DE1070901B

DE1070901B -

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Publication number: DE1070901B
Application number: DENDAT1070901D
Authority: DE
Priority date: 1958-04-09
Publication date: 1959-12-10
Also published as: CH371326A; GB923087A; FR1222072A; BE577439A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung richtet sich auf einen vorzugsweise geschliffenen Abwälzfräser mit mindestens einem an seinen Flanken hinterarbeiteten Zahn. Derartige Fräser werden üblicherweise so hergestellt, daß ihre Schneidbrust in einer die Werkzeugachse schneidenden Ebene liegt. Ein solcher Fräser erzeugt so lange das vorgeschriebene Profil, beispielsweise am Schneckenrad, als er nicht an seinen Flanken, hinterarbeitet ist. Eine meist beträchtliche Hinterarbeitung ist jedoch zur Erzeugung guter Schneideigenschaften to des Fräsers unbedingt erforderlich.

Da der Eingriff der Schleifscheibe in den Fräser beim Schleifen und Hinterschleifen der Fräserflanken stets längs einer Erzeugenden der den Fräserdaten und dem Fräserprofil zugeordneten Evolventenfläche (abwickelbare Schraubenfläche) oder in deren unmittelbarer Nähe stattfindet und da ferner diese Erzeugenden die Fräserachse in der Entfernung des Grundkreisradius kreuzen, wird das Schneidkantenprofil eines Fräsers, dessen Schneidbrust im Achsschnitt liegt, durch auf der Schraubenlinie des Grundkreiszylinders aufeinanderfolgende Erzeugende gebildet.

Jede Hinterarbeitungsbewegung, die zusätzlich zu der Schraubenbewegung des Fräsers bei dessen Herstellung erfolgt, kann in zwei Komponenten zerlegt werden, von denen die eine in der Tangentialebene an der Schleifscheibe verläuft, die die eingreifende Erzeugende enthält, während die andere parallel zur Fräserachse verläuft. Die erstgenannte Komponente So verändert das Profil in seiner Form und Lage nicht. Sie ist demnach für die Hinterarbeitung der Fräserflanken wirkungslos. Die andere Komponente bewirkt eine zusätzliche, zur Fräserachse parallele Verschiebung der jeweils im Eingriff stehenden Erzeugenden, so daß eine Hinterarbeitung der Flankenflächen erfolgt. Da nun die einzelnen Punkte des Profils der Schneidkante eines üblichen Fräsers, dessen Schneidbrust im Achsschnitt verläuft, durch aufeinanderfolgende Erzeugende gebildet werden, entsteht durch die Hinterarbeitung eine Verzerrung des Schneidkantenprofils, die sich zusätzlich nach Größe und Richtung bei Verlegung der Schneidbrustfläche auf jedem Fräserzahn, wie diese bei wiederholtem Scharfschleifen des Fräsers erfolgt, ändert.

Man versucht zwar, diese Verzerrung des Schneidkantenprofiles durch Korrektur der Profilform der Schleifscheibe auszugleichen, muß jedoch dann nach wiederholtem Scharfschleifen des Fräsers stets auch die Fräserflanken nachschleifen, um die beschriebene zusätzliche Verzerrung auszugleichen. Man versucht weiterhin, die Hinterarbeitung des Fräsers mit Hilfe von kleinen Stiftschleifscheiben durchzuführen, die beispielsweise im Achsschnitt des Fräsers angreifen Abwälzfräser mit hinterarbeiteten Zahnflanken, deren Grundform Evolventenflächen sind

Anmelder: Herbert Lindner G. m. b. H._r Berlin-Wittenau, Lübarser Str. 8-38

Dr. Gerhard Stade, Berlin, ist als Erfinder genannt worden

und deren Profil so korrigiert ist, daß der Fräser trotz der ungünstigen Lage der Schneidbrust schließlich und endlich doch das richtige Profil fräst. Derartige kleine Schleifstifte verschleißen jedoch sehr schnell, so daß sie sehr oft neu abgerichtet werden müssen. Hierdurch wird dieses Schleifverfahren sehr unwirtschaftlich, ganz abgesehen davon, daß wiederholtes Abrichten besonders bei kleinen Schleifscheiben und insbesondere auch ein oft erforderlicher Schleifscheibenwechsel beim Schleifen eines einzigen Fräsers zusätzliche Ungenauigkeiten mit sich bringen.

Um derartige Fehler zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die Grundform der Flanken des schneckenförmigen Fräskörpers als abwickelbare Schraubenflächen, d. h. als Evolventenflächen, auszubilden, deren Erzeugende als geradlinige Schneidkanten benutzt werden. Derartige Schneidkanten arbeiten im Augenblick des Eingriffes auf ihrer gesamten Länge und ergeben denjenigen Arbeitsvorgang, den man ursprünglich beim Wälzfräsen zu erreichen suchte.

Um einen solchen Fräser zu erzeugen, ist es nach Fig. 1, die den Stand der Technik erläutert, erforderlich, die Schneidbrustfläche tangential an den Grundkreiszylinder Z_g zu legen, während die Erzeugende und damit die Schneidkante E mit der in dieser Ebene senkrecht auf einer Mantellinie MM des Grundkreiszylinders verlaufenden Geraden L einen Winkel einschließt, der gleich dem Steigungswinkel y_g der Fräserschraubenlinie 5* auf dem Grundkreiszylinder ist. Ein solcher Fräser erzeugt jedoch trotz der besonderen Lage der Schneidbrust nicht das exakte Profil. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Hinterarbeitungsbewegung eine weitere Verzerrung bewirkt, wes-

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halb die Fräserkanten auch irr der besonderen Lage keine Geraden sind. Dieser Fräser erzeugt daher nur dann ein exaktes Profil, wenn er nicht hinterarbeitet ist. Dann ist es aber auch nicht erforderlich, die Schneidbrustfläche tangential an den Grundkreiszylinder zu legen, so daß der vorbekannte Fräser gegenüber den üblichen Fräsern, bei welchen die Schneidbrustfläche im Axialschnitt liegt, nicht denjenigen Vorteil brachte, den man sich von ihm versprach.

Um die genannten Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, die Grundform der Flanken des schneckenförmigen Grundkörpers durch abwickelbare Schraubenflächen (Evolventenflächen) zu bilden, deren Erzeugende jedoch gegenüber den in Fig. 1 gezeigten Erzeugenden der bisher bekannten Fräser eine andere Lage haben, und zwar sollen sie ebenfalls unter dem Steigungswinkel γ_ε der Schraubenlinie auf dem Grundkreiszylinder Z_g des nicht hinterschliffenen Fräsers gegen die Senkrechte L auf der Mantellinie MM verlaufen, jedoch sollen sie einen gegenüber Z_g größeren oder kleineren Grundkreis berühren, dessen Größe sich aus der durch die Hinterarbeitung veränderten Steigung unter Beibehaltung des Steigungswinkels γ_ε ergibt.

Wie bereits ausgeführt wurde, kann jede Hinterarbeitungsbewegung in zwei Komponenten zerlegt werden, von denen die eine parallel zur Fräserachse verläuft. Diese wirkt allein auf die Hinterarbeitung der Fräserflanken. Hierbei zeigt die achsparallele Komponente für die eine Fräserflanke in Richtung der Gewindesteigung und die Komponente für die andere Fräserflanke gegen die Gewindesteigung. Im Zusammenwirken mit der ursprünglichen Schraubenbewegung beim Schleifen des Fräsers verläuft demnach die eine Fräserflanke infolge der Hinterarbeitung unter größerer Steigung als der Sollsteigung des Fräsers und die andere Fräserflanke unter kleinerer Steigung als der Sollsteigung. Dieser Verlauf entsteht entsprechend der Hinterarbeitung auf jedem Fräserzahn neu, während korrespondierende Linien auf sämtlichen Fräserzähnen selbstverständlich einen Abstand aufweisen, der gleich der Sollsteigung des Fräsers ist.

Gemäß der Erfindung werden nun für den Fräser zwei Grundkreiszylinder definiert, deren Radien sich aus der beschriebenen Steigungsänderung und aus der erfindungsgemäßen Bedingung, daß der Steigungs-„ winkel der Schraubenlinie auf beiden Grundkreiszylindern trotz der beschriebenen Steigungsänderung gleich .bleiben soll, errechnen lassen. Bezeichnet man die Sollsteigung des Fräsers (d. h. die Steigung der zugehörigen Schnecke) mit H und die durch die Hinterarbeitung bedingte Steigungsänderung mltAH, wobei dieser Wert für die eine Fräserflanke positiv und für die andere Fräserflanke negativ ist, so errechnet sich die Änderung Ar_g des durch die Schnecke definierten Grundkreisradius r_g zu:

Ar_g AH r_g H

Infolge des unterschiedlichen Vorzeichens von AH liegen demnach die Schneidkanten des erfindungsgemäßen Fräsers für die eine Flanke an einem größeren und für die andere Flanke an einem kleineren Grundkreis als dem durch die Schnecke definierten Grundkreis an. Mit dem erfindungsgemäßen Fräser werden Profile gefräst, die bis auf Glieder zweiter und höherer Ordnung von AH mit dem Sollprofil übereinstimmen, auch dann, wenn die Brustfläche 901

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durch wiederholtes ifefljaFfschle^ien...,verlegt wurde. Diese bevorzugte Eigenschaft weisMceiner der bisher bekannten Abwälzfräser auf.

Die bevorzugte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Fräsers bleibt erhalten, wenn die Schleifscheibe zum Schleifen des Fräsers und der Schnecke nicht exakt längs einer Erzeugenden der Evolvente abgerichtet wird. Insbesondere ist es üblich, die in den Steigungswinkel eingeschwenkte Schleifscheibe in deren Achsschnitt, d. h. im Normalschnitt des Fräsers bzw. der Schnecke abzurichten. Bei hinreichend großem Schleifscheibendurchmesser läßt sich dann stets aus den Daten des Fräsers bzw. der Schnecke und der Richtung der Abziehbewegung nach bekannten Beziehungen die zugehörige Evolventenschnecke berechnen.

Die Erfindung. schlägt hierfür ebenso wie für die korrekt erzeugte Evolventenschnecke vor, den Schwenkwinkel der Schleifscheibe gleich dem Steigungswinkel der Schraubenlinie auf dem Fußkreiszylinder der Schnecke bzw. der Fräserflanken zu machen, weil dann das Evolventenprofil bis zum Fußkreis korrekt verläuft bzw. die Schneidkante des Fräsers bis zum Fußkreis geradlinig bleibt.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische. Darstellung der Definitionsmerkmale von Abwälzfräsern,

Fig. 2 und 3 die Seitenansichten zweier Ausführungsformen von Abwälzfräsern,

Fig. 4 und 5 die perspektivische Darstellung zweier Ausführungsformen von spiralgenuteten Abwälzfräsern und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Abwälzfräsers mit eingesetzten Zähnen.

Bei dem sich in Richtung P drehenden Fräser mit parallel zur Fräserachse verlaufenden Spannuten gemäß Fig. 2 schneiden die Schneidkanten der Fräserzähne la, 2 a, 3 a, 4 a die IinkeFlanke eines Schneckenradzahnes. Die Schneidkanten Ib, 2b, 3b, 4tb schneiden dann die rechte Flanke. Die Zähne ία, 2a usf. erhalten in an sich bekannter Weise Unterschnitt und die Zähne lb,2b usf. Schleppschnitt. Zur Vermeidung des Schleppschnittes schlägt die Erfindung vor, beide Flanken des Schneckenrades mit ein und demselben Fräser mit Unterschnitt nacheinander zu erzeugen (Fig. 3), wobei die zweite Flanke mit dem um 180° gedrehten Fräser bearbeitet wird und die Schneckenradfräsmaschine hierbei entgegengesetzt läuft, so daß der Fräser entgegen der üblichen Fräsrichtung von unten nach oben schneidet.

Zur Vermeidung jedes negativen Schnittwinkels ist es erforderlich, daß die Fräsernutfläche mit der Flankenfläche einen Winkel von. höchstens 90° einschließt. Aus diesem Grunde verlaufen die Spannuten in Form einer Spirale. Erfindungsgemäß wird dabei die zu dem Fräserzahn mit Unterschnitt gehörige Spiralsteigung so bestimmt, daß die. Spirale im Fräserfußkreis senkrecht auf der Gewindeflanke verläuft. Dann schließt die Spirale am Gewindeaußenkreis mit der Gewindeflanke einen kleineren Winkel als 90° ein. Umgekehrt muß die Spirale für den Fräserzahn mit Schleppschnitt am Gewindeaußenkreis senkrecht zur Gewindeflanke verlaufen, damit die Spirale im Gewindefußkreis einen kleineren Winkel als 90° mit der Gewindeflanke einschließt. Es ergeben sich hierdurch für jeden der beiden Zähne eines Zähnepaares verschiedene Spiralsteigungen, so daß beispielsweise der Zahn für die linke Flanke (z. B. der Zahn Z₁ mit der Schneidkante 1 in Fig. 4) von links

Claims

nach rechts größer wird und der Zahn für die rechte Flanke (z. B. der Zahn. Z2 mit der Schneidkante 2) von links nach rechts kleiner wird. Bei einem Fräser mit ausschließlich unterschnittenen Zähnen ist die Spiralsteigung für jeden Zahn gleich groß, so daß sämtliche Zähne gleich lang sind (z. B. der Zahn Z3 mit der Schneidkante 3 in Fig. 5). Hieraus ergibt sich, daß für einen solchen erfindungsgemäßen Fräser bedeutend mehr Zähne am Fräserumfang angeordnet werden können als bei einem Fräser, der beide Flanken zugleich schneidet. Die Form der spiralförmig verlaufenden Spannuten muß so bestimmt werden, daß diese die erfindungsgemäßen, zu jedem Fräserzahn gehörenden Erzeugenden erhalten. Dies geschieht exakt mit Hilfe von Fingerfräsern, Schleif stiften und gesinterten Vielkorn-Diamantstiften St (Fig. 6), die sich um die Achse B drehen und so gestellt und eingeschwenkt werden, daß ihre schleifende Mantellinie mit der Erzeugenden E des Fräsers, die zugleich Schneidkante ist, zusammen- ao fällt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die schleifende Mantellinie E tangential zum entsprechend der Hinterarbeitung geänderten Grundkreiszylinder verläuft und daß sie mit der ebenfalls diesen Grundkreiszylinder tangierenden Parallelen Q zum Lot T auf der Fräserachse einen Winkel einschließt, der gleich dem Steigungswinkel yg der Schraubenlinie auf dem Grundkreiszylinder ist. Die Erfindung schlägt weiter vor, den Fräser aufzuteilen derart, daß die im Sinne einer Brustflächenspirale nebeneinanderliegenden Zähne (Z4, Z5, Z6 in Fig. 6) auf leistenförmigen Körpern LK nebeneinanderliegend angebracht sind, die in einen Haltekörper HK geschoben (Schwalbenschwanzführung in Fig. 6) und in diesen fixiert werden können. Die Flanken der Fräserzähne werden dann zunächst ohne Hinterarbeitung auf dem Trägerkörper geschliffen. Hierauf werden sämtliche leistenartigen Körper bis auf einen aus dem Haltekörper entfernt, worauf dann die Zähne des verbleibenden leistenartigen Körpers zunächst hinterarbeitet werden. Da diese Zähne einer nebeneinanderliegenden Schlagzahnfolge entsprechen, kann das Hinterarbeiten mit beliebig großer Schleifscheibe erfolgen. Da außerdem bei dieser Anordnung die Spannnutenfläche frei liegt, ist es möglich, diese Fläche beispielsweise mit einer kegelförmigen Schleifscheibe von größerem Durchmesser zu schleifen, deren Achse wieder durch die vorstehend beschriebene erfindungsgemäßeLage der Schleifkegelmantellinie bestimmt ist. so Patentansprüche-.

1. Abwälzfräser mit mindestens einem an seinen Flanken vorzugsweise durch Schleifen hinterarbeiteten Zahn, wobei diese Flanken bei jedem Zahn entsprechend der Hinterarbeitung unter größerer bzw. kleinerer Steigung als der Sollsteigung verlaufen und die Grundform der Flanken des schneckenförmigen Fräskörpers durch abwickelbare Schraubenflächen (Evolvehtenflächen) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugenden der abwickelbaren Schraubenflächen unter dem Steigungswinkel (y_g) des Grundkreises des nicht hinterarbeiteten Fräsers gegen die .Senkrechte (L) auf der zur Fräserachse parallelen Mantellinie (MM) verlaufen und einen gegenüber diesem Grundkreis größeren oder kleineren Grundkreis berühren, dessen Größe sich aus der durch die Hinterarbeitung veränderten Steigung unter Beibehaltung des Steigungswinkels (y_g) ergibt.

2. Abwälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundform seiner Flanken durch Schleifen mit Schleifscheiben erzeugt wird, die unabhängig von der Richtung der Erzeugenden beispielsweise in der Achsschnitt- oder Normalschnittebene des Fräsers abgerichtet sind und dessen geradlinige Schnittkanten in die Richtung der Erzeugenden der den geschliffenen Flankenflächen zugehörigen und in an sich bekannter Weise berechenbaren Evolventenflächen unter Berücksichtigung der Hinterarbeitungsbewegung gelegt sind.

3. Abwälzfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundform seiner Flanken durch Schleifen mit Schleifscheiben erzeugt wird, deren Drehachse um einen Winkel gegen die Fräserachse geschwenkt ist, der gleich dem Steigungswinkel der Schraubenlinie auf dem Fußkreiszylinder unter Berücksichtigung der Hinterarbeitung ist.

4. Abwälzfräser nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Zähne nur je eine schneidende Kante aufweisen, wobei die zweiten Flanken des zu fräsenden Werkstückes in einem besonderen Arbeitsgang nach Drehung des Fräsers um 180° und bei entgegengesetzter Laufrichtung der Fräsmaschine erzeugt sind.

5. Abwälzfräser nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit nach Schraubenlinien verlaufenden Spannnuten, dadurch gekennzeichnet,. daß die Fräserzähne abwechselnd positive und negative Brustwinkel haben und die Fräserzähne mit positivem Brustwinkel im Fußkreis als Grenzwinkel senkrecht auf der Gewindeflanke verlaufen, während die Fräserzähne mit negativem Brustwinkel im Außenkreis als Grenzwinkel senkrecht auf der Gewindeflanke verlaufen.

6. Abwälzfräser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß seine Brustflächen mit fingerförmigen Werkzeugen hergestellt werden, deren schleifende Mantellinie tangential zum entsprechend der Hinterarbeitung geänderten Grundkreiszylinder verläuft und mit der ebenfalls diesen Grundkreiszylinder tangierende Parallelen (Q) zum Lot (T) auf der Fräserachse einen Winkel einschließt, der gleich dem Steigungswinkel (γ_ε) der Schraubenlinie auf dem Grundkreiszylinder ist.

7. Abwälzfräser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine im Sinne einer Brustflächenschraubehlinie nebeneinanderliegenden Zähne in an sich bekannter Weise auf leistenförmigen Körpern (LK) nebeneinanderliegend angebracht sind und in einen Haltekörper (HK) geschoben und in diesem fixiert sind, wobei jede dieser Zahnreihen gesondert bearbeitbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen