauigkeit und eine hohe Profilgenauigkeit gewährleistet, so dass gegenüber dem Stand der Technik in einer wesentlich kürzeren Zeit und mit gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringerem maschinentechnischen Aufwand, bei gleichzeitig minimiertem Instandhaltungsaufwand, ein Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Umfangsstabmesserköpfen möglich ist.
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Wesentlich ist auch, dass bei diesem Verfahren der Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 36, beispielsweise mittels seiner Werkzeugwellenaufnahmebohrung 4 und den kreisförmig um diese herum angeordnete Werkzeugmontage/-demontagebohrungen 5, auf einem Rundschwenktisch der CNC Maschine aufgespannt ist.
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Erfindungsgemäß ist dabei, dass analog zum zuvor ausführlich erläuterten Verfahren in dieser einmaligen Aufspannung des Umfangsstabmesserkopfgrundkörpers 36 in der CNC Maschine 31, die Schneidköpfe aller im Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 36 fest eingespannten Stabmesser 1 geschliffen, oder entsprechend der jeweils Einsatz findenden Technologie, das heißt ob im 2-Seitenschliffes, oder im 3-Seitenschliffes, an den jeweils dabei an den Schneidköpfen der Stabmesser 1 zu bearbeitenden Flanken, Radien oder Flächen, wie zuvor in Verbindung mit dem Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfe erläutert, nachgeschliffen werden.
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Kennzeichnend ist auch, dass zum Schleifen/Nachschleifen der zu bearbeitenden Flanken, Radien oder Flächen unterschiedliche im Werkzeugmagazin der CNC Maschine 31 bevorratete Schleifscheibenformen / Schleifscheibentypen, auch mit unterschiedlichen Schleifscheibenkörnungen und mit einem maximalen Schleifscheibendurchmesser von. 125 mm , wie zuvor in Verbindung mit dem Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfe erläutert, eingesetzt werden.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist auch, dass das Schleifen / Nachschleifen der Schneidköpfe der im Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 3 fest eingespannten Stabmesser 1 auf der CNC-Maschine 31 mit ausgewuchteten Werkzeugaufnahmen und mit Werkzeugdrehzahlen von bis 15.000 U/min, wie zuvor in Verbindung mit dem Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfe erläutert, erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist auch, dass zur Steuerung der CNC Maschine 31 für das Schleifen / Nachschleifen der Schneidköpfe der im Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 36 fest eingespannten Stabmesser 1 Computerprogramme in Form von Schleifprogrammen, wie zuvor in Verbindung mit dem Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfe erläutert, eingesetzt werden.
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Nachfolgend soll in Verbindung mit der in der 14 dargestellten 5 - Achs CNC Maschine 31, mit vertikaler Werkzeugspindel 33 und an dieser angeordneten Schleifscheibe 34, Rundschwenktisch 32 und auf diesem angeordneten erfindungsgemäßen Umfangsstabmesserkopfgrundkörper 3, mit einen automatisierten Werkzeugwechselsystem, und einer Spindeldrehzahlen von bis 15.000 U/min näher auf die Grobtechnologie des erfindungsgemäßen Schleifprozess eingegangen werden.
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Nachfolgend wird der Vollständig halber die komplette Schleiftechnologie, wie sie bei einer Neufertigung erforderlich wird, dargestellt.
- Operation 1:
- Schleifen des Spanfläche mit einer Tellerschleifscheibe,
- Operation 2:
- Schleifen der Kopfschneide und der Kopffreifläche mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 3:
- Schleifen der Hauptschneide und der Freifläche mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 4:
- Schleifen der Nebenschneide und der Freiflächen mit einer Topfschleifscheibe,
- Operation 5:
- Schleifen der Kopfradien und der Freiflächen, innen und außen mit einer kegeligen geraden Schleifscheibe.
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Das Schleifen der Operation 5 erfolgt bevorzugt mit der Programmfunktion Kreisbahn mit festgelegten Radius. Parallel dazu erfolgt ein Schwenken des Umfangsstabmesserkopfes in Richtung Kopffreiwinkel. In Kombination mit dem Einsatz einer kegeligen geraden Schleifscheibe, wodurch erreicht wird, dass in einer Position des Umfangsstabmesserkopfes sowohl die Kopfradien innen , die Kopfradien außen und auch die zugehörigen Freiwinkel „gleichzeitig“ geschliffen werden können.
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Es ist aber auch möglich, dass die Operationen 2 „Schleifen der Kopffreifläche und der Kopfschneiden“ in diesen Prozess integriert wird.
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So fern es der Auslauf der eingesetzten Schleifscheibe zulässt, ist es möglich auch die Operationen 3 und 4 „Schleifen der Hauptschneide“ und „Schleifen der Nebenschneide“ ebenfalls zu integrieren, so dass es möglich ist die Messer des kompletten Umfangsstabmesserkopfes in einem Zyklus zu Schleifen. Erfindungsgemäß ist auch, dass bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Schleifen des Schneidenprofils der Stabmesser, sowohl bei Stirnstabmesserköpfen wie auch bei Umfangsstabmesserköpfen, in einer zusätzlichen letzten Operation, und in der gleichen Aufspannung wie bei allen anderen davor durchgeführten erfindungsgemäßen Operationen, der Bereich der Schneidkanten, die beispielsweise in den 2, 4 und 5 zwischen den Innenflanken 27 und den Spanflächen 28 dargestellt sind, mit feinkörnigen Schleif- bzw. Polierschleifkörpern mit Feinstkorn, das heißt mit einer Korngröße < 0,05 µm, nachbearbeitet, poliert wird, um dadurch eine minimale Rauhigkeit Rz < 1 µm zu erzielen.
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Durch diese gezielte und exakte Nachbehandlung des Bereiches der Schneiden wird die Oberflächenstruktur im Bereich der Schneiden so verbessert, dass die Reibung deutlich reduziert und dadurch die Standzeit wesentlich erhöht wird.
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Diese Verbesserung der Oberflächenstruktur führt gleichzeitig zu einer sehr deutlichen Verbesserung des Schneidverhaltens, so dass sogar auf die nach dem Stand der Technik beim 3-Seitenschliff übliche/erforderliche teure Nachbeschichtung der einzelnen Stabmesser verzichtet werden kann.
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Das erfindungsgemäße Polieren bewirkt zudem, dass selbst die beim / durch das Nachbeschichten technologisch bedingte Verrundung der Schneiden vermieden wird, so dass gegenüber dem Stand der Technik mittels der erfindungsgemäßen Lösung wesentlich schärfere und auch wesentlich exaktere Schneiden, erzeugt/erzielt werden können.
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Da die Nachbehandlung des Polierens der Schneiden jedoch zudem erfindungsgemäß im eingebauten Zustand der Stabmesser im jeweiligen Stabmesserkopf erfolgt, werden die bereits erwähnten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bezug auf die Rundlaufgenauigkeit und die geometrische Profilgenauigkeit optimiert, das heißt durch das abschließende, erfindungsgemäße Polieren nochmals deutlich verbessert.
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Mit den hier vorgestellten Lösungen ist es gelungen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser für Stirnstabmesserköpfe, und ein Verfahren zum Schleifen/Nachschleifen von Schneidköpfen der Stabmesser für Umfangsstabmesserköpfe zu entwickeln, welche das Schleifen/Nachschleifen von allen gegenwärtig im Einsatz befindlichen Stabmessern, ob in HM (Hartmetall) - Ausführung oder in HSS (Hochleistungsschnellarbeitsstahl) - Ausführung, welche gegenwärtig in Stirnstabmesserköpfen ob für das Einzelteilverfahren oder auch in Stirnstabmesserköpfen für das kontinuierliche Verfahren oder in Umfangsstabmesserköpfen eingesetzt werden, zu entwickeln welche das Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser mit minimiertem Kostenaufwand bei gleichzeitig deutlich reduziertem maschinentechnischen Aufwand, ohne den Einsatz von Spezialschleifscheiben ermöglicht, und die/das zudem nach dem Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser ohne den Einsatz von
aufwändiger (zusätzlicher) Hardware, in der Bauform von separaten Maschinen für den Montage- und Prüfprozess, das heißt ohne das gegenwärtig auf separaten Spezialmaschinen durchzuführende Vermessen und das damit einhergehende Nachjustieren der Stabmesser im jeweiligen Stirnstabmesserkopf, eine hohe Rundlaufgenauigkeit und eine hohe geometrische Profilgenauigkeit gewährleistet, so dass gegenüber dem Stand der Technik in einer wesentlich kürzeren Zeit und mit gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringerem maschinentechnischen Aufwand, bei gleichzeitig minimiertem Instandhaltungsaufwand, ein Schleifen/Nachschleifen der Stabmesser von Stirnstabmesserköpfen und Umfangsstabmesserköpfen möglich ist, zudem soll es bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bedarfsfall möglich werden, dass das im Stand der Technik beim 3-Seitenschliff übliche Beschichten der Schneidkanten entfallen kann, zudem sollen bei Einsatz der zu entwickelnden Stirnstabmesserköpfe auf Verzahnmaschinen mit horizontalen Werkzeugspindeln, die beim Fräsprozess anfallenden Späne mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zudem optimal so ausgetragen werden, dass weder die Verzahnungsqualität noch die Standzeit der Werkzeuge durch die anfallende Späne beeinträchtigt wird, und dass bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung mit minimalem Aufwand stets eine hohe Qualität in der Zahnradfertigung gewährleistet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stabmesser
- 2
- Stirnstabmesserkopf
- 3
- Stirnstabmesserkopfgrundkörper
- 4
- Werkzeugwellenaufnahmebohrung
- 5
- Werkzeugmontage- oder Werkzeugdemontagebohrung
- 6
- Messerkreis
- 7
- Messerkammer
- 8
- Mittenachse
- 9
- Stabmesserschaft
- 10
- Zylindermantel
- 11
- Spannschraube
- 12
- Messerspitze
- 13
- Kammersteg
- 14
- Außenrand
- 15
- Innenrand
- 16
- Phasenring
- 17
- Schleifring
- 18
- Kegelmantel
- 19
- Schleiftopf
- 20
- Schleiftopfboden
- 21
- Werkzeugauslaufnut
- 22
- Außenmesser
- 23
- Innenmesser
- 24
- Rotationsrichtung
- 25
- Kopfradius
- 26
- Außenflanke
- 27
- Innenflanke
- 28
- Spanfläche
- 29
- Rückenfreifläche
- 30
- Kopffreifläche
- 31
- CNC-Maschine
- 32
- Rundschwenktisch
- 33
- Werkzeugaufnahme
- 34
- Schleifscheibe
- 35
- Umfangsstabmesserkopf
- 36
- Umfangsstabmesserkopfgrundkörper
- 37
- Klemmring
- 38
- Hauptschneide
- 39
- Kopfschneide
- 40
- Nebenschneide
- H
- Messerhöhe
- T
- Schleiftopftiefe
- α
- Frontwinkel
- β
- Schleiftopfwinkel
