DE638588C - Schneckenfoermiger Waelzfraeser zum Fraesen von Keilwellen und anderen Profilen an zylindrischen Koerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Profilwälzfräser, mit dem es möglich ist, in Keilwellen und ähnliche zylindrische oder scheibenförmige Teile geradlinige Profile im Abwälzverfahren einzufräsen, die entweder im Profilfuß scharfkantig oder rund sind oder mit beliebigen Aussparungen versehen sind, und ferner das Verfahren zur Herstellung dieser Fräser.

Die beiliegenden Zeichnungen stellen dar:
Abb. ι a Profil eines normalen Fräserzahnes ohne Zahnkopfspitzen,

Abb. ib das damit gefräste Keilwellenprofil,

Abb. 2a Profil eines normalen Fräserzahnes mit Zahnkopfspitzen,
Abb. 2b das damit gefräste Keilwellenprofil,

Abb. 3 a Profil eines normalen Fräserzahnes mit Zahnkopfspitzen für seitliche Aussparungen, Abb. 3b das damit gefräste Keilwellenprofil,

Abb. 4 Ansicht eines Fräsers gemäß Erfindung, Abb. 5 Keilwellenprofil mit eingezeichneten Fräserzähnen in ihren verschiedenen Relativstellungen während eines Abwälzvorganges, und ferner sind die Zahnspitzen strichliert und teilweise schraffiert dargestellt, die bei dem Fräser gemäß Erfindung von den einzelnen Zähnen entsprechend ihrer Relativstellung zur Keilwelle weggeschnitten werden,

Abb. 6 Abwicklung eines Abwälzfräsers gemäße Erfindung zum Fräsen scharfkantiger Keilfußecken,

Abb. 7 Abwicklung eines Abwälzfräsers gemäß Erfindung zum Fräsen eines Keilwellenprofils mit Aussparungen in der Keüfußecke.

Wenn man eine Keilnut auf eine bestimmte Tiefe A₁ mit genau geraden, parallelen Flanken im fortlaufenden Wälzverfahren fräsen will, verwendet man dazu im allgemeinen Abwälzfräser, bei denen sämtliche Zähne eine größere Zahnhöhe h = h_x + h₂ (Abb. ia, 2 a, 3 a) haben.

Es gibt nun in der Hauptsache zwei verschiedene Ausführungen:

Entweder gibt man den Fräserzähnen die Erhöhung h₂ des Zahnkopfes auf der ganzen Zahnbreite" (Abb. ia), dann erhält man das Keilnutenprofil ib (meist für ungehärtete Keilwellen), oder man gibt den Zähnen des Keilwellenabwälzfräsers die Erhöhung A₂ nur auf den Zahnseiten (Abb. 2 a und 3 a), dann erhält man die Keimutenprofile 2^b und 3* (meist für Keilwellen, die man nach dem Härten schleift). Dabei ist zu beachten, daß das Profil nach Abb. 3 b mit Fräser Abb. 3 a nur unter gewissen Umständen und bei günstigen Abmessungen herstellbar ist oder bei besonderer Ausbildung des

Fräsers, ζ. B. wenn gemäß Erfindung nur zwei ganz bestimmte berechenbare Fräserzähne mit der seitlichen Ausbuchtung der Zahnkopferhöhung h_z versehen werden. Diese Zahnkopf erhöhung h₂ beim Fräser isjt, wie schon gesagt, erforderlich, wenn die Keilwellenflanken bis zur vollen Flankentiefe h_x gerade sein bzw. die Eckenaussparung in gewünschter Höhe haben sollen. Diese Zahnerhöhung des Fräsers hat aber nebenbei die unerwünschte Wirkung, daß sie über die Höhe A₁ hinaus entweder eine Vertiefung der Keilnut auf der ganzen Nutenbreite H₂ (Abb. ib) oder eine Vertiefung und Verbreiterung der Aussparung in den Ecken H₃ in Abb. zb und 3 b hervorruft, je nachdem, welche Fräser man verwendet. Dieser Erscheinung sucht eine bekannte Sonderkonstruktion des Keilwellenfräsers Rechnung zu tragen, der sämtlichen Fräserzähnen mit Ausnahme eines einzigen Zahnes nur die Höhe A₁ gibt, d. h. die Fräserzähne sind nicht höher als die Tiefe der gewünschten Keilnuten. Ein solcher Abwälzfräser wird mit diesen Zähnen naturgemäß nicht bis zur vollen Keilnutentiefe die gewünschten parallelen Flanken schneiden, sondern im Grunde etwas Material stehen lassen. Zur Beseitigung dieses restlichen Materials dient ein einziger Fräserzahn, der etwas langer und breiter als alle übrigen und als Profilzahn so ausgebildet ist, daß er genau der Profilform der gewünschten Keilnut entspricht. Dieser Zahn hat also genau den Charakter eines Formfräserzahnes, der in einen Wälzfräser eingefügt ist. Deshalb muß er genau auf Mitte der zu fräsenden Keilnut beim Fräsen eingestellt werden.

Begreiflicherweise sind Fräser solcher Art im Verhältnis zu den normalen Abwälzfräsern schwieriger herzustellen, abgesehen davon, daß, wenn der einzige Profilzahn, der die ganze Schlichtarbeit in der Keilnut zu leisten hat, beschädigt wird, das genaue Keilnutenprofil nicht erzielbar ist und für Vielkeilwellen, z. B. mit zehn und mehr Keilen nicht geeignet, weil der Formzahn infolge seiner Bahn, die er beim Fräsen beschreibt, einen bestimmten Winkel der Keilflanken, die die Lücke bilden, zueinander fordert, wenn er die Flanken nicht nachträglich zerschneiden soll.

Der neue Fräser gemäß Erfindung vermeidet diesen Mangel und gestattet, jedes gewünschte Nutenprofil herzustellen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß jedem Schneidzahn des Fräsers beim Abwälzen des Profils vom Kopf bis zum Fuß ein bestimmter HüUschnitt in einer bestimmten Entfernung vom Außendurchmesser der Keilwelle aus zukommt, wie in Abb. 5 dargestellt. Z. B. führt Zahn ι mit seiner rechten Flanke bei i' den ihm zukommenden HüUschnitt aus, Zahn 3 bei 3', Zahn 5 bei 5', Zahn 7 bei 7', Zahn 9 bei 9', Zahn 11 bei 11' usw. Ferner zeigt Abb. 5, daß die unerwünschte Vertiefung X₂ [Abb. ib) und sinngemäß auch die großen Aussparungen H₃ "^Abb. 2b und 3b) am Profilfuß von denjenigen Profilteilen der Fräserzähne gefräst werden, die zur Ausbildung der geraden Begrenzungslinien des Profils ihre eigentliche Hüllschnittarbeit in einer Zone über dem Fußkreis zu verrichten haben, daß sie aber die Aussparung am Profilfuß nur schneiden, um sich Platzzu schaffen, aus dem Profil wieder herauszukommen. Daraus geht hervor, daß z. B. Zahn 1 (Abb. 5) die volle Länge x^a bis i' seiner Schneidkante auf der rechten Seite haben muß. Auf seiner linken Flanke hat Zahn ι seinen HüUschnitt am Keilkopf bei x^b auszuführen. Der Punkt i^c der linken Schneidkante des Fräserzahnes 1 würde in dieser Stellung um ein großes Stück iF bis z^d in den Keilgrund hineinschneiden, ohne daß der Zahn 1 mit diesem Teil seiner Flanke in einer anderen Relativstellung zur Keilwelle noch einen Hüllschnitt an dem geraden Teil der Keilflanke auszuführen hätte. Die schraffierte Fläche 1', i^e, i^d (Abb. 5) des Zahnes 1 wird deshalb als überflüssig weggedreht. Aus Abb. 5 ist ferner zu erkennen, daß auch alle übrigen am Abwälzvorgang beteiligten Schneidzähse des Fräsers einen mehr oder weniger großen Zahnkopfteil haben, der zu tief in den Nutengrund eindringen würde. AU diese Zahnkopfteile würden an der Entstehung der unerwünschten Vertiefung H₂ (Abb. ib) beteiligt sein.

Bei dem Keilwellenprofil 2* und 3*, das gewöhnlich geschliffen wird, liegen die Dinge ähnlich, nur mit dem Unterschied, daß für das Freilaufen der Schleifscheibenkante in der Keilfußecke eine kleine Aussparung erwünscht ist. Aber auch hier sind es wieder nur einige wenige Zahnspitzen des Fräsers, die an der Ausbildung der Eckenaussparung in der hinreichenden Tiefe und Breite beteiligt sind, während die unerwünschte Vertiefung und Verbreiterung der Aussparung H₃ über das gewünschte Maß hinaus auch hier von ganz bestimmten, zur Ausbildung des geraden Teiles der KeManke unnötigen Zahnspitzen des Fräsers ausgeschnitten wird. Auch diese Zahnspitzen, die die Aussparung breiter und tiefer als erwünscht" ausschneiden, werden bei dem Fräser gemäß Erfindung weggedreht und nur diejenigen stehengelassen, die zum Ausschneiden der Aussparung H₃ im Nutengrund in gewünschter Tiefe und Breite nötig sind.

Die Herstellung des neuen Fräsers ergibt sich danach verhältnismäßig einfach. Je nach Keilnutenanzahl, Tiefe und Form stellt man durch Hinterdrehen bzw. Hinterschleifen einen Keilwellen-Abwälzfräser her, dessen sämtliche Zähne genau so wie bei den bisher beschriebenen normalen Fräsern (Abb. ia, 2 a oder 3 a) die volle Fräserzahnhöhe h erhalten.

Nach dem Hinterdrehen der Flanken entfernt man die schädlichen Zahnspitzen mit Hilfe eines

Formwerkzeuges (Hinterdrehstahl oder Schleifstein), das dem Profil des Fußkreises der Keilwelle entspricht. Das Wichtigste dabei ist, daß das Formwerkzeug einen Radius r_g erhält, der genau dem Fußkreisradius der Keilwelle entspricht (Abb. 4).

Zur Erzielung einer beliebig großen und beliebig geformten Aussparung am Zahnfuß erhält das Formwerkzeug die in Abb. 7, Zahn 6,7 und 8,

ίο beispielsweise dargestellte Form, wobei diese Fräserprofile am Zahnkopf eine Profilerhöhung erhalten, die der gewünschten Aussparung entspricht. Die Aussparung kann sich dabei sowohl in den Zahngrund als auch in die Keilflanke hinein ausdehnen.

Während des Hinterdrehens zur Entfernung der unnötigen, schädlichen Zahnspitzen und während des Hinterschleifens zum Ausgleich von Härteverzug an dem korrigierten Zahnkopf behält dieses Formwerkzeug eine fast relative Stellung zu dem zu bearbeitenden Fräser.

Das Formwerkzeug ist dabei so zum Fräser eingestellt, daß sein wirksames Schneidprofil senkrecht zur Steigungsrichtung der Fräserschneidzähne steht und damit die gleiche relative Stellung zum Fräser einnimmt, die auch die zu fräsende Keilwelle dem Fräser gegenüber hat.

Das Werkzeug wandert also nicht der ganzen

Steigung des schneckenförmigen Wälzfräsers folgend am Fräser entlang, sondern bleibt ungefähr in der Mitte der Fräserlänge fest stehen und wird nur radial zum Fräser durch den Hinterdrehhub hin und her geschoben. Besser ist jedoch, damit jeder hinterdrehte Fräserzahn von Anfang bis zu Ende sein unverändertes Profil während der ganzen Lebensdauer des Fräsers erhält, dem erwähnten Formwerkzeug während der radialen Hinterdrehbewegung so viel axiale Bewegung zu geben, als der Steigung einer Umfangszahnteilung von Zahnbrust zu Zahnbrust entspricht, also eine -Strecke = Steigung des Fräsers durch Zähnezahl des Fräsers. Das korrigierende Formwerkzeug hat also bei Beginn eines jeden neuen Hinterdrehhubes immer wieder dieselbe Stellung zum Fräser, d. h. es hat zu Beginn eines jeden Hinterdrehhubes immer die gleiche Entfernung von einem Ende des Fräsers. Der Fräser ist fertig, wenn das Formwerkzeug so nahe an den Fräser herangerückt ist, daß der Mittelpunkt des Kreises mit dem Radius r_g, nach dem das Formwerkzeug gekrümmt ist, ebensoweit von der Fräserachse entfernt ist wie die Keilwellenmitte bei Erreichung der vollen Frästiefe auf der Abwälzfräsmaschine (Abb. 4). Dieser Abstand ist a = r_t -\- h + r_g, worin a = Achsenabstand, r_t = Teilkreisradius des Keilwellenfräsers, h = Zahnhöhe von Teilkreis bis Nutengrund, r_g- = Nutengrundkreisradius.

Beim Fräsen einer Keilwelle oder eines Sägenprofils oder eines anderen Profils an einem zylindrischen Körper muß der Fräser auf der Abwälzfräsmaschine in bestimmter Weise eingestellt werden. Die richtige Frästiefe ist erreicht, wenn der Achsenabstand a, (Abb. 4) zwischen Mitte Fräser und Mitte - Werkstück erreicht ist. In diesem Augenblick muß der Mittelpunkt des Werkstückes mit dem Mittelpunkt des Kreisbogens, nach dem der Zahnkopf des Fräsers konkav ausgearbeitet ist, zusammenfallen. Zur Erzielung dieser Einstellung wird an Stelle des Werkstückes eine weiche Welle eingespannt, deren Durchmesser dem Fußdurchmesser der Keilwelle mit dem Radius r_g entspricht. Sodann führt man den Fräser so weit an diese Welle heran und verschiebt den Fräser so weit nach links oder rechts, bis zwischen dem Zahnkopf irgendeines der konkav am Zahnkopf ausgearbeiteten Kreisbogen und der Einstellwelle kein Lichtspalt mehr zu erkennen ist.

Bei der Herstellung von Sägenprofilen und ähnlichen wird das gleiche Verfahren zur Fräserherstellung angewandt, indem diejenigen Zahnspitzen der Fräser weggelassen werden, die zur Bearbeitung der geradlinigen Zahnflankenteile nicht notwendig sind. Zu diesem Zweck werden die Fräserzahnspitzen mit einem. Formwerkzeug bearbeitet, das kreisbogenförmig oder nach einer anderen geeigneten Kurve bearbeitet ist. Bei kreisbogenförmiger Ausführung des Formwerkzeuges muß der Kreisbogen einen Radius r_g haben, der dem Fußkreis des Werkstückes entspricht.

Es ist nach dem beschriebenen Verfahren möglich, Wälzfräser herzustellen, mit denen auch Keilwellenprofile mit nicht parallelen Keilflanken hergestellt werden können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schneckenförmiger Wälzfräser zum Fräsen von Keilwellen und anderen Profilen an zylindrischen Körpern, deren Profilflanken vom Kopf- bis zum Fußkreis geradlinig oder stetig gekrümmt verlaufen und am Profilfuß scharfkantig oder beliebig ausgespart oder abgerundet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken das normale Gegenprofil zu dem zu fräsenden Keilwellenprofil darstellen, jedoch die Stirnkanten der Schneidzähne derart konkav ausgebildet sind, daß sie sich in ihrer dem Abwälzvorgang entsprechenden Aufeinanderfolge der gewünschten Form des Nutengrundes anpassen.

2. Verfahren zur Herstellung von schnekkenförmigen Wälzfräsern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken der Schneidzähne in bekannter Weise mit dem normalen Gegenprofil zu dem zu fräsenden Profil hinterarbeitet werden und die unnötig tief in den Nutengrund eindringenden und darum schädlichen Zahnspitzen mittels eines entsprechend der gewünschten Nuten-

grundform ausgebildeten Formwerkzeuges (Formstahl oder Formschleifscheibe), das meist kreisbogenförmige Grundgestalt hat und dessen Radius gleich demjenigen (r_g) des Nutengrundkreises des zu fräsenden zylindrischen Körpers ist, weggeschnitten werden, und daß das Formwerkzeug so gegen den Abwälzfräser angestellt wird, daß die kreisbogenförmige Schnittebene des Formwerkzeuges senkrecht zur Steigungsrichtung der Schneidzähne liegt und der dem Mittelpunkt des zu fräsenden Werkstückquerschnittes entsprechende Mittelpunkt des Kreisbogens des Formwerkzeuges um den Betrag: Teilkreisradius des Fräsers + Profilhöhe -+- Nutengrundkreisradius des Werkstückes von der Fräserachse entfernt ist, und daß das Formwerkzeug nicht der Steigung des Fräsers von einem Ende zum anderen folgt, sondern etwa in dessen Mittellage verbleibt, wo es in dieser Stellung nur die Hinterdrehbewegung radial zur Fräsermitte hin ausführt, während ihm zweckmäßig eine kleine Seitenbewegung erteilt wird, die der Steigung für eine Umfangsteilung des einzelnen Fräserzahnes entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen