Der wirtschaftliche Einsatz von Elysierverfahren scheitert in vielen Fällen daran, dass die Abtragsleistung und die erreichbare Präzision zu gering sind. Das führt dazu, dass zum hohen Aufwand für das Elysieren noch ein sehr hoher Aufwand für eine Nachbearbeitung, z. B. mittels üblicher Schleifverfahren kommt. Damit fällt die Herstellung gewisser an sich sehr interessanter Produkte aus rein wirtschaftlichen Erwägungen ausser Betracht. Das ist besonders der Fall, wenn die Grösse der Werkstücke bzw. der zu bearbeitenden Oberfläche bestimmte Grenzen überschreitet, z. B. bei der Herstellung grösserer Von-Hartmetallwälzfräser.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Elysieren von Werkstücken mit hoher Abtragsleistung und zugleich auf hohe Präzision, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels mehrerer Elektroden, nacheinander mit zunehmender Eindringtiefe und zunehmender Annäherung an die Endform, längs desselben Weges, gleichzeitig bearbeitet wird. Da in dieser Weise zugleich die Abtragsleistung erhöht und die Annäherung an die gewollte Endform weitergetrieben werden kann, erhöht sich die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens in doppelter Hinsicht, nämlich durch Abkürzung sowohl des Elysiervorganges als auch der Nachbearbeitung.
In gewissen Fällen kann sogar die Nachbearbeitung wegfallen wo bisher eine Nachbearbeitung unvermeidbar war.
Die erfindungsgemässe Elysiermaschine zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Satz von Elysierelektroden mit der gewünschten Endform stufenweise angenäherter Form.
Vorzugsweise kann die Standzeit der Elysierelektroden und damit wiederum die erreichbare Bearbeitungsgenauigkeit dadurch verbessert werden, dass dem Elektrolyten mindestens ein Metallsalz zugesetzt wird, das einen Metallauftrag an die Elysierelektroden bildenden Schleifscheiben ergibt und damit die Abnützung derselben herabsetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anwendung des erwähnten Verfahrens zur Herstellung von Voll Hartmetallwälzfräsern, insbesondere solchen mit Durchmessern von mindestens 50 mm und einem Modul von mindestens 1. Trotz der unbestrittenen Vorteile von Voll-Hartmetallfräsern in bezug auf Schnittgeschwindigkeit und Schnittleistung wurde die Herstellung solcher Fräser in den oben erwähnten Dimensionen bisher nicht für technischwirtschaftlich möglich gehalten.
Bei den an Fräsern von über 50 mm Durchmesser und Modulzahlen über 1 zu erwartenden abzutragenden Volumen wird der Verschleiss der zur Bearbeitung verwendeten Elysier-Schleifscheiben, die nur geringe Durchmesser aufweisen können, so hoch, dass infolge der Abnützung derselben eine geringe Endpräzision der elektrolytischen Bearbeitung und damit eine sehr umfangreiche Nachbearbeitung durch Schleifen erwartet werden musste. Hohe Bearbeitungszeiten und Kosten verbunden mit geringen Standzeiten der Werkzeuge liessen es daher als unrealistisch erscheinen, Voll-Hartmetallwälzfräser mit über den oben erwähnten Grenzen liegenden Abmessungen industriell herstellen und einsetzen zu wollen.
Bei der erfindungsgemässen Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden für die wirtschaftliche Herstellung von Voll-Hartmetallfräsern die Lücken zwischen den Fräserzähnen gleichzeitig mittels aufeinanderfolgender Schleifscheiben elysiert, wobei die letzte Schleifscheibe, durch Abtrag der geringsten Materialstärke, auf-höchste Präzision bearbeitet. Durch den Einsatz gleichzeitig mehrerer Schleifscheiben kann die Bearbeitung wesentlich beschleunigt und zugleich die letzte, auf höchste Präzision bearbeitende Schleifscheibe derart geschont werden, dass sie eine hohe Standzeit erreicht, während die vorhergehenden Scheiben ein wesentlich höheres Bearbeitungsvolumen bewältigen können, dafür aber nur auf geringe Präzision bearbeiten und somit ihre Abnützung auf die Endpräzision der elektrolytischen Bearbeitung keinen Einfluss hat.
Während die elektrolytische Bearbeitung bei bekannten Verfahren Übermasse in der Grössenordnung von l/lo mm belässt, gelangt man mit dem erfindungsgemässen Verfahren bis auf wenige Hundertstel-mm an die Endmasse heran und kann so die Nachbearbeitung durch Schleifen erheblich entlasten.
Auch die oben erwähnte weitere Massnahme zur Erhöhung der Standzeiten kann mit Vorteil angewendet werden, indem dem Elektrolyten ein Metallsalz zugesetzt wird, das einen Metallauftrag an den Schleifscheiben ergibt und damit die Abnützung derselben herabsetzt. Diamantschleifscheiben weisen ein metallisches, leitendes Bindemittel, z. B. Bronze auf, und es kann daher mit Vorteil ein Salz eines in der Scheibenmasse enthaltenen Metalls, z. B. ein Kupfersalz zugesetzt werden. Der Auftrag kann dabei durch die Konzentration des Salzes gesteuert und damit die Abnützung der Schleifscheibe weitgehend reguliert werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die Zeichnung den elektrolytischen Schleifvorgang schematisch darstellt.
Zur Herstellung eines Voll-Hartmetallwälzfräsers wird vorerst ein Rohling mit einer Bohrung und mit einzelne Zahnstollen voneinander trennenden Nuten vorgesintert.
Auch die Mitnehmernut (Keilnut) in der Bohrung ist vorgesintert. Die Bohrung, die Stirnseiten und die Mitnehmernut werden nun geschliffen.
Der so vorbearbeitete Rohling wird jetzt auf einen Bearbeitungsdorn aufgezogen und mittels eines elektrolytischen Verfahrens werden die Aussenflächen der Stollen bearbeitet, um den Freiwinkel, d. h. die Neigung der Stollen bzw. der nachträglich gebildeten Fräserzähne nach hinten unten zu bilden.
Auf demselben Bearbeitungsdorn, gegebenenfalls jedoch auch auf einem anderen Dorn einer Elysiermaschine, wird nun die eigentliche Verzahnung vorgenommen. Die Anordnung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der auf den nicht dargestellten Dorn mit Achse 1 aufgespannte Rohling 2 aus Sintermaterial wird durch einen Satz von drei Elysierschleifscheiben 3, 4 und 5 bearbeitet. Diese Schleifscheiben sitzen auf einer Welle 6. In der in der Zeichnung dargestellten Projektion liegt die Achse 1 des Dorns und diejenige der Welle 6 parallel. Senkrecht zur Zeichnungsebene, d. h. zu einer Ebene, die durch die Achse 1 des Werkstücks und die innersten Bearbeitungspunkte der bearbeitenden Schleifscheiben bestimmt ist, weist die Achse der Welle 6 eine Neigung von 3" 15' auf, die der Steigung des Fräsers entspricht.
Diese Neigung kann eingestellt werden, wobei der Schwenkpunkt 7 in der Mitte der Scheibe 5 liegt.
Beim dargestellten Stadium der Bearbeitung befinden sich die Schleifscheiben 3-5 bereits alle voll im Eingriff. Die erste Scheibe 3 bearbeitet dabei auf eine Tiefe von beispielsweise 2,1 mm. Die zweite Scheibe 4 bearbeitet auf eine Tiefe von 4,2 mm, also um weitere 2,1 mm. Die letzte Scheibe 5 bearbeitet auf eine Tiefe von 4,5 mm, also um weitere 0,3 mm. Es ist somit ersichtlich, dass die beiden ersten, der Rohbearbeitung dienenden Scheiben 3 und 4 bedeutend tiefer bearbeiten als die letzte Scheibe. Die letzte Scheibe ist daher auch einer weit geringeren Abnützung unterworfen und kann daher zur Bearbeitung auf hohe Präzision dienen.
Der Abstand der drei Schleifscheiben 3, 4 und 5 voneinander ist gleich dem Abstand zwischen benachbarten Zahnlücken des zu erzeugenden Fräsers, d. h., die Scheiben bearbeiten unmittelbar aufeinanderfolgende Gänge des Fräsers.
Die Profile der Schleifscheiben sind entsprechend der Bearbeitungstiefe und -weite abgestuft.
Während der Bearbeitung wird der Dorn mit dem Werkstück 2 in Richtung des Pfeils 9 in der Zeichnung vorgescho ben und zugleich erfolgt eine Drehung, wobei Vorschubgeschwindigkeit und Drehgeschwindigkeit entsprechend der Steilheit der Fräserschnecke koordiniert sind. Zugleich rotieren die Schleifscheiben 3-5 mit hoher Geschwindigkeit. Der Vorschub in Umfangrichtung beträgt z. B. 33 mm/min. Die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheiben beträgt z. B.
38 m/sec.
Die Bearbeitung erfolgt unter ständiger Zufuhr eines geeigneten Elektrolyten. Dieser enthält ausser den beim Elysierschleifen üblichen Nitraten und Nitriten von Natrium und Kalium zusätzlich 20 g Cu(NO3)2 6 H20 und 35 ml NH40H pro Liter des Elektrolyten. Die verwendeten Diamant-Schleifscheiben 3-5 weisen einen Durchmesser von 40 mm auf. Als Bindemittel ist Bronze vorgesehen. Während der Bearbeitung wirken die Schleifscheiben 3-5 als Kathoden, so dass der Zu- satz von Kupfernitrat (Cu(NO3)2 6 H20) einen Niederschlag von Kupfer auf den Schleifscheiben bewirkt.
Es ist nun möglich, die Stromdichte und die Konzentration dieses Zusatzes so aufeinander abzustimmen, dass dieser ständige Kupferniederschlag, der natürlich bei der Bearbeitung auch laufend wieder abgetragen wird, die Abnutzung der Schleifscheiben ganz erheblich verzögert. Es ist damit möglich, dieselben Schleifscheiben wesentlich länger ohne Nachbearbeitung zu benützen, was sich auf die Wirtschaftlichkeit und Genauigkeit des Verfahrens sehr günstig auswirkt.
Nach erfolgter elektrolytischer Bearbeitung werden vorerst die Fräserzähne in an sich bekannter Weise auf die Endabmessungen geschliffen, dann wird die Zahnbrust geschärft und schliesslich werden die Zahnkanten gebrochen. Zu diesem Zwecke wird der Fräser mit einer geeigneten Mischung trovaliert.
Das beschriebene Elysierverfahren lässt sich entsprechend auf viele andere Bearbeitungsaufgaben, insbesondere an zylindrischen Werkstücken anwenden. Es ist aber auch möglich, eine geradlinige oder beliebige andere Relativbewegung anstatt einer Abwälzbewegung zwischen Werkstück und Elektroden zu wählen.
In many cases, the economic use of elysation processes fails because the removal rate and the achievable precision are too low. As a result, in addition to the high expenditure for the elysation, there is also a very high expenditure for post-processing, e.g. B. comes by means of conventional grinding processes. This means that the manufacture of certain intrinsically very interesting products is not considered for purely economic reasons. This is particularly the case when the size of the workpieces or the surface to be processed exceeds certain limits, e.g. B. in the manufacture of larger Von-carbide hobs.
The present invention relates to a method for elysing workpieces with a high removal rate and at the same time with high precision, which is characterized in that machining is carried out simultaneously along the same path by means of several electrodes, one after the other with increasing penetration depth and increasing approach to the final shape. Since in this way the removal rate can be increased at the same time and the approach to the desired final shape can be driven further, the economic efficiency of the overall process increases in two respects, namely by shortening both the elysis process and the post-processing.
In certain cases, post-processing can even be omitted where post-processing was previously unavoidable.
The elysing machine according to the invention for carrying out the method is characterized by a set of elysing electrodes with the desired end shape gradually approximated.
Preferably, the service life of the elysis electrodes and thus the achievable processing accuracy can be improved by adding at least one metal salt to the electrolyte, which results in a metal application on the grinding disks forming the elysis electrodes and thus reduces their wear and tear.
The present invention also relates to an application of the mentioned method for the production of full hard metal hobs, in particular those with diameters of at least 50 mm and a module of at least 1. Despite the undisputed advantages of full hard metal cutters in terms of cutting speed and cutting performance, the production of such milling cutters in the above-mentioned dimensions not previously considered technically and economically possible.
With the volumes to be removed on milling cutters with a diameter of more than 50 mm and module numbers over 1, the wear of the elysing grinding wheels used for machining, which can only have small diameters, is so high that, as a result of their wear, a low final precision of the electrolytic machining and so that a very extensive post-processing by grinding had to be expected. High machining times and costs combined with short tool life therefore made it seem unrealistic to want to industrially manufacture and use solid carbide hobs with dimensions beyond the above-mentioned limits.
In the inventive application of the inventive method, the gaps between the cutter teeth are simultaneously elysed by means of successive grinding wheels for the economical production of solid carbide cutters, the last grinding wheel being machined to the highest precision by removing the smallest material thickness. By using several grinding wheels at the same time, machining can be significantly accelerated and at the same time the last grinding wheel, which is machined to the highest precision, can be spared in such a way that it achieves a long service life, while the previous wheels can handle a significantly higher machining volume, but only work with low precision and thus their wear and tear has no influence on the final precision of the electrolytic machining.
While the electrolytic machining in known methods leaves excess dimensions of the order of magnitude of 1/10 mm, the method according to the invention allows the final mass to be reached to within a few hundredths of a mm and thus considerably relieves post-machining by grinding.
The above-mentioned further measure to increase the service life can also be used with advantage by adding a metal salt to the electrolyte, which results in a metal application on the grinding wheels and thus reduces the wear and tear thereof. Diamond grinding wheels have a metallic, conductive binder, e.g. B. bronze, and it can therefore with advantage a salt of a metal contained in the disk mass, z. B. a copper salt can be added. The application can be controlled by the concentration of the salt and thus the wear and tear of the grinding wheel can be largely regulated.
The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment, the drawing schematically showing the electrolytic grinding process.
To produce a solid carbide hob, a blank with a bore and grooves separating individual tooth studs is first pre-sintered.
The driving groove (keyway) in the bore is also pre-sintered. The bore, the end faces and the driving groove are now ground.
The pre-machined blank is now pulled onto a machining mandrel and the outer surfaces of the studs are machined by means of an electrolytic process in order to achieve the clearance angle, i.e. H. to form the inclination of the cleats or the subsequently formed cutter teeth backwards and downwards.
The actual toothing is now carried out on the same machining mandrel, but possibly also on a different mandrel of an elysing machine. The arrangement is shown schematically in the drawing. The blank 2 made of sintered material clamped onto the mandrel with axis 1, which is not shown, is machined by a set of three elysing grinding disks 3, 4 and 5. These grinding wheels sit on a shaft 6. In the projection shown in the drawing, the axis 1 of the mandrel and that of the shaft 6 are parallel. Perpendicular to the plane of the drawing, d. H. to a plane which is determined by the axis 1 of the workpiece and the innermost machining points of the machining grinding wheels, the axis of the shaft 6 has an inclination of 3 "15 ', which corresponds to the incline of the milling cutter.
This inclination can be adjusted, the pivot point 7 being in the center of the disk 5.
At the processing stage shown, the grinding wheels 3-5 are all fully engaged. The first disk 3 works to a depth of 2.1 mm, for example. The second disc 4 machined to a depth of 4.2 mm, that is to say by a further 2.1 mm. The last disc 5 machined to a depth of 4.5 mm, that is, by a further 0.3 mm. It can thus be seen that the first two disks 3 and 4 used for rough machining work significantly deeper than the last disk. The last disk is therefore also subject to far less wear and tear and can therefore be used for machining with high precision.
The distance between the three grinding wheels 3, 4 and 5 from one another is equal to the distance between adjacent tooth gaps of the milling cutter to be produced; That is, the disks machine consecutive turns of the milling cutter.
The profiles of the grinding wheels are graded according to the machining depth and width.
During processing, the mandrel with the workpiece 2 is voro ben in the direction of arrow 9 in the drawing and at the same time there is a rotation, the feed rate and rotation speed are coordinated according to the steepness of the milling worm. At the same time, the grinding wheels 3-5 rotate at high speed. The feed in the circumferential direction is z. B. 33 mm / min. The peripheral speed of the grinding wheels is z. B.
38 m / sec.
The processing takes place with constant supply of a suitable electrolyte. In addition to the nitrates and nitrites of sodium and potassium that are common in elysation grinding, this also contains 20 g Cu (NO3) 2 6 H20 and 35 ml NH40H per liter of the electrolyte. The diamond grinding wheels 3-5 used have a diameter of 40 mm. Bronze is used as a binding agent. During machining, the grinding wheels 3-5 act as cathodes, so that the addition of copper nitrate (Cu (NO3) 2 6 H20) causes copper to deposit on the grinding wheels.
It is now possible to coordinate the current density and the concentration of this additive in such a way that this constant copper deposit, which of course is also continuously removed during machining, considerably delays the wear on the grinding wheels. It is thus possible to use the same grinding wheels for much longer without reworking, which has a very favorable effect on the economy and accuracy of the process.
After the electrolytic machining, the cutter teeth are first ground to the final dimensions in a known manner, then the tooth face is sharpened and finally the tooth edges are broken. For this purpose, the milling cutter is trovaled with a suitable mixture.
The described Elysierverfahren can accordingly be applied to many other machining tasks, in particular on cylindrical workpieces. However, it is also possible to select a straight or any other relative movement instead of a rolling movement between the workpiece and the electrodes.