Abwälzfräser mit im Anschnittbereich gleichmäßig belasteten Schneidzähnen
Die Erfindung betrifft einen Abwälzfräser zur Herstellung von gerad- und schrägverzahnten
Stirnrädern. Insbesondere sollen. mit dem Abwälzfräser Verzahnungen für Getrieberäder
hergestellt werden, die einen Außendurchmesser von etwa 300 mm an bis zu den größten
Abmessungen aufweisen, beispielsweise für Schiffsgetriebe.Hob with evenly loaded cutting teeth in the chamfer area
The invention relates to a hobbing cutter for the production of straight and helical teeth
Spur gears. In particular, should. with the gear hobbing cutter
can be manufactured that have an outside diameter of about 300 mm up to the largest
Have dimensions, for example for marine gear.
Die bisher bekanntgewordenen Fräswerkzeuge dieser Art, die im wesentlichen
aus einem zylindrischen Körper mit auf dem Außenmantel dieses Körpers in Form einer
Schraubenlinie aufgesetzten einzelnen Zähnen bestehen, wurden mit einer Ansp.itzung
versehen. Der Fräser wurde gewissermaßen konisch angeschliffen. Durch die Anspitzung
waren Zahnhöhe und Zahnkopfwinkel eines jeden Fräserzahnes in der Anspitzung festgelegt.
Es sollte dadurch erreicht werden, daß jedem Fräserzahn während des Anschneidens
nur ein solches Spanvolumen zugeordnet war, das den Zahn nicht überbeanspruchte.
Diese Anspitz,ung der Zähne bis zum ersten vollen Zahn entspricht im übrigen dem
konischem. Schleifen von Gewindebohrern, Räumnadeln und ähnlichen Werkzeugen.The previously known milling tools of this type, which essentially
from a cylindrical body with on the outer jacket of this body in the form of a
Individual teeth placed on a helix were made with a point
Mistake. The milling cutter was ground conically, so to speak. Through the sharpening
Tooth height and tooth tip angle of each cutter tooth were fixed in the point.
It should be achieved by having each cutter tooth during the cutting
only such a chip volume was assigned that did not overstrain the tooth.
This sharpening of the teeth up to the first full tooth corresponds to the rest of the time
conical. Grinding of taps, broaches and similar tools.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Schneidkanten der Zähne
am vorderen Ende des Fräsers derart auszubilden, da,ß sie parallel zur Achse des
Werkstückes verlaufen. Eine andere Maßnahme zur Erleichterung der Zerspanungsarbeit
schlägt vor, schräge Flächen an den Schneidzähnen vorzusehen, um -so das Eindringen
der Fräserzähne in das Werkstück -leichter zu erzielen. Alle diese Maßnahmen haben
gemeins,arn den Nachteil, daß sie nicht auf die tatsächliehen Verhältnisse beim
Schnei.dvorgang eingehen. Es zeigt sich nämlich, daß - unabhängig vorn Winkel der
Anspitzung - jeweils nur die letzten fünf bis sieben Zähne einschließlich des ersten
vollen Zahnes die wesentliche Zerspanungsarbeit zu leisten haben. Die Ursache für
dieses Verhalten, das die Lebensdauer der Fräser durch den hohen Verschleiß einzelner
Zähne erheblich herabsetzt, ist darin zusehen, daß beim Abwälzvorgang des Fräsers
am Außendurchmesser des zu verzahnenden Rades entsprechend der Anspitzung erst die
letzten Zähne vor dem ersten vollen Zahn einen solchen Zahnkopfwinkel aufweisen,
durch den der Zahn auf seiner gesamten Breite am Schneidvorgang teilnehmen kann.
Die am Anfang der Anspitzung liegenden Zähne werden einseitig belastet und haben
am gesamten auszunehmenden Spanvolumen eben durch die konische Anspitzung den geringsten
Anteil, unterliegen aber durch die einseitige Belastung lern ; größten Verschleiß.It has also been suggested that the cutting edges of the teeth
at the front end of the milling cutter so that they are parallel to the axis of the ß
Workpiece run. Another measure to facilitate the machining work
suggests providing inclined surfaces on the cutting teeth to prevent penetration
the cutter teeth into the workpiece - easier to achieve. Have all of these measures
common, arn the disadvantage that they do not apply to the actual circumstances
Entering the cutting process. It turns out that - regardless of the angle of the
Pointing - only the last five to seven teeth including the first
full tooth have to perform the essential machining work. The cause of
this behavior affects the service life of the milling cutter due to the high level of individual wear
Teeth considerably reduced, can be seen in the fact that during the hobbing process of the milling cutter
on the outer diameter of the gear to be toothed according to the point only the
last teeth before the first full tooth have such a tooth tip angle,
through which the tooth can take part in the cutting process over its entire width.
The teeth lying at the beginning of the sharpening are loaded on one side and have
the smallest amount of the total chip volume to be excluded due to the conical point
Share, but are subject to learning due to the one-sided burden; greatest wear.
Die Erfindung bezweckt, nunmehr diesen Gegebenheiten dadurch Rechnung
zu tragen, daß die Fräserzähne so ausgebildet werden, daß jeder in der Anspitzung
des Fräsers liegende Zahn. auf seiner gesamten Kopfbreite am Schneidvorgang beteiligt
ist, und außerdem jedem Zahn ein bestimmtes Spanvolnzmen zugeordnet ist, derart,
daß alle Zähne gleichmäßig belastet sind.The aim of the invention is to take account of these circumstances
to wear that the cutter teeth are formed so that each in the point
the milling cutter's lying tooth. Participates in the cutting process over the entire width of its head
and each tooth is assigned a specific clamping volume in such a way that
that all teeth are evenly loaded.
Die Erfindung besteht darin, da.ß die Schneidkante eines jeden in
der Anspitzung des Fräs.ers liegenden Zahnkopfes parallel zu der Gerade, deren Richtung
jeweils durch die Tangente an den Punkt der Ellipse, die bei einem Schnitt in der
Normalebene eines Fräser= zahnen durch den das Werkstück umhüllenden Zylinder entsteht,
gegeben ist, der Schnittpunkt des auf die Mitte des Zahnkopfes gerichteten Ellipsenrädius
mit der Ellipse ist. Dadurch ist zunächst die Lage der Schneidkante eines jeden
einzelnen Zahnes so festgelegt, daß er auf der gesamten Kopfbreite schneidet.The invention consists in that the cutting edge of each in
the tip of the milling cutter lying tooth tip parallel to the straight line, whose direction
in each case by the tangent to the point of the ellipse, which in the case of a cut in the
Normal plane of a milling cutter = toothing is created by the cylinder surrounding the workpiece,
is given, the point of intersection of the elliptical radius directed towards the center of the tooth tip
with the ellipse is. This initially determines the position of the cutting edge of each
individual tooth set so that it cuts across the entire width of the head.
Der Betrag der Zahnhöhe, um den der erste in der Anspitzung des Fräsers
liegende Zahn gegenüber dem ersten vollen Zahn unterschiedlich ist, ergibt sich
aus der Summe des Produktes, bestehend erstens aus dem cos des#Zalnschrägungswinkels
mal der abgewickelten Länge der in der Anspitzung des Fräsers liegenden Zähne und
zweitens der Strecke, um die der erste volle Zahn vom Ellips,enbogen, der zum Normalschnitt
des ersten anschneidenden Zahnes gehört, in j eher Normalschnittebene entfernt ist.The amount of tooth height by which the first in the point of the cutter
lying tooth is different from the first full tooth, results
from the sum of the product, consisting firstly of the cos of the # tooth helix angle
times the developed length of the teeth lying in the point of the milling cutter and
second, the distance by which the first full tooth from the elliptical arc leading to the normal cut
of the first cutting tooth belongs, in j rather the normal cutting plane is removed.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgasch:lagen, für die
in der Anspitzung des. Fräsers in Form einer Schraubenlinie aufgereihten Zähne eine
Aufteilung in zwei oder mehrere Gruppen hintereinanderliegender Zähne vorzusehen,
derart, daß jenen Gruppen das auszunehmende Spanvolumen in Abhängigkeit von der
Vorschubgröße pro Umdrehung des zu verzahnenden Rades in entsprechenden Abschnitten
zugeordnet ist. Die Zahnhöhe innerhalb einer Zahngruppe ist durch gleiche Teile
des aauszufräsemden Spanvolumens im entsprechenden Abschnitt bestimmt.
Der
Vorteil der Erfindung besteht- darin, daß die Zahnkopfwinkel der einzelnen Fräserzähne
entsprechend dem Abwälzvorgang des Fräsers am zu verzahnenden Rad so geneigt sind,
daß die Zähne mit der ganzen Kopfbreite schneiden, und daß durch die vorgeschlagene
Aufteilung des Sparvolumens auf die einzelnen Zähne zur Ermittlung der Zahnhöhen
eine gleichmäßige Belastung der Zähne erzielt wird. Der Verschleiß der einzelnen
Zähne wird weitgehend herabgesetzt und gleichmäßig auf alle Zähne verteilt, wodurch
die Standzeit des Fräsers erhöht wird. Die Zahnkopfwinkel verändern sich nacheinander
um den gleichen Betrag und in derselben Richtung.In a further embodiment of the invention is vorgasch: lay, for
teeth lined up in the form of a helical line in the point of the milling cutter
To be divided into two or more groups of teeth lying one behind the other,
in such a way that those groups the chip volume to be removed as a function of the
Feed rate per revolution of the gear to be toothed in corresponding sections
assigned. The tooth height within a tooth group is due to equal parts
of the chip volume to be milled out is determined in the corresponding section.
Of the
The advantage of the invention is that the tooth tip angle of the individual cutter teeth
are inclined in accordance with the hobbing process on the gear to be toothed,
that the teeth cut with the full width of the head, and that through the proposed
Allocation of the savings volume to the individual teeth to determine the tooth heights
an even load on the teeth is achieved. The wear and tear of each
Teeth is largely degraded and distributed evenly to all teeth, thereby
the service life of the milling cutter is increased. The tooth tip angles change one after the other
by the same amount and in the same direction.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist schematisch der Gegenstand nach
der Erfindung wiedergegeben. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 ein zu fräsendes
Zahnrad 16 mit einem Zahn 17 dargestellt. Um die Lage der Schneidkante darzustellen,
die durch die Gerade 11 festgelegt wird, ist im Normalschnitt des Zahnes 17 die
Ellipse 22 eingezeichnet, die mit dem zur Mitte des Zahnkopfes gerichteten Ellipsenradius
15 einen Schnittpunkt 12 bildet. Die Gerade 11 stellt die Tangente an die Ellipse
im Schnittpunkt 12 dar.In Figs. 1 and 2 of the drawing, the subject is schematically
reproduced the invention. For the sake of simplicity, FIG. 1 shows one to be milled
Gear 16 is shown with a tooth 17. To show the position of the cutting edge,
which is determined by the straight line 11 is the normal section of the tooth 17
Ellipse 22 is shown, with the ellipse radius directed towards the center of the tooth head
15 forms an intersection point 12. The straight line 11 represents the tangent to the ellipse
at intersection 12.
In Fig. 2 ist der Fräser 13 im Normalschnitt gezeichnet. Zum besseren
Verständnis ist gleichzeitig durch die strichpunktierte Linie 14 der Normalschnitt
eines mit dem Fräser 13 zu fräsenden, schrägverzahnten Zahnrades in bezug auf den
Fräserzahn 18 gezeigt. Der erste in der Anspitzung des Fräsers liegende Zahn 18
weist nach der Erfindung eine Lage seiner Schneidkante 19 auf, die parallel zu der
Geraden verläuft, deren Richtung jeweils durch eine Tangente an die Ellipse 20,
und zwar im Schnittpunkt der Ellipse mit dem auf die Mitte des Zahnkopfes gerichteten
Ellipsenradius, gegeben ist. Die Teilung des zu fräsenden Zahnrades 14 ist durch
den Abstand T am Fräser 13 dargestellt. Die auf dem Umfang einer Teilung liegenden
Zähne des Fräsers - in der Zeichnung nach Fig. 2 sollen sechs Zähne angenommen sein
- sind der Einfachheit halber in die Zeichenebene verlegt. Der erste volle Zahn
des Fräsers ist mit 21 bezeichnet.In Fig. 2, the milling cutter 13 is drawn in normal section. For the better
Understanding is at the same time the normal section through the dash-dotted line 14
a to be milled with the cutter 13, helical gear with respect to the
Milling tooth 18 shown. The first tooth 18 lying in the point of the milling cutter
has according to the invention a position of its cutting edge 19 which is parallel to the
Straight lines, the direction of which is defined by a tangent to the ellipse 20,
namely at the intersection of the ellipse with that directed towards the center of the tooth head
Radius of the ellipse, is given. The division of the gear 14 to be milled is through
the distance T on the cutter 13 is shown. Those lying on the circumference of a division
Teeth of the milling cutter - in the drawing according to FIG. 2, six teeth should be assumed
- are relocated to the drawing plane for the sake of simplicity. The first full tooth
of the milling cutter is denoted by 21.
Eine exakte numerische Berechnung der Zahnkopfhöhen und -winkel der
Fräserzähne ergibt selbstverständlich einen bestimmten Fräser für einen zu fräsenden
Durchmesser eines Zahnrades. Um nicht zu einer Vielzahl von Fräsern zu kommen, werden
vo@rteilhaft Fräser für bestimmte Durchmessergruppen hergestellt. Die Belastung
der Zahnköpfe erfolgt dann etwas ungleichmäßig, dagegen wird das Schneiden des Zahnes
auf seiner gesamten Breite nicht in Frage gestellt. Die Größe des Zahnkopfwinkels
wird bei großen, zu fräsenden Durchmessern nur noch einige Minuten betragen, so
daß er vernachlässigt werden kann. In diesen Fällen ist nur die Ermittlung der Zahnkopfhöhen
gemäß der Erfindung von Bedeutung.An exact numerical calculation of the tooth tip heights and angles of the
Of course, cutter teeth result in a specific cutter for one to be milled
Diameter of a gear. In order not to come to a large number of milling cutters
Advantageously, milling cutters manufactured for certain diameter groups. The load
the tooth tips then take place somewhat unevenly, on the other hand the cutting of the tooth becomes
not questioned over its entire breadth. The size of the tooth tip angle
will only take a few minutes for large diameters to be milled, see above
that it can be neglected. In these cases it is only necessary to determine the tooth tip heights
according to the invention of importance.