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Die
Erfindung betrifft einen einteiligen Werkzeuggrundkörper nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen
Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
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Spiralkegelräder, Zerol-
und Hypoid-Zahnräder
sind an sich bekannt und werden in großem Umfang in der Automobilindustrie
bei den verschiedensten Antriebsverbindungen eingesetzt. Übliche Verfahrensweisen
zur Herstellung derartiger Zahnräder umfassen
das Stirnfräsen
und das Stirnabwälzfräsen. Bei
beiden Verfahrensweisen werden unterschiedliche Zahnradzahngeometrien
verwirklicht, welche im Zuge der Zahnradauslegung zu berücksichtigen
sind. Zahnräder,
die mittels Stirnfräsen
hergestellt sind, haben in typischer Weise eine konisch verlaufende
Zahnhöhe,
wobei das Hinterende des Zahns tiefer als das Vorderende des Zahns
ist. Es gibt aber auch solche mit gleichförmiger Zahnhöhe. Im Gegensatz
hierzu haben Zahnräder,
welche mittels Stirnabwälzfräsen hergestellt
sind, immer eine gleichmäßige Zahnhöhe. Das
Stirnfräsen
ist eine intermittierende Weiterschaltbearbeitung, bei der nur ein
Zahn gefräst
wird und dann eine Weiterschaltung zur nächsten Zahnlücke erfolgt,
um den benachbarten Zahn mittels spanender Bearbeitung herzustellen.
Diese Vorgehensweise wird wiederholt, bis alle Zähne gefräst worden sind. Das Stirnfräsen wird
als eine Bearbeitung in zwei Achsen bezeichnet, da das Werkstück oder
Zahnrad sich in zeitlicher Zuordnung zu einer Wälzwiege drehen muss, welche
zur Anbringung eines Messerkopfes eingesetzt wird. Das Stirnabwälzfräsen hingegen
ist ein kontinuierliches Weiterschaltbearbeitungsverfahren, bei
dem alle Zahnradzähne
gleichzeitig spanend bearbeitet werden. Das Stirnabwälzfräsen wird
als eine Bearbeitung in drei Achsen bezeichnet, da die Drehung des
Zahnrads, der Wälzwiege
und des Messerkopfes alle in zeitlich abgestimmter Form miteinander vorgenommen
werden. Das Stirnfräsen
ist ein älteres
Verfahren, wogegen das Stirnabwälzfräsen im Zuge
der mittels Computer numerisch gesteuerten Maschinen mehr und mehr
an Bedeutung gewinnt, denn es gibt dem Anwender die Möglichkeit
an die Hand, jede beliebige Geometrie zu erstellen. Anwenderforderungen,
Ingenieurs- und Herstellungserfordernisse finden Berücksichtigung,
wenn entweder das Stirnfräsen
oder das Stirnabwälzfräsen zur
Herstellung eines Zahnrades ausgewählt wird.
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Jede
der spanenden Bearbeitungsmethoden nutzt eine Mehrzahl von Messern,
welche in Schlitzen angeordnet sind, die in typischer Weise vier
Seiten haben und in einer Stirnfläche eines Werkzeuggrundkörpers ausgebildet
sind. Der Werkzeuggrundkörper
hat eine zweiteilige Konstruktion und weist ein erstes, scheibenähnliches
Teil und ein zweites Verstärkungsringteil
auf, welches konzentrisch zu dem scheibenähnlichen Teil vorgesehen ist.
Bei einem bekannten Werkzeuggrundkörper werden die Abschnitte
jedes Messeraufnahmeschlitzes sowohl von dem scheibenähnlichen
Teil als auch von dem Verstärkungsringteil
gebildet. Die beiden Teile sind derart bemessen, dass sie mittels
einer Presspassung zueinander passen, und es werden an sich bekannte Kühl- und
Erwärmungstechniken
eingesetzt, um die Teile zusammenzusetzen. Beispielsweise kann die Scheibe
gekühlt
werden, so dass sie schrumpft, also ihr Außendurchmesser kleiner wird,
und das konzentrische Verstärkungsringteil
kann erwärmt
werden, so dass dessen Innendurchmesser größer wird. Nach dem Zusammensetzen
werden die beiden Teile miteinander verschweißt oder mittels Schrauben miteinander
verbunden. Aus der
DE
35 86 287 T2 ist ein zweiteiliger Werkzeuggrundkörper der
vorgenannten Art bekannt, bei dem die beiden Teile lediglich durch Aufschrumpfen
des Verstärkungsringteils
auf das scheibenähnliche
Teil fest miteinander verbunden werden. Diese Methoden zum Zusammensetzen
und festen Miteinanderverbinden der konzentrischen Teile des Werkzeuggrundkörpers können dazu
führen, dass
in den Schlitzen, welche die Messer aufnehmen, thermische Versetzungen
auftreten. Diese Montageweise führt
auch zu einer internen Schwächung,
insbesondere an der Übergangsstelle
zwischen dem ersten scheibenähnlichen
Teil und dem zweiten Verstärkungsringteil.
Wenn ein scheibenähnliches
Teil und ein Ringteil zusammengeschweißt werden, treten beispielsweise
Wärmebeanspruchungen
in dem Bereich der Übergangs stelle
auf, woraus eine Schwächung
in diesem Bereich resultiert. Diese Schwächung im Werkzeuggrundkörper kann
dazu führen,
dass der Werkzeuggrundkörper
leicht beschädigt
wird und sich Störungen
beim Einsatz ergeben. Bei einer Beschädigung oder beim Ausfall des Werkzeuggrundkörpers haben
sich Versuche, den Werkzeuggrundkörper zu reparieren, als schwierig und
teuer in einem solchen Maße
erwiesen, dass diese Vorgehensweisen nicht praktikabel sind und
im Allgemeinen nicht eingesetzt werden. Das Versagen oder das Ausfallen
des Werkzeuggrundkörpers
führt also
im Allgemeinen dazu, dass dieser nicht mehr verwendet werden kann.
Die zweiteilige Auslegung führt
ferner zu Fehlern bei der Positionierung der Komponenten, wodurch
Fehler bei den Schneidbearbeitungen verursacht werden können, wenn
dieser Werkzeuggrundkörpers
zum Einsatz kommt. Trotz bekannter Nachteile eines zweiteiligen
Werkzeuggrundkörpers
werden zweiteilige Werkzeuggrundkörper nach wie vor universell
im Standardprogramm der Industrie bei derartigen Bearbeitungen eingesetzt.
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Laut
US 4 268 194 war früher bereits
versucht worden, die mit der Zweiteiligkeit des Werkzeuggrundkörpers verbundenen
Nachteile zu verringern und zu diesem Zweck einen einteiligen Werkzeuggrundkörper für einen
Messerkopf zu schaffen. Dieser bekannte Messerkopf sollte aufgrund
seiner unabhängigen
Axial- und Radialeinstellbarkeit vielseitiger sein. Der bekannte
Messerkopf ist aber so ausgebildet worden, dass die Schlitze, welche
die Messer aufnehmen, nicht bis auf feine Toleranzen bearbeitet
werden mussten. Das sollte durch die zusätzliche Verwendung eines Einstellblockes
in jedem Schlitz überflüssig gemacht
werden. Außerdem
wurde der bekannte Messerkopf von vornherein nur für die Schruppbearbeitung
von Hypoidrädern
od. dgl. ausgelegt. Durch die Verwendung des Einstellblockes wurde
bei dem bekannten Messerkopf die Notwendigkeit eliminiert, die Grundfläche des
Schlitzes und die Oberfläche
des Messers schleifen zu müssen.
Andernfalls wären
nämlich
diese beiden Flächen
miteinander in Kontakt, und dieser Kontakt würde extrem enge Toleranzen
erfordern. Hierfür
wird bei dem bekannten Messerkopf Abhilfe geschaffen, indem in jedem
Schlitz zwischen dem Werkzeuggrundkörper und dem Messer einer der
Einstellblöcke
eingefügt
wird. Der Schlitz hat eine konisch zulaufende Fläche und der Einstellblock hat eine
konisch zulaufende Fläche.
Durch Einstellen des Einstellblockes kann somit die Position des
Messers eingestellt werden.
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Es
ist klar, dass auch das Herstellen und Einbringen der zusätzlichen
Einstellblöcke
bei einem Messerkopf zusätzlichen
Aufwand hinsichtlich Kosten und Arbeit verursacht und trotzdem keine
große Genauigkeit
der Position der Messer garantieren kann, weshalb der bekannte Messerkopf
nur für Schruppzwecke
eingesetzt werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen einteiligen Werkzeuggrundkörper und
ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw.
7 zu schaffen, durch die sich auf einfachere und kostengünstigere
Weise eine genauere Messerpositionierung erreichen lässt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass bei einem einteiligen Werkzeuggrundkörper mit den im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen die Schlitze einen geschlossenen
Umfang haben und mittels eines im Wesentlichen ohne Erwärmung des
Werkzeuggrundkörpers
auskommenden Verfahrens hergestellt und derart ausgebildet sind,
dass sie eine Messersitzfläche haben,
die derart präzise
ausgebildet und positioniert ist, dass ein Messer mit dem jeweiligen
Schlitz präzise
positioniert wird.
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Das
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 löst die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
dass in einem weiteren Schritt mittels einer im Wesentlichen ohne
Erwärmung
des Werkzeuggrundkörpers
auskommenden elektroerosiven Bearbeitung (EDM) unter Einsatz einer
Elektrode Schlitze in dem Metallrohstück an Stellen, welche in Umfangsrichtung
beabstandet liegen, ausgebildet werden, wobei jeder Schlitz einen
geschlossenen Umfang hat und sich von der ersten Fläche zu der
zweiten Fläche
erstreckt, bis man die gewünschte
Schlitzgestalt erhält, die
eine Messersitzfläche
umfasst, welche derart präzise
ausgebildet und positioniert wird, dass ein Messer mit dem jeweiligen
Schlitz präzise
positioniert wird.
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Überraschend
wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
die für
die Zahnradherstellung erforderliche hohe Präzision der Messerpositionierung
auf äußerst einfache
Weise erreicht. Dadurch, dass jeder Schlitz einen geschlossenen
Umfang hat und eine präzise
positionierte Messersitzfläche
erhält,
entfällt
nicht nur die Verwendung eines Einstellblockes in jedem Schlitz
wie bei dem oben geschilderten Stand der Technik, sondern es wird
auch eine hohe Präzision
mit den erforderlichen engen Toleranzen erzielt, so dass ein Messerkopf
mit dem erfindungsgemäßen einteiligen
Werkzeuggrundkörper sowohl
jedem bekannten geschweißten
und/oder durch Schrumpfen zusammen gehaltenen zweiteiligen Messerkopf
als auch jedem bekannten einteiligen Messerkopf mit Einstellblöcken überlegen
ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Werkzeuggrundkörpers und des Verfahrens nach
der Erfindung bilden die Gegenstände
der Unteransprüche.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigt
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1 eine
Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform eines Werkzeuggrundkörpers nach der
Erfindung;
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2 eine
Unteransicht des in 1, gezeigten Werkzeuggrundkörpers;
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3 eine
vertikale Schnittansicht nach der Linie 3-3 in 2;
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4 eine
Seitenansicht des Werkzeuggrundkörpers
nach 1. und
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5 eine
schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahren nach der Erfindung.
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In
den 1 bis 4 ist ein einteiliger Werkzeuggrundkörper nach
der Erfindung insgesamt mit 10 bezeichnet. Der Werkzeuggrundkörper 10 hat eine
Rotationsfläche,
welche einen zylindrischen Abschnitt 12 und einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 14 aufweist,
die eine gemeinsame Mittelachse A haben, wie es in den 3 und 4 gezeigt
ist. Der kegelstumpfförmige
Abschnitt 14 ragt axial in einer Richtung von dem zylindrischen
Abschnitt 12 vor.
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Der
Werkzeuggrundkörper 10 ist
aus einem einzigen Metallstück
hergestellt, wie dies nachstehend näher beschrieben wird. Somit
sind der zylindrische Abschnitt 12 und der kegelstumpfförmige Abschnitt 14 integral
ohne eine Schnittstelle oder eine Schweißnaht zwischen den beiden Abschnitten
ausgebildet.
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Der
zylindrische Abschnitt 12 des Werkzeuggrundkörpers 10 hat
eine planare erste Fläche 20, welche
kreisförmig
ausgebildet und senkrecht zu der Mittelachse A ist. Ferner erstreckt
sich eine zylindrische Seitenwand 22 um den Umfang der
ersten Fläche 20 und
schneidet die erste Fläche
rechtwinklig. Eine ringförmige
Fläche 24 ist
planar und parallel zu der ersten Fläche 20.
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Der
kegelstumpfförmige
Abschnitt 14 des Werkzeuggrundkörpers 10 steht axial
entlang der Achse A von der ringförmigen Fläche 24 vor und weist
eine kegelstumpfförmige
Fläche 26 auf,
welche die ringförmige
Fläche 24 schneidet,
sowie eine planare zweite Fläche 28,
welche kreisförmig
ausgebildet ist.
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Der
Werkzeuggrundkörper 10 hat
eine axiale Bohrung 30, welche zentrisch zu der Achse A
ausgebildet ist und sich über
die gesamte Länge
des Werkzeuggrundkörpers 10 von
der ersten Fläche 20 zu der
zweiten Fläche 28 erstreckt.
Die axiale Bohrung 30 ermöglicht die Anbringung und Positionierung
des Werkzeuggrundkörpers 10 an
einer Fräsvorrichtung und
kann eine Mehrzahl von kurzen, axial beabstandeten Abschnitten 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 und 39 haben
(welche in dieser Reihenfolge ausgehend von der ersten Fläche 20 nummeriert
sind). Der Abschnitt 34 ist im Durchmesser kleiner und
bildet einen Halsabschnitt. Eine Schulter 40 ist zwischen
den benachbarten Abschnitten 33 und 34 vorgesehen,
und eine zweite Schulter 42 ist zwischen benachbarten Abschnitten 38 und 39 vorgesehen.
Kegelstumpfförmige
Abschnitte (welche nicht nummeriert sind) sind zwischen den restlichen
benachbarten Abschnitten vorgesehen. Eine ringförmige Ausnehmung 44 ist zwischen
dem Abschnitt 33 und der Schulter 40 vorgesehen.
Ein konischer Endabschnitt 46 ist an dem zweiten Ende des
Werkzeuggrundkörpers 10 zwischen
dem Abschnitt 39 der Bohrung 30 und der zweiten
Fläche 28 vorgesehen.
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Eine
ringförmige
Ausnehmung 50 mit einem größeren Durchmesser als die Bohrung 30 und
radial beabstandet hierzu ist in der zweiten Fläche 28 zum Anbringen
einer Befestigungsplatte oder eines Flansches (nicht gezeigt) vorgesehen.
Eine solche Befestigungsplatte oder ein solcher Flansch ist zum
Anbringen des Werkzeuggrundkörpers 10 an
einer Spindel bei der spanenden Zahnradherstellung zweckmäßig. Eine
radiale Ausnehmung 52 steht mit der Ausnehmung 50 in
Verbindung und erstreckt sich von dieser radial nach außen. Sie
endet kurz vor dem äußeren Umfang
des Werkzeuggrundkörpers 10. Gewindeöffnungen 54 (zwei
sind gezeigt) erstrecken sich über
die gesamte Länge
des Werkzeuggrundkörpers 10 und
sind zum Befestigen der Befestigungsplatte oder des Flansches an
dem Werkzeuggrundkörper 10 vorgesehen.
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Ein
zweiter Satz von Gewindeöffnungen 56 (in 1 sind
nur beispielsweise zwei gezeigt) erstreckt sich radial von der ersten
Fläche 20 nach
innen. Die Gewindeöffnungen 56 enden
im Inneren des Werkzeuggrundkörpers 10.
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Der
Werkzeuggrundkörper 10 umfasst
ferner eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen 60,
welche in dessen erster Fläche 20 ausgebildet
sind und sich durch den Werkzeuggrundkörper 10 zu der gegenüberliegenden
zweiten Fläche 28 erstrecken.
Jeder Schlitz 60 hat eine Messersitzfläche 62, welche von
einer inneren Endwand gebildet wird. Eine äußere Endwand 64 ist
der Messersitzfläche 62 gegenüberliegend
angeordnet. Ein Paar gegenüberliegende
Seitenwände 66 erstreckt
sich von der inneren Endwand zu der gegenüberliegenden Endwand 64.
Ausnehmungen 67 sind entlang der Seitenränder der
Messersitzflächen 62 ausgebildet.
Die äußere Endwand
der Schlitze 60 liegt auf einem gemeinsamen Kreis 68.
Ebenso liegt die innere Endwand 62 der Schlitze 60 auf
einem gemeinsamen Kreis (nicht gezeigt). Die Schlitze 60 sind
in regelmäßigen Abständen um
den gesamten Umfang des Kreises 68 angeordnet.
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Jeder
Schlitz 60 nimmt ein oder mehrere Messer (nicht gezeigt)
auf. Die Messer sind in typischer Weise aus einem Stangenmaterial
hergestellt und es handelt sich um längliche Gegenstände, welche
sich normal zu den Flächen 20 und 28 erstrecken,
wobei ein Abschnitt jedes Messers über die Fläche vorsteht. Die Messeraufnahmefunktionen
der Schlitze in Werkzeuggrundkörpern
oder Messerköpfen
sowie geeignete Konfigurationen dieser Schlitze und der Messer sind
an sich bekannt.
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Jeder
Schlitz 60 kann auch einen Klemmkeil aufnehmen, welcher
ebenfalls an sich bekannt ist und dazu dient, ein Messer oder Werkzeug
festzulegen (oder mehr als ein Messer, wenn mehr als ein Messer
in einem Schlitz platziert sind).
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Die
Schlitze 60 können
entweder tangential ausgerichtet sein, wie es dargestellt ist, oder
sie können
radial ausgerichtet sein, was von der Art der Bearbeitung eines
Zahnrads mittels Fräsen,
Schneiden oder Schleifen abhängt.
Beide Ausrichtungen und die entsprechenden Bearbeitungen, für die jede
am besten geeignet ist, sind an sich bekannt.
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Alle
Schlitze 60 können
wie gezeigt übereinstimmend
hinsichtlich der Gestalt ausgeführt
sein, oder sie können
unterschiedliche Gestaltsformen haben. Beispielsweise können zwei
Gestaltsformen abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet werden, was
hauptsächlich
von der gewünschten
Anzahl und den Ausbildungsformen der einzusetzenden Messer abhängig ist.
Dies hängt
wiederum von der anzuwendenden spanenden Zahnradherstellung ab.
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Der
Werkzeuggrundkörper 10 weist
auch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Gewindeöffnungen 70 auf.
Die Gewindeöffnungen 70 erstrecken
sich von der zylindrischen äußeren Seitenwand 22 des
Werkzeuggrundkörpers 10 zu den
jeweiligen Schlitzen 60 nach innen. Die Gewindeöffnungen 70 sind
um den gesamten Umfang der Seitenwand 22 angeordnet. Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Gewindeöffnungen 70 in
regelmäßigen Abständen angeordnet.
Jede Gewindeöffnung 70 kann
eine Stellschraube (nicht gezeigt) aufnehmen, mittels welcher sich
die vorstehend erwähnten
Messer und Klemmkeile in ihren Positionen festlegen lassen. Jede
Gewindeöffnung 70 fluchtet
axial mit einem zugeordneten Schlitz 60. Wenn die Schlitze 60 tangential
ausgerichtet sind, wie es gezeigt ist, sind auch die Gewindeöffnungen 70 tangential
ausgerichtet. Wenn die Schlitze 60 radial ausgerichtet
sind, sind auch die Gewindeöffnungen 70 radial
ausgerichtet.
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Die
Schlitze 60 werden vorzugsweise mittels einer elektroerosiven
Bearbeitung (EDM) ausgebildet. Das EDM-Verfahren dient zum Abtragen
von Metall von einem Werkstück
mittels Erosion durch Funkenentladungen. Das EDM-Verfahren wird
in einem Flüssigdielektrikum
(üblicherweise
ein Kohlenwasserstoff) unter Einsatz eines Werkzeugs (oder eines Erosionskopfes)
ausgeführt,
welches eine Elektrode hat, welche relativ zu dem Werkstück bewegbar
ist. Eine elektrische Bogenentladung von der Elektrode zu dem Werkstück tritt
auf, und das dielektrische Fluid (Dielektrikum) führt die
bei der elektrischen Entladung erzeugte Wärme ab, so dass kein Temperaturanstieg
oder wenn nur ein geringfügiger
Temperaturanstieg auftritt. Daher kann diese Bearbeitungsweise als
eine solche bezeichnet werden, bei der im Wesentlichen keine Erwärmung erfolgt.
Das EDM-Verfahren ist an sich bekannt und ist beispielsweise in Mark's Standard Handbook
for Mechanical Engineers, 9th Edition, 1987, Seiten 13–73, welches
von E.A. Avaleone und T. Baumeister III herausgegeben und von McGraw
Hill Co., New York, veröffentlicht wird,
und in der US-PS 5 038 012 beschrieben.
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Das
EDM-Verfahren kann numerisch unter Einsatz eines Computers gesteuert
werden, wobei diese Verfahrensweise als CNC-Verfahren bezeichnet
wird. Hierdurch wird ermöglicht,
dass man Schlitze 60 mit äußerst genauer Präzision und
einer hohen Repetiergenauigkeit erhält. Die Ausbildung der Schlitze 60 auf
diese Weise ermöglicht,
dass jedes Messer in dem Schneidkopf 10 selektiv positioniert werden
kann, um Fehler zu vermeiden, die bei den bekannten Auslegungsformen
auftreten können. Auch
lassen sich hierdurch jegliche kumulierende Fehler vermeiden. Hierdurch
wird ermöglicht,
dass sich verbesserte Zahnräder
mit äußerst genauen Zahngeometrien
herstellen lassen.
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Obgleich
eine bevorzugten Ausführungsform des
Werkzeuggrundkörpers 10 nach
der Erfindung den zylindrischen Abschnitt und den kegelstumpfförmigen Abschnitt 14 hat,
wie dies gezeigt ist, kann der Werkzeuggrundkörper 10 auch als ein
einteiliger, im Wesentlichen zylindrischer Körper ausgebildet werden, welcher
gegenüberliegende
erste und zweite Flächen
(welche vorzugsweise kreisförmig
ausgebildet sind) mit denselben Abmessungen oder demselben Durchmesser
hat. Eine zylindrische Seitenwand verläuft dann zwischen den beiden
Flächen.
Ein solcher zylindrischer Werkzeuggrundkörper kann auch eine Reihe von
in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen ähnlich wie die hier dargestellten Schlitze 60 haben.
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Der
Werkzeuggrundkörper 10 nach
der Erfindung kann bei der spanenden Zahnradbearbeitung eingesetzt
werden, welche an sich, abgesehen von dem Einsatz des neuen Werkzeuggrundkörpers 10 nach
der Erfindung, bekannt ist. Ebenso kann die spanende Zahnradherstellung
auch auf einer mittels Computer numerisch gesteuerten Zahnradfräsmaschine
(CNC-Maschine) ausgeführt
werden, welche, abgesehen von dem Werkzeuggrundkörper 10, ebenfalls
an sich bekannt ist.
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Ein
bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines Werkzeuggrundkörpers 10 wird
nachstehend unter Bezugnahme auf 5 näher erläutert.
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Zuerst
wird ein einteiliges Werkstück
in Form eines einteiligen Metallrohstückes bereitgestellt, welches
gegenüberliegende
und parallele erste und zweite Flächen 20 und 28 hat,
die der ersten und zweiten Fläche 20 bzw. 28 bei
dem fertiggestellten Werkzeuggrundkörper 10 entsprechen.
Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden
Flächen 20 und 28 bei
dem Werkstück
ist der gleiche wie bei dem fertiggestellten Werkzeuggrundkörper 10.
Die Abmessungen des Werkstückes
in den beiden verbleibenden Richtungen müssen gleich den oder größer als die
zugeordneten Endabmessungen des Werkzeuggrundkörpers 10 sein. Somit
kann das Ausgangswerkstück
entweder quadratisch oder zylindrisch ausgebildet sein, oder es
kann auch jede andere beliebige Gestalt haben. Das Ausgangswerkstück muss aber
eine Länge
und eine Breite haben, welche gleich dem oder größer als der Durchmesser des
zylindrischen Abschnittes des fertiggestellten Werkzeuggrundkörpers 10 sind.
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Die äußere Gestalt
des gewünschten
Werkzeuggrundkörpers 10,
welche die Seitenwände 22 und 26 und
die ringförmige
Fläche 24 umfasst,
kann entweder vor oder nach der Ausbildung der Schlitze 60 hergestellt
werden. Ebenso kann die axiale Bohrung 30 vor oder nach
der Ausbildung der Schlitze 60 hergestellt werden. Bevorzugt
wird die axiale Bohrung 30 vor dem Schlitz 60 hergestellt,
so dass das Werkstück
auf einer Spindel angebracht und im Zuge der Ausbildung der Schlitze 60 gedreht
werden kann.
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Wie
beispielsweise in 5 gezeigt ist und gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
werden die axiale Bohrung 30, die Seitenwand 22 und
die Flächen 24 und 26 vor
der Ausbildung der Schlitze 60 hergestellt. Somit hat ein
einteiliges Metallrohstück oder
Werkstück
nach 5 eine Außengestalt,
welche jener eines gewünschten
Werkzeuggrundkörpers
entspricht. In 5 sind nur ein Abschnitt des Werkzeuggrundkörpers 10,
das heißt
die erste Fläche 20,
ein Abschnitt der zylindrischen Seitenwand 22 und ein Ende
der axialen Bohrung 30 dargestellt. Auch ist aus Übersichtlichkeitsgründen in 5 nur ein
Schlitz 60 gezeigt.
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Eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen 60 kann
in dem Metallrohstück
an den gewünschten
Stellen mittels einer elektroerosiven Bearbeitung ausgebildet werden,
wobei es sich vorzugsweise um eine Funkenerosionsbearbeitung (EDM)
handelt.
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Das
einteilige Metallrohstück
wird in ein flüssiges
Dielektrikum 90 getaucht. Das Dielektrikum 90 kann
von einer an sich bekannten Flüssigkeit
gebildet werden, welche als eine dielektrische Flüssigkeit beim
EDM-Verfahren bekannt ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei
um einen Kohlenwasserstoff. Die dielektrische Flüssigkeit führt die während der Elektroentladung
gebildete Wärme
ab, so dass der Metallabtragvorgang im Wesentlichen ohne Erwärmung des
Werkzeuggrundkörpers
erfolgt. Dies ist äußerst wichtig,
da Wärme
zu Verzugserscheinungen an der Schlitzgestalt führen könnten, was sich auf diese Weise
bei diesem Verfahren vermeiden lässt.
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Jeder
Schlitz 60 wird einzeln mit Hilfe eines Werkzeugs 92 eingeschnitten,
welches eine Elektrode 94 hat, die an diesem Werkzeug angebracht
ist. Das Werkzeug 92 mit der Elektrode 94 oder
wenigstens die Elektrode 94 ist in Richtung auf das Werkstück zu und
von diesem weg hin- und herbewegbar. Die Spitze der Elektrode 94 wird
in die Nähe
zu dem Abschnitt der Fläche 20 gebracht,
in welchem ein Schlitz 60 auszubilden ist. Eine elektrische
Entladung von der Elektrode 94 zu dem Werkstück erfolgt
bei 60 und bewirkt einen Metallabtrag von dem Werkstück und schließlich erhält man einen
Schlitz 60. Diese elektroerosive Bearbeitung wird fortgesetzt,
bis der Schlitz 60 sich von der Fläche 20 zu der gegenüberliegenden
Fläche 28 (in 5 nicht
gezeigt) erstreckt.
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Jeder
Schlitz 60 kann auf die gleiche Weise ausgebildet werden.
Es ist zweckmäßig, das
Werkstück
an einer geeigneten Weiterschalteinrichtung anzubringen, welche
das Werkstück
in der Position hält,
während
dem ein Schlitz ausgebildet wird. Dann wird das Werkstück um einen
gewünschten
Bogenwinkel weitergedreht, so dass der nächste Schlitz 60 auf
dieselbe Weise wie der erste erstellt werden kann. Die Bearbeitung
geht dann auf diese Weise so fange weiter, bis alle Schlitze 60 ausgebildet
sind. Unter Einsatz von CNC-Verfahrensweisen lassen sich die Schlitze 60 mit äußerst hoher
Genauigkeit ausbilden, wobei sich signifikante Fehler vermeiden lassen
und sich auch Fehler hinsichtlich der Positionierung der Messer
vermeiden lassen.
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Das
Dielektrikum 90, das Werkzeug 92 und die Elektrode 94,
welche daran angebracht ist, der Abstand zwischen der Spitze der
Elektrode 94 und dem Werkstück 10 und die Entladespannung
können in
Abhängigkeit
von den Materialien und den Betriebsbedingungen in abgestimmter
Weise gewählt werden,
wie dies an sich auf dem Gebiet der EDM-Technik bekannt ist.
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Schließlich wird
eine Mehrzahl von Gewindeöffnungen 70,
welche jeweils in Verbindung mit einem Schlitz 60 stehen,
ausgebildet.
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Die
Bohrung 30, die Seitenwand 22, die Flächen 24 und 26 und
die Gewindeöffnungen 70 können entweder
mittels des EDM-Verfahrens oder mit Hilfe von üblichen Verfahren hergestellt
werden.
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Nach
der Herstellung des Werkzeuggrundkörpers 10 wird der
Werkzeuggrundkörper 10 aus dem
Dielektrikum 90 genommen und dann gewaschen oder getrocknet.
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Die
hierbei beschriebene elektroerosive Bearbeitung (EDM) unter Einsatz
einer numerischen Steuerung mittels Computer (CNC-Verfahren) ermöglicht die
Herstellung von hochgenauen Schlitzausbildungsformen in dem einteiligen
Werkzeuggrundkörper 10.
Die gewünschte
Schlitzgestalt (oder die Schlitz gestalten, wenn der Werkzeuggrundkörper 10 mehr
als eine Schlitzgestalt hat) wird im Speicher einer programmgesteuerten
elektronischen Steuereinrichtung gespeichert, welche die Bewegungen
der Elektrode 94 relativ zum Werkstück steuert. Die Schlitzausbildungsformen
sind äußerst genau
und präzise
und sie lassen sich mit einer hohen Repetiergenauigkeit erstellen.
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Der
einteilige Werkzeuggrundkörper 10 nach der
Erfindung, in welchem die Schlitze 60 mittels des EDM-Verfahrens
hergestellt sind, ist widerstandsfähiger und stabiler als bekannte
zweiteilige Werkzeuggrundkörper
oder sogar als einteilige, bei denen die Schlitze durch andere Verfahren
hergestellt werden. Die Ausbildung der Schlitze unter Einsatz des EDM-Verfahrens
führt zu
einem widerstandsfähigeren
und baulich stabileren Werkzeuggrundkörper, da keine Erwärmung des
Werkzeuggrundkörpers
wie beim Aufschweißen
eines äußeren Ringteils
wie bei bekannten zweiteiligen Werkzeuggrundkörpern erfolgt. Wenn man die
Schlitze nach anderen Methoden herstellt, kann es dabei ebenfalls
zur Erwärmung kommen.
Während übliche zweiteilige
Werkzeuggrundkörper
empfindlich sind und leicht beschädigt werden können, ist
der einteilige Werkzeuggrundkörper 10 nach
der Erfindung widerstandsfähig
und robust und kann in geeigneter Weise bei der spanenden Zahnradherstellung
eingesetzt werden. Die Ausbildungsform des Werkzeuggrundkörpers 10 ermöglicht auch
eine Reparatur oder Korrektur unter Einsatz von ähnlichen Bearbeitungstechniken
auf eine vereinfachte und kosteneffektive Weise.