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Stirnmesserkopf für Verzahnungsmaschinen Die Erfindung bezieht sich
auf einen Stirnmesserkopf für Verzahnungsmaschinen mit Profilmessern, die Schneidkanten
zur Bearbeitung der Zahnflanken und des Zahngrundes besitzen und deren sich an die
Schneidkanten anschließende Kopfflächen und Seitenflächen in der Richtung der Messerkopfachse
mit gleicher Steigung hinterschliffen sind und deren Seitenflächen mindestens eine
von ihrem einen zu ihrem anderen Ende verlaufende Nut mit über die Nutlänge im wesentlichen
gleichem Querschnitt tragen.
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Die Nuten der Messer dienen dem Zweck, die Späne zu brechen. Dadurch
wird die Belastung der Messer beim Abheben breiter Späne verringert und daher eine
bessere Oberflächengüte der Zahnflanken erzielt, weil die Späne in der Breite unterteilt
werden und die Schnittkräfte sich daher verringern.
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Es ist ein Scheibenfräser mit solchen Nuten bekannt. Diese befinden
sich in den beim Nachschleifen des Scheibenfräsers gebildeten Flächen. Ferner ist
ein Schneckenfräser zum Verzahnen von Zahnrädern bekannt, dessen Zähne mit Spanbrechnuten
versehen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Messerkopf so auszugestalten,
daß sich die Nuten in demselben Schleifvorgang herstellen lassen, mit welchem die
Messer oder Zähne hinterschliffen werden, um die seitlichen Schneidflächen zu erzeugen.
Das war bei den bekannten Scheiben- oder Schneckenfräsern nicht möglich, weil dort
die Nuten auf ihrer einen Seite einen negativen Eingriffswinkel haben. Aus diesem
Grunde erforderte das Erzeugen der Nuten eine besondere Schneid- oder Schleifbearbeitung,
die erst nach dem Hinterarbeiten der Rückflächen vorgenommen werden konnte oder
vorher durchzuführen war.
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Erfindungsgemäß sind nun auch die Flächen der Nut in Richtung der
Messerkopfachse hinterschliffen und haben daher im wesentlichen die gleiche Steigung
wie die zugehörigen Flächen.
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Vorzugsweise erhält die Nut eine solche Gestalt, daß bei ihrer Betrachtung
in Richtung der Messerkopfachse von der Vorderseite des Messerkopfes her ihre ganze
Fläche sichtbar ist.
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Dabei kann jede der Nuten eine Flanke haben, welche zur Messerkopfachse
eine kleinere Neigung hat als die Seitenfläche, die die Nut trägt.
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Vorzugsweise ist der Messerkopf in der Weise ausgestaltet, daß die
Nuten verschiedener Messer von den Kopfflächen der Messer so große verschieden bemessene
Abstände haben, daß der Messerkopf mit einem stetigen, durch die Nuten nicht unterbrochenen
seitlichen Profil zum Schnitt kommt. Insbesondere eignet sich die Erfindung zur
Anwendung bei einem Messerkopf bekannter Art, dessen Messerkranz zwischen je zwei
mit den Seitenkanten zum Schnitt kommenden Messern ein mit seiner Kopfschneidkante
zum Schnitt kommendes Messer enthält, das in Achsenrichtung über die Ebene der Kopfkanten
der seitlich schneidenden Messer hinausragt. Dabei sind vorzugsweise die Flankenschneidkanten
der in Achsenrichtung vorspringenden Messer in radialer Richtung gegenüber den ihnen
entsprechenden Schneidkanten der genuteten Messer um einen Abstand versetzt, der
die Tiefe der Nuten übertrifft.
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Bei Anwendung der Erfindung auf einen Messerkopf, dessen Messerkranz
abwechselnd innen zum Schnitt kommende und außen zum Schnitt kommende Messer enthält,
empfiehlt sich eine solche Anordnung, daß die innen zum Schnitt kommenden Messer
mit ihren äußeren Flanken-Schneidkanten radial einwärts gegenüber den entsprechenden
Kanten der außen zum Schnitt kommenden Messer um einen Abstand versetzt sind, der
die Tiefe der Nuten der außen zum Schnitt kommenden Messer übertrifft, und daß die
außen zum Schnitt kommenden Messer mit ihren inneren Flanken-Schneidkanten radial
nach außen gegenüber den entsprechenden Kanten der innen zum Schnitt kommenden Messer
um einen Abstand
versetzt sind, der die Tiefe der Nut der innen
zum Schnitt kommenden Messer übertrifft.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
wiedergegeben. In dieser zeigt Fig. 1 eine teilweise Stirnansicht des Messerkopfes,
Fig. 2 den axialen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig.1, wobei die zum Hinterschleifen
der zum Schnitt kommenden Seitenflächen und der Kopfflächen der Messer verwendeten
Schleifscheiben in ihrer Lage gegenüber dem Messerkopf wiedergegeben sind, Fig.
3 die Abwicklung einer Seitenansicht des Messerkopfes mit aufeinanderfolgenden Messern
des Messerkranzes und Fig. 4 an Hand einer schematischen vergrößerten Darstellung
die gegenseitige Lage der verschiedenen Messer des Messerkranzes, wobei die Brustflächen
dieser Messer um die Messerkopfachse in dieselbe Ebene geschwenkt veranschaulicht
sind, nämlich in die Ebene 4-4 der Fig. 1.
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Die Messer sind mit ihren Schäften in Schlitze eingesetzt, die um
den Umfang des runden Tragkörpers 10 verteilt sind, der mit einer Mittelbohrung
11 auf der Werkzeugspindel einer Verzahnungsmaschine befestigt werden kann. Befestigt
sind diese Messer am Messerkopf durch radial gelegene Schraubenbolzen 12. Damit
man die Messer in radialer Richtung auf den gewünschten Abstand von der Messerkopfachse
16 genau einstellen kann, sind in die Schlitze unter den Messerschäften Beilagen
13 und Keile 14 eingelegt, die man mit Hilfe von Schrauben 15 verstellen kann.
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Der Messerkranz weist drei verschiedene Arten von Messern auf: Außen
zum Schnitt kommende Messer 17 und 17', deren seitliche Schneidkanten 18 die in
der Längsrichtung hohlen Zahnflanken des Werkstücks bearbeiten, innen zum Schnitt
kommende Messer 19 und 19', deren seitliche Schneidkanten 21 die in der Längsrichtung
gewölbten Zahnflanken bearbeiten, und am Zahnlückengrund zum Schnitt kommende Messer
22, die hauptsächlich längs ihrer Spitzenkanten 23 schneiden.
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In Fig. 4 sind die Messer 17, 22 und 19 so dargestellt, als ob ihre
Brustflächen in dieselbe radiale Ebene um die Messerkopfachse verschwenkt wären.
Die Messer sind in vollen und gestrichelten Linien dargestellt, und die seitlichen
Schneidkanten der Messer 17' und 19' sind strichpunktiert wiedergegeben. Man sieht,
wie die am Zahnlückengrund zum Schnitt kommenden Messer 22 über die mit ihren seitlichen
Schneidkanten zum Schnitt kommenden Messer in Achsenrichtung vorspringen, und zwar
um einen so groß bemessenen Abstand, daß die Kopfschneidkanten 24 der mit den Seitenkanten
schneidenden Messer nicht einmal dann Späne abheben, wenn der Messerkopf in Achsenrichtung
vorgeschoben wird, um in das Werkstück einzustechen. In entsprechender Weise sind
die geraden Seitenkanten 25 und 26 der am Zahnlückengrund zum Schnitt kommenden
Messer radial zur Messerkopfachse nach innen bzw. nach außen gegenüber den Außenschneidkanten
18 und den Innenschneidkanten 21 derart versetzt, daß sie keine spanabhebende Arbeit
leisten. Die vorderen Innenkanten 27 der Messer 17 und 17' und die vorderen Außenkanten
28 der Messer 19 und 19' sind radial zur Messerkopfächse nach außen bzw. nach innen,
sogar noch weiter versetzt als die Kanten 26 und 25. Sie leisten daher ebensowenig
irgendeine spanabhebende Arbeit. Jedem mit der Seite zum Schnitt kommenden Messer
ist ein am Zahnlückengrund zum Schnitt kommendes Messer 22 unmittelbar vorgeschaltet
(vgl. Fig. 1 und 3). Im Messerkranz sind die außen zum Schnitt kommenden Messer
und die innen zum Schnitt kommenden Messer abwechselnd angeordnet.
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Hinter den Schneidkanten 18 und 21 sind die Seitenflächen 20 und hinter
den Schneidkanten 25 und 26 die dort befindlichen Seitenflächen und hinter den Kanten
23 und 24 die Kopfflächen 30 hinterschliffen. Dieses Hinterschleifen erfolgt in
der Richtung der Messerkopfachse mit einer axialen Schrauben-Steigung, die für alle
diese Messerflächen gleich groß bemessen ist. Dadurch ist erreicht; daß sich die
hinterschliffenen Flächen des Messers vom Werkstück freischneiden und daß die Schneidkanten
an den Seiten und an der Spitze der Messer ihre Lage gegenüber der Messerkopfachse
unverändert beibehalten, wenn die Messer zum Schärfen an ihren Brustflächen abgeschliffen
werden. Die hinterschliffenen Flächen bilden mit mehr oder weniger großer Genauigkeit
Schraubenflächen, die zur Messerkopfachse gleichachsig verlaufen und die gleiche
axiale Steigung haben. Das Hinterschleifen der innen zum Schnitt kommenden Seitenflächen
der Messer 19 hinter den Schneidkanten 21 kann in der Weise geschehen, daß man die
innen schneidenden Messer in einem dem Tragkörper 10 entsprechenden Kopf anbringt
und sie dann mit der zylindrischen Fläche einer Schleifscheibe 29 hinterschleift,
welche die in Fig. 2 veranschaulichte Stellung einnimmt, bei der die Achse
31 der Schleif-Scheibe in einer zur Achse 16 radialen Ebene liegt. Die Schleifscheibe
wird während des Hinterschleifens dabei in Richtung auf den Messerkopf längs der
Messerkopfachse 16 mit einer Geschwindigkeit vorgeschoben, die zur Umlaufgeschwindigkeit
des Messerkopfes in einem gleichbleibenden Verhältnis steht. Die Kopfflächen hinter
den Schneidkanten 23 und 24 werden in ähnlicher Weise hinterschliffen. Diesem Zweck
dient eine Schleifscheibe 32, deren Achse bei 33 gezeigt ist. Die seitlichen Schneidflächen
der Messer 17 hinter den Kanten 18 werden mit Hilfe der zylindrischen Fläche einer
Schleifscheibe 29 hinterschliffen, welche die bei 29' gezeigte Lage einnimmt, in
der sich ihre Achse bei 31' befindet. Die Seitenflächen der Messer 22 hinter den
Kanten 25 und 26 können mit Hilfe einer zylindrischen Schleifscheibe hinterschliffen
werden, die eine ähnliche Stellung erhält, wie sie bei 29' und 29 gezeigt ist. Bei
jedem dieser Hinterschleifvorgänge liegt die Schleifscheibenachse in einer Radialebene
der Messerkopfachse 16; und beim Hinterschleifen erfährt die Schleifscheibe ihren
Vorschub längs der Achse 16 mit einer Geschwindigkeit, die zum Umlauf des Messerkopfes
in demselben Verhältnis steht, das beim Hinterschleifen der Seitenflächen der Messer
19 zur Verwendung gelangte.
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Es sind nun die zum Schnitt kommenden Seitenflächen 20 der Messer
17, 17' und 19, 19' mit zum Unterteilen der Späne bestimmten Nuten versehen; die
von dem einen Ende der Messer zum anderen einen im wesentlichen gleichbleibenden
Querschnitt haben. Diese Nuten sind in Fig. 1 nicht näher gezeigt, jedoch aus den
Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich. Die Flanken einer jeden Nut sind in der gleichen Richtung
hinterschliffen wie die zum Schnitt kommenden
Seitenflächen und
Kopfflächen 24 der Messer. Infolgedessen haben die Flanken der Nuten dieselbe axiale
Schraubensteigung in Richtung der Messerkopfachse wie diese Flächen. Die Messer
17 haben zwei parallele Nuten mit Flanken 34, die ein im wesentlichen gerades Profil
aufweisen und mit im Profil gekrümmten Bodenflächen 35 (vgl. Fig. 4). Die Flanken
34 sind zur Messerkopfachse um einen kleineren Winkel geneigt als die zugehörigen
zum Schnitt kommenden Seitenflächen der Messer, und sie schneiden diese Seitenflächen
in Linien, welche die oberen Kanten der Nuten darstellen. In Fig. 4 erscheinen diese
Kanten als Punkte 36. Alle Punkte längs dieser Durchdringungslinie liegen im gleichen
radialen Abstand von der Messerkopfachse 16, ebenso wie sämtliche Punkte längs der
schraubenförmigen Durchdringungslinien der Flächen 20 und 30 (wobei unterstellt
ist, daß diese Flächen bis zu der Linie verlängert sind, in der sie sich schneiden,
was gewöhnlich in Wirklichkeit nicht der Fall ist). Die Nuten der Messer 17' haben
in entsprechender Weise Flanken 34' und Bodenflächen 35'. Sie sind jedoch versetzt
gegenüber den Nuten 34, 35, d. h., ihr Abstand von den Kopfflächen der Messer ist
anders bemessen als bei den Nuten 34 und 35. Dadurch ist erreicht, daß der Messerkopf
als Ganzes ein äußeres Schneidprofil aufweist, das stetig verläuft und durch die
Nuten nicht unterbrochen ist. Die seitlichen Schneidflächen 20 der Messer 19, 19'
haben ähnlich gestaltete und angeordnete Nuten mit seitlichen Flanken 37, 37' und
Bodenflächen 38, 38'.
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In allen Fällen haben die seitlichen Flanken der Nuten, d. h. diejenigen
Wandflächen der Nuten, die den kleinsten Eingriffswinkel aufweisen, einen positiven
Eingriffswinkel, der kleiner ist als der Eingriffswinkel der zugehörigen zum Schnitt
kommenden Seitenfläche, während die übrigen Flächenteile der Nuten einen größeren
Eingriffswinkel haben. Das bedeutet, daß die Nut eine solche Gestalt hat, daß bei
ihrer Betrachtung von der Vorderseite des Messerkopfes her in der Richtung der Messerkopfachse
jede Stelle der Fläche der Nut sichtbar ist. Dementsprechend ist jeder Teil der
hinterschliffenen Wandungsflächen einer jeden Nut zur Messerkopfachse in einem spitzen
Winkel geneigt. Dem Sinne, wenn auch nicht der Größe nach, ist diese Neigung dieselbe
wie die Neigung der zugehörigen seitlichen Schneidfläche des Messers zur Messerkopfachse.
Die Neigung der außen zum Schnitt kommenden Flächen und der innen zum Schnitt kommenden
Flächen der Messer zur Messerkopfachse, die zur Linie 16' der Fig. 4 parallel verläuft,
entspricht also den Eingriffswinkeln A und B,
während die Neigung der
seitlichen Flanken 34 und 37 der Nuten, die den kleinsten Eingriffswinkel haben,
sich mit Bezug auf die zugehörigen Seitenflächen auf das kleinere Winkelmaß C beläuft.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel belaufen sich die Winkel
A, B und C auf 18 bzw. 22 bzw. 8°. Die wirklichen Eingriffswinkel der Flanken
34 und 37 belaufen sich auf 10 bzw. 14°. Da diese Flanken 34, 37 einen positiven
Eingriffswinkel haben, also im gleichen Sinne wie die zugehörigen Seitenflächen
der Messer geneigt sind, kann man sie im gleichen Schleifvorgang hinterschleifen
wie diese Seitenflächen. Zu diesem Zweck braucht man nur die Zylinderfläche der
Schleifscheibe 29 mit um sie herum verlaufenden Rippen 39 von dreieckigem Querschnitt
zu versehen. Die Flanken dieser Rippen sind natürlich zur Achse 31 um den Winkel
C geneigt, während die Bodenflächen 41 der Rippen eben sind und lotrecht zur Achse
31 verlaufen. Infolge der schraubenförmigen Hinterschleifbewegung erzeugt indessen
die Übergangskante der Seitenflächen und der Bodenfläche einer jeden Rippe die gewölbten
Bodenflächen 35, 35' und 38, 38' der Nuten.
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Die Tiefe D der Nuten ist größer bemessen als die größte Stärke der
vom Messerkopf zu schneidenden Späne. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
beläuft sich das Höchstmaß der Spanstärke auf etwa 0,15 mm. Die Höhe der Nuten,
d. h. ihre in Fig.4 lotrecht verlaufende Abmessung, beträgt 2,8 mm und ihre Tiefe
D etwa 0,5 mm. Der Abstand der Nuten von den Kopfflächen der Messer hängt von der
Zahnlückentiefe der zu verzahnenden Zahnräder ab.