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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schneid- bzw. Fräswerkzeuge
zur Herstellung von gezahnten Gegenständen. Im Besonderen offenbart
die vorliegende Erfindung ein Schneidwerkzeug zur Herstellung von
Zahnrädern
durch Stirnwälzfräsverfahren.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
der Herstellung von Kegelrad- und Hypoidgetrieben mit gekrümmten Flankenlinien
sind die eingesetzten Schneidwerkzeuge in erster Linie Stirnfräser oder
Stirnwälzfräser, also
Arten von Schneidwerkzeugen, die auf dem Gebiet der Zahnradherstellung
wohl bekannt sind. Bei Stirnfräsern
sind die Schneidmesser in Fräskopf
so angeordnet, dass mit jedem Vorschub des Fräser ein Zahnschlitz gebildet
wird, woraufhin der Fräser zurückgezogen
und das Werkstück
zur nächsten
Zahnschlitzstelle hin ausgerichtet werden muss, um den nächsten Zahnschlitz
zu bilden.
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Ein
Stirnwälzfräser umfasst
Schneidmesser, die an einem Fräser
nicht fluchtend sondern in Gruppen mit üblicherweise zwei oder drei
Schneidmessern pro Gruppe angeordnet sind. Im Falle der Zwei-Messer-Gruppen,
so wie beispielsweise in den U.S.-Patenten Nr. 4.575.285 (Blakesley);
Nr. 4,621.954 (Kitchen et al.) und Nr. 4.525.108 (Krenzer) geoffenbart,
umfasst das Messerpaar ein inneres Schneidmesser und ein äußeres Schneidmesser.
Die Drei-Messer-Gruppe, so wie beispielsweise im U.S.-Patent Nr.
3.760.476 (Kotthaus) geoffenbart, besteht aus einem "unteren" Schneidmesser gemeinsam
mit einem inneren und einem äußeren Schneidmesser.
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Im
Gegensatz zu den meisten Stirnfräsverfahren,
bei denen alle Schneidmesser durch den Zahnschlitz während dessen
Bildung hindurchtreten, umfasst das Stirnwälzfräsen das Durchtreten einer jeden
aufeinander folgenden Gruppe an Schneidmessern durch entsprechende
aufeinander folgende Zahnschlitze, wobei jedes Messer der Gruppe
einen Schnitt zur Gänze
entlang des Längsabschnitts
des Zahnschlitzes bildet. Fräser
und Werkstück
drehen sich dabei in einem zeitlich abgestimmten Verhältnis zueinander,
wodurch ein kontinuierliches Indizieren des Werkstücks und
eine kontinuierliche Bildung einer jeden Zahnlücke des Zahnrads ermöglicht wird.
Ist das Wälzfräsverfahren
vom Abwälztyp
("generating type"), so werden die
angemessenen Abwälzbewegungen
den zeitlich abgestimmten Rotationsbewegungen des Werkzeugs und
des Werkstücks überlagert.
Beim Stirnwälzfräsen führt somit
ein einziger Vorschub des Schneidwerkzeugs zur Bildung aller Zahnschlitze
auf dem Werkstück.
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Schneidwerkzeuge
für Stirnwälzfräsverfahren
bestehen üblicherweise
aus scheibenförmigen
Fräsköpfen mit
stabartigen Schneidmessern, hergestellt beispielsweise aus Schnellarbeit-Stabstahl
(HSS) oder Carbid, die in an den Fräsköpfen ausgebildete Schlitze
eingeführt
und positioniert sind. Jedes Schneidmesser umfasst einen Stirnabschnitt,
der in einem bestimmten, als Seitenspanwinkel bezeichneten Winkel
ausgerichtet ist, eine Schneidkante und eine Seitenschneidfläche, die
in einem bestimmten Freiwinkel ausgerichtet ist, eine Freikante,
eine Seitenfreifläche,
die in einem bestimmten Freiwinkel ausgerichtet ist, und eine Oberseite.
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Bei
einem Typ eines Schneidmessers, so wie beispielsweise der zuvor
beschriebene und im U.S.-Patent Nr. 3.760.476 geoffenbarte, ist
die Schneidkante relativ zu einer Ebene, die die Fräserachse
(axiale Ebene) beinhaltet, die drehbar zum Kontaktieren der Schneidkante
ausgerichtet ist, geneigt, wobei der Neigungswinkel als effektiver
Hakenwinkel (Schneidwinkel, hook angle) bezeichnet wird. Der effektive
Hakenwinkel (ungeachtet der Zahl der Messer pro Gruppe) besteht
aus zwei Elementen, dem Einbau-Hakenwinkel und dem Schneidmesser-Hakenwinkel.
Der Einbau-Hakenwinkel ist der Winkel eines Schneidmesser-Befestigungsschlitzes,
der in den Fräskopf
maschinell eingearbeitet wurde. Es ist dies die Winkelausrichtung
des Schneidmesserkörpers,
wenn dieser am Fräskopf
befestigt ist, und liegt üblicherweise
in einem Bereich von 4° bis
12°. Der
andere Hakenwinkel ist die tatsächliche
Winkelausrichtung der Stirnfläche
auf dem Schneidmesser. Beim Stirnwälzfräsen beträgt der effektive Hakenwinkel,
also der sich aus dem Einbau-Hakenwinkel
und dem tatsächlichen
Hakenwinkel der Schneidmesser-Stirnfläche ergebende Winkel, vorzugsweise
null Grad (0°).
Für Fachleute
ist ersichtlich, dass bei Schneidmessern mit einem Seitenspanwinkel
der Eingriffswinkel der Schneidkante oder jedwede Veränderung
desselben auch den effektiven Hakenwinkel beeinflusst.
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Bei
einem Typ Schneidmesser (beispielsweise das oben erörterte U.S.-Patent
Nr. 3.760.476) werden die Schneidmesser durch Schleifen der Seitenschneidfläche, der
Seitenfreifläche
und der Stirnfläche
geschärft.
Derartige Schneidmesser werden hierin in Folge als "dreiseitig geschliffene" Schneidmesser bezeichnet.
Beim Schleifen der Stirnfläche
werden gegebenenfalls Anpassungen des Seitenspanwinkels und des
Hakenwinkels ausgeführt.
Solche Abänderungen
können
eingesetzt werden, um den effektiven Hakenwinkel bei 0° zu halten
oder um die Oberflächengeometrie
des Zahnes zu beeinflussen. Beim Schleifen der Stirnfläche werden
jedoch jegliche auf der Stirnfläche
vorhandene Beschichtungen zerstört.
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Bei
einem anderen Typ Schneidmesser, üblicherweise bei Schneidwerkzeugen
mit zwei Messern pro Gruppe, umfassend ein inneres Schneidmesser
und ein äußeres Schneidmesser
(beispielsweise das zuvor erörterte
U.S.-Patent Nr. 4.575.285), werden die Schneidmesser durch Entfernen
von Stabmaterial ausschließlich
von der Seitenschneidfläche
und der Seitenfreifläche
geschärft
(hierin in Folge als "zweiseitig
geschliffene" Schneidmesser
bezeichnet). So bleiben die Stirnfläche und etwaige Beschichtungsmaterialien
(z.B. TiN, TiAIN) auf der Stirnfläche während des Schärfens erhalten.
Bei einem zweiseitig geschliffenen Messer wird jedoch die Stirnfläche während des
Schärfens
nicht geschliffen, wodurch keine Steuerung des effektiven Hakenwinkels
möglich
und weniger Flexibilität
bei der Steuerung der Oberflächengeometrie
des Zahnes gegeben ist, da Seitenspanwinkel- und Hakenwinkelanpassungen,
die durch Schleifen der Stirnfläche
erzielt werden, nicht ausführbar
sind.
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Es
ist daher ersichtlich, dass bei dreiseitig geschliffenen Schneidmessern
jedweder durch die Ausbildung des bestimmten Eingriffswinkel entstandene
Hakenwinkel und jeder Seitenspanwinkel durch Schleifen der Stirnfläche angepasst
werden kann, um einen effektiven Hakenwinkel von 0° zu bilden.
Bei Schneidmessern, wie beispielsweise jenen des U.S.-Patents Nr.
4.575.285, muss hingegen jeglicher effektive Hakenwinkel am Schneidmesser
erhalten bleiben. Bei einem Eingriffswinkelbereich von 16° – 24° beispielsweise
und einem Seitenspanwinkelbereich von 10° – 20° wird ein effektiver Hakenwinkel
von +/– 4° am obigen
Schneidmesser gebildet. Das auf den Hakenwinkel hinweisende +/– ist am
inneren oder äußeren Schneidmesser
positiv und am anderen inneren oder äußeren Schneidmesser negativ.
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Es
geht demnach hervor, dass ein Element eines mit einem dreiseitig
geschliffenen Messer hergestellten Zahnradpaars nicht in das andere
Element des Zahnradpaars, das mit einem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser
gefertigt wurde, eingreifen kann. Die Gegenelemente greifen aufgrund
von Unterschieden in der Flankenwindung, der Profil-Balligkeit und
des Spiralwinkels, die das mit dem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser
gefräste
Element mit einem effektiven Hakenwinkel von beispielsweise +/– 4° aufweist,
nicht richtig ineinander.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zweiseitig geschliffene
Schneidmesser zum Fräsen
von gezahnten Gegenständen
bereitzustellen, die bisher mittels dreiseitig geschliffener Schneidmesser
gefräst
wurden.
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Ein
weiters Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von
zweiseitig geschliffenen Messern, wobei eine Modifikation des effektiven
Hakenwinkels eingeführt
wird, sodass mittels zweiseitig geschliffener Schneidmesser gefräste Gegenstände im Wesentlichen
identisch mit jenen Gegenständen
sind, die bisher mittels dreiseitig geschliffener Schneidmesser
gefräst
wurden.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schneidwerkzeug
bereitzustellen, das die obgenannten zweiseitig geschliffenen Schneidmesser
umfasst.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein zweiseitig geschliffenes Schneidmesser
bereit, das alle Freiheitsgrade eines dreiseitig geschliffenen Schneidmessers
zulässt.
Eine neue Schneidkante kann am zweiseitig geschliffenen Schneidmesser
bereitgestellt werden, die eine Nachbildudng der mithilfe eines
dreiseitig geschliffenen Schneidmessers gefrästen Zahnfläche mit unterschiedlichen Haken-
und Seitenwinkeln ist. Die neue Schneidkante des zweiseitig geschliffenen
Schneidmessers wird von einer Vielzahl von Punkten bestimmt, wobei
jeder Punkt einem Punkt am dreiseitig geschliffenen Schneidmesser
entspricht, sodass beim Fräsen
jeder Punkt entlang der Schneidkante eines zweiseitig geschliffenen
Schneidmessers an derselben Epizykloide liegt, die von den korrespondierenden
Punkten am dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unterschiedlichen
Haken- und Seitenwinkeln
erzeugt wird.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 veranschaulicht
die grundlegenden Parameter einer Zahnradfräswerkzeugs in Form eines Diagramms.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Schneidmesser, das in einem Fräskopf positioniert ist und
einen effektiven Hakenwinkel von null aufweist.
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3 ist
eine Draufsicht des Schneidwerkzeugs zum Stirnwälzfräsen der Erfindung, das Gruppen
von zweiseitig geschliffenen Messern umfasst.
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4 veranschaulicht
die Auswirkung der Ausbildung eines Seitenspanwinkels auf die Parameter
des Schneidwerkzeugs.
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5 stellt
die Bildung eines effektiven Hakenwinkels am Schneidmesser aus 2 dar.
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6 veranschaulicht
die Auswirkung des Hakenwinkels auf den epizykloidischen Pfad eines Schneidwerkzeugs
beim Stirnwälzfräsen.
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7 veranschaulicht
das Verfahren der Erfindung zur Bestimmung des Profils eines neuen
zweiseitig geschliffenen Schneidmessers zum Reproduzieren von Zahnrädern, die
mittels dreiseitig geschliffener Schneidmesser gefräst wurden.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erörtert.
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Aus
dem zuvor erörterten
U.S.-Patent Nr. 4.525.108 ist bekannt, dass bei der Herstellung
eines Schneidwerkzeugs zum Stirnwälzfräsen von Kegelradgetrieben die
Platzierung der Messer-Befestigungsschlitze und somit der Schneidmesser
selbst an einer Stelle gewählt
werden soll, die auf halbem Wege zwischen den äußersten Messerpositionen, die
zum Fräsen
eines entsprechenden Bereichs von Zahnradgrößen nötig sind, liegt. So ist ein
einzelnes Schneidwerkzeug zum Fräsen
eines Bereiches an Auftragsgrößen fähig. Variationen
der Zahnradgröße und der
Oberflächengeometrie
der Zähne
werden dann durch die Wahl von Schneidmessern mit den angemessenen
Parametern (Eingriffswinkel, Seitenspanwinkel usw.) für die jeweilige Aufgabe
berücksichtigt.
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Bei
der Herstellung eine Schneidwerkzeugs mit zweifach geschliffenen
Schneidmessern, die jene Zahnräder
nachbilden, die mit einem Werkzeug mit dreifach geschliffenen Schneidmessern
hergestellt wurden, müssen
bestimmte grundlegende Parameter des einen und des anderen Werkzeugs
unverändert bleiben. Diese
Parameter umfassen den Schlitzradius, die Anzahl an Messergruppen,
den Messerabstand und die Höhe
des Fräsers.
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Die 1, 2 und 3 veranschaulichen
die obgenannten Parameter. Zum Zwecke der Illustration zeigt 1 zwei
Schneidmesser 1, 2 (jedes ohne Seitenspanwinkel), die in Befestigungsschlitzen
eines Fräskopfs
in entsprechenden Radien R1 = R2 vom
Zentrum des Fräskopfs
positioniert sind. Die Versatzwinkel δ1 und δ2 weisen
darauf hin, dass, aufgrund der unterschiedlichen relativen Geschwindigkeitsrichtungen,
ein und derselbe Fräskopf
verschiedene effektive Versätze
(offsets) abdecken sollte, jedoch physisch nur einen festgelegten
eingebauten Versatz besitzen sollte. Die relative Fräsgeschwindigkeit
eines jeden Messers ist senkrecht zur Stirnfläche des Schneidmessers. 2 veranschaulicht
die Schlitzneigung im Fräskopf
sowie die Klingenhöhe
HB. Selbstverständlich hängt, wie Fachleuten auf dem
Gebiet bekannt ist, die Anzahl der Messergruppen im Fräskopf vom
jeweiligen zu fräsenden
Zahnrad ab.
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3 veranschaulicht
den Abstand der Messer auf dem Schneidwerkzeug der Erfindung. Der
Winkel eines inneren Schneidmessers hinter einem äußeren Schneidmesser
ist als λ1 und der Winkel eines äußeren Schneidmessers hinter
einem inneren Schneidmesser ist als λ2 dargestellt.
Alle Messer des Fräskopfs
sind diesen Winkeln gemäß beabstandet,
und es gilt Folgendes: λ1 + λ2 =
360°/Anzahl
der Ansätze
auf dem Fräser
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4 veranschaulicht,
wie ein Schneidmesser, das in der im Fräser eingebauten Versatzposition
positioniert ist, einen anderen Versatzwinkel (oder relativen Versatz)
durch Veränderung
der Stirnflächenausrichtung
(α) simulieren
kann. Vergleiche dies mit 1, in der
zwei verschiedene Versätze
mit zwei verschiedenen eingebauten Versätzen erzielt werden. Die relative
Fräsgeschwindigkeit
schreibt den benötigten
effektiven Messerversatz vor. 5 zeigt
einen effektiven Hakenwinkel, der am Schneidmesser aus 2 (das
einen effektiven Hakenwinkel von null aufweist) ausgebildet ist,
wobei der Vektor der relativen Fräsgeschwindigkeit aus 5 in
der Darstellungsebene liegt.
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Durch
Entfernen von kontrollierten Mengen an Stabmaterial von der Stirnfläche des
dreiseitig geschliffenen Messers kann der Seitenspanwinkel zur Änderung
der Fräsrichtung
angepasst werden, während
der effektive Hakenwinkel zur Veranlassung einer Verwindung der
Zahnflankenfläche
entlang der Zahnlänge,
einer Veränderung
der Balligkeit des Profils und einer Veränderung des Eingriffswinkels
angepasst werden kann. Diese Veränderungen
können
ohne Änderungen
des Fräskopfs
durchgeführt
werden. So erlaubt das dreiseitig geschliffene Schneidmesser eine
Veränderung
des effektiven Hakenwinkels, und diese Freiheit wird für Optimierungen
der Flankenform und der (Anpassungsfähigkeit der) Kontaktbewegung
eingesetzt. Es sind dies Messersteuerungsparameter, die für ein zweiseitig
geschliffenes Messer nicht zur Verfügung stehen, bei dem die Stirnfläche erhalten
und nur die Seitenflächen
geschliffen werden.
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6 zeigt
ein Schneidmesser mit den Punkten A, B und C entlang einer Schneidkante,
die einen positiven Hakenwinkel aufweist (zweiseitig geschliffen).
In 6 ist zudem eine Schneidkante (Punkte A1, B1 und C1) ohne Hakenwinkel zu sehen (dreiseitig
geschliffen). Der von A erzeugte epizykloidische Pfad E ist ein
anderer als der von A1 erzeugte Pfad E1. Die A1 zugeordnete
Kurve weist eine ähnliche,
jedoch nicht identische Form wie die von A erzeugte auf. Die beiden
Kurven sind geneigt und relativ zueinander in Z-Richtung verschoben.
Dies bedeutet, dass der Spiralwinkel der Kurve A relativ zu A1 abnimmt. Das Gegenteil trifft auf die Kurven
an C und C1 zu. Die Punkte B und B1 sind deckungsgleich. Auf der Grundlage
der obigen Erörterung verursacht
somit die Gegenwart eines Hakenwinkels eine positive Flankenwindung
zwischen dem äußeren Hälftenende
(Ferse) und dem inneren Hälftenende
(Zehe) der Flanke des Getriebezahns.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Fräser und ein Messersystem bereit,
das alle Freiheitsgrade eines dreiseitig geschliffenen Schneidmesser
zulässt,
jedoch ein zweiseitig geschliffenes Schneidmesser einsetzt. Durch
Ausfindigmachen der radialen Position einer Vielzahl von Punkten
zum Definieren der Schneidkante eines gegebenen zweiseitig geschliffenen
Schneidmessers (die Vielzahl von Punkten liegt auf derselben Epizykloide,
die von einem dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unterschiedlichen
Haken- und Seitenspanwinkeln erzeugt wurde) bildet die neu definierte
Schneidkante am gegebenen zweiseitig geschliffenen Schneidmesser
die vom dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unterschiedlichen
Haken- und Seitenspanwinkeln gefräste Zahnfläche nach. Es wird angenommen,
dass das gegebene Schneidmesser aus einer gleichbleibenden Stirnfläche, keinem
Hakenwinkel und einem der Gesamtlänge des Messers entlang konstanten
Seitenspan besteht. Der Hakenwinkel des Systems ergibt sich durch
die Neigung des Befestigungsschlitzes im Fräskopf.
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Wie
oben angeführt
sind die Punkte B und B1 identisch (6).
Es ist notwendig, die Positionen der Punkte A und C in Z-Richtung
ausfindig zu machen, damit diese denselben epizykloidischen Pfad
wie A1 und C1 (entlang
der bestehenden Stirnfläche
des vereinfachten, gegebenen Schneidmessers) fräsen. Die geographische Höhe des Schneidmessers
bleibt bezüglich
zur Stirnfläche
des Fräskopfs
konstant.
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Um
die neue Position von Punkt A zu identifizieren, wird auf die epizykloide,
kinematische Darstellung in 7 Bezug
genommen, worin Wälzkreis
und Grundkreis im Uhrzeigersinn gedreht werden, bis A die Stirnfläche des "neuen" Schneidmessers berührt. Dies
ist Position A'.
Die Bewegung von A zu A' bedarf
einer Drehung um den Mittelpunkt des Wälzkreises, die von der Drehbewegung
um den Mittelpunkt des Grundkreises überlagert ist. Das Verhältnis dieser
in 7 gezeigten Bewegungen kann wie folgt beschrieben
werden: EX0x + RB0x = EX3x + RB3x (1)oder S*sin(–Φ0 + δw)
+ RB0*sin(δw) =
S*sin(–Φ0 + δw + φw) + RB*sin(δw+ φHaken + φC) (2) worin:
- RB0x = x-Komponente des Fräserradiusvektors
(Messer ohne Haken);
- RB3x = x-Komponente des Fräserradiusvektors
(Messer mit Haken, rotiert in Null-Hakenebene);
- EX0x= x-Komponente des Vektors vom Mittelpunkt
der Maschine zum Mittelpunkt des Fräsers (Messer ohne Haken);
- EX3x = x-Komponente des Vektors vom
Mittelpunkt der Maschine zum Mittelpunkt des Fräsers(Messer mit Haken, rotiert
in Null-Hakenebene);
- S = radialer Abstand (EX0x-Skalar);
- Φ0 = Phasenwinkel des Fräsers;
- j = Schwenkwinkel;
- δw= Versatzwinkel (Stirnwälzfräsen);
- RB0 = skalarer Fräserradius (ohne Haken);
- φw = Drehung des Fräsermittelpunkts am Grundkreis;
- RB = skalarer Fräserradius (mit Haken);
- φHaken = Winkel zwischen RB und
RB0;
- φC = Drehung des Messers mit Hakenwinkel um
den Wälzkreis
(Fräsermittelpunkt);
- q0 = Wälzposition des erzeugenden
Zahnrads; und
- β =
Spiralwinkel des Werkstücks.
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Zwischen φw und φc besteht
folgende Beziehung: φw = φC/(1 + Zerzeugendes Rad/ZFräser) (3)worin:
- Zerzeugendes Rad = Anzahl der Zähne im erzeugenden
Rad, und
- ZFräser =
Anzahl an Ansätzen
am Fräser
ist.
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Die
Gleichung (2) ist für φw gelöst.
Die mathematische Lösung
wird mit einem Iterationsalgorithmus erhalten, beispielsweise (für ein Maximum
von 100 Iterationen):
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Der
Unterschied zwischen A' und
A2 (7) ist wie
folgt definiert: Δ = |RB3 – RB0| (4)
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Δ ist die
Verschiebung des normalen Radius (entlang der Z-Achse) von Punkt
A' zu Punkt A1 (was Punkt A2 ergibt),
der dieselbe Epizykloide schneidet wie Punkt A1,
wobei Punkt A1 im Koordinatensystem von 7 dieselbe
Position wie Punkt A2 hat. Das geoffenbarte
Verfahren ist bei einer Infinitesimalbeobachtung in Bezug auf die
von A1 geschnittene Epizykloide präzise. Im
Vergleich zu der Größe irgendwelcher
Unterschiede stellt das Verfahren eine mathematisch präzise Lösung dar,
die in der Praxis über
die gesamte Zahnflankenfläche
hinweg nur Unterschiede bis zu einigen Mikrometern verursacht, die
somit vernachlässigt
werden können.
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Ein
analoges Schema kann zur Ermittlung von Punkt C2 (7)
angewendet werden, der dieselbe Epizykloide wie Punkt C1 (5)
schneidet, eine Drehung der epizykloidischen, kinematischen Grund-
und Wälzkreise
gegen den Uhrzeigersinn bringt Punkt C zur Stirnfläche des
neuen Schneidmessers. In 7 ist das neue Schneidkantenprofil
A2, B2 und C2 im Vergleich zur gegebenen Schneidkante
A, B und C, die ursprünglich auf
dem zweiseitig geschliffenen Schneidmesser zugegen war, dargestellt.
Das neue Schneidkantenprofil A2, B2 und C2 fräst dieselbe
epizykloidische Form der Zahnfläche
wie das dreiseitig geschliffenen Schneidmesser mit dem A1, B1, C1-Schneidkantenprofil.
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Dem
obigen Verfahren gemäß kann jede
gewünschte
Anzahl an Punkten entlang der Schneidkante mit einem bestimmten
Hakenwinkel in einen Punkt auf einer Schneidkante ohne Hakenwinkel
oder einer Schneidkante mit einem anderen gewählten Hakenwinkel umgewandelt
werden.
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Abhängig von
der durch die mathematische Funktion definierten Form der neuen
Schneidkante (z.B. Kreis, Ellipse oder eine Form höherer Ordnung)
können
drei, vier, fünf
oder mehr Punkte der ursprünglichen Schneidkante
auf die neue Schneidkante umgewandelt werden. Drei Punkte, einer
an der Spitze, einer in der Mitte und einer am Ende der Schneidkante
liefern eine ausreichende Definition der Schneidkanten-Funktion, um
die Merkmale der verschiedenen Stirnflächen-Hakenwinkel zu erfassen.
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Die
vorliegende Erfindung eignet sich gegebenenfalls auch zur Beeinflussung
des Messerabstandes im Fräskopf
durch Züruckschleifen
der Stirnfläche
des inneren oder des äußeren Schneidmessers,
was zu einer Veränderung
der Zahndicke oder der Breite der Lücke führt. Die Anpassung der Zahndicke
wird durch Teilen des benötigten
Ausmasses und beispielsweise durch Vergrößern des Radius der äußeren Schneidmesser-Schneidkante
und Verkleinern des Radius der inneren Schneidmesser-Schneidkante
um die Hälfte
des benötigten
Ausmasses vollzogen.
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Mithilfe
der vorliegenden Erfindung kann ein an der Freiseite und der Stirnfläche geschärftes (dreiseitig geschliffenes)
Schneidmesser in ein Schneidmesser mit unveränderter Stirnfläche, von
dem nur das Profil geschärft
oder die Seitenfreiflächen
nachgeschliffen werden (zweiseitig geschliffen), umgewandelt werden.
Alle Arbeiten für
dreiseitig geschliffene Messer (Zahnradsätze, die mit dreiseitig geschliffenen
Schneidmessern gefräst
werden) können
in Arbeiten für
zweiseitig geschliffenen Schneidmesser mit unveränderlicher Stirnflächen beschichtung
umgewandelt werden. Zahnradsätze
müssen
nach der Umwandlung nicht neu bestimmt werden, da die Oberflächengeometrie
der Zahnflanken mit der originalen, von dreiseitig geschliffenen
Schneidmessern gefrästen
Zahn-Oberflächengeometrie
identisch ist.
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Es
versteht sich, dass die Anfangs-Schneidkante A, B, C des zweiseitig
geschliffenen Schneidmessers eine tatsächliche, gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung zu modifizierende Schneidkante sein kann,
oder dass die Anfangs-Schneidkante A, B, C eine theoretische Schneidkante
sein kann, von deren Position aus die neue Schneidkante, beispielsweise
A2, B2, C2, berechnet wird (beispielsweise wenn die
neue Schneidkante durch Schneiden und/oder Schleifen eines Schneidmesserrohlings
gebildet wird). Für
Fachleute auf dem Gebiet ist klar zu erkennen, dass es zu Situationen
kommen kann, in denen die Neuausrichtung der Punkte den Zusatz von
Material zur ursprünglichen
Referenz-Schneidkante und nicht ein Entfernen dessen erforderlich
macht.
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Wenn
das dreiseitig geschliffene Schneidmesser einen Hakenwinkel aufweist,
so liegen die identifizierten Punkte entlang der Schneidkante auf
verschiedenen Ebenen, während
bei einem Hakenwinkel gleich null alle identifizierten Punkte auf
derselben Ebene liegen. Für
den ersteren Fall werden die entsprechenden, einen jeden der Punkte
entlang der Schneidkante umfassenden Ebenen identifiziert und ein
jeder korrespondierende Punkt der ursprünglichen Schneidkante des zweiseitig
geschliffenen Schneidmessers auf der passenden Ebene repositioniert
(nach hinten gedreht, so wie in 7 zu sehen},
woraufhin die Radiusverschiebung (Δ) berechnet wird. Für deckungsgleiche
Punkte (Punkte B und B1 in 6,
beispielsweise) ist keine Repositionierung oder radiale Verschiebung
vonnöten.
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Der
Vorteil des Ersetzens der dreiseitig geschliffenen Schneidmesser
liegt insbesondere im unveränderten
Charakter der Stirnfläche
und deren Beschichtung, was beim neuen zweiseitig geschliffenen
Schneidmesser möglich
ist. Fräsverfahren
unter Verwendung von Carbid-Hochgeschwindigkeitsfräswerkzeugen
sind was beim neuen zweiseitig geschliffenen Schneidmesser möglich ist.
Fräsverfahren
unter Verwendung von Carbid-Hochgeschwindigkeitsfräswerkzeugen
sind größtenteils
von der richtigen Stirnflächenbeschichtung
abhängig.
Alle Zahnradsätze,
die mit einem System unter Verwendung von dreiseitig geschliffenen
Schneidmessern entwickelt werden, können nur schwer in ein Herstellungsverfahren
unter Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Carbid-Schneidmessern
umgewandelt werden. Um einen Satz dreiseitig geschliffener Messer nach
jedem Nachschleifen an eine Beschichtungseinrichtung zu übermitteln
bedarf es eines größeren Inventars
an teuren Carbidschneidmessern und impliziert die Kosten von bis
zu hundert Neubeschichtungen pro Schneidmesser. Das Neubeschichtungsverfahren
allein kann die Werkzeugkosten sogar um den Faktor acht erhöhen.
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Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben wurde versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf
die Besonderheiten dieser eingeschränkt ist.
