DE1059263B

DE1059263B - Abwaelzfraeser mit im Anschnittbereich gleichmaessig belasteten Schneidzaehnen

Info

Publication number: DE1059263B
Application number: DEL22397A
Authority: DE
Inventors: Heinz Pappelbaum
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-07-07
Filing date: 1955-07-07
Publication date: 1959-06-11
Also published as: CH378647A; GB837554A; FR1154367A

Description

Abwälzfräser mit im Anschnittbereich gleichmäßig belasteten Schneidzähnen Die Erfindung betrifft einen Abwälzfräser zur Herstellung von gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern. Insbesondere sollen. mit dem Abwälzfräser Verzahnungen für Getrieberäder hergestellt werden, die einen Außendurchmesser von etwa 300 mm an bis zu den größten Abmessungen aufweisen, beispielsweise für Schiffsgetriebe.
Die bisher bekanntgewordenen Fräswerkzeuge dieser Art, die im wesentlichen aus einem zylindrischen Körper mit auf dem Außenmantel dieses Körpers in Form einer Schraubenlinie aufgesetzten einzelnen Zähnen bestehen, wurden mit einer Ansp.itzung versehen. Der Fräser wurde gewissermaßen konisch angeschliffen. Durch die Anspitzung waren Zahnhöhe und Zahnkopfwinkel eines jeden Fräserzahnes in der Anspitzung festgelegt. Es sollte dadurch erreicht werden, daß jedem Fräserzahn während des Anschneidens nur ein solches Spanvolumen zugeordnet war, das den Zahn nicht überbeanspruchte. Diese Anspitz,ung der Zähne bis zum ersten vollen Zahn entspricht im übrigen dem konischem. Schleifen von Gewindebohrern, Räumnadeln und ähnlichen Werkzeugen.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Schneidkanten der Zähne am vorderen Ende des Fräsers derart auszubilden, da,ß sie parallel zur Achse des Werkstückes verlaufen. Eine andere Maßnahme zur Erleichterung der Zerspanungsarbeit schlägt vor, schräge Flächen an den Schneidzähnen vorzusehen, um -so das Eindringen der Fräserzähne in das Werkstück -leichter zu erzielen. Alle diese Maßnahmen haben gemeins,arn den Nachteil, daß sie nicht auf die tatsächliehen Verhältnisse beim Schnei.dvorgang eingehen. Es zeigt sich nämlich, daß - unabhängig vorn Winkel der Anspitzung - jeweils nur die letzten fünf bis sieben Zähne einschließlich des ersten vollen Zahnes die wesentliche Zerspanungsarbeit zu leisten haben. Die Ursache für dieses Verhalten, das die Lebensdauer der Fräser durch den hohen Verschleiß einzelner Zähne erheblich herabsetzt, ist darin zusehen, daß beim Abwälzvorgang des Fräsers am Außendurchmesser des zu verzahnenden Rades entsprechend der Anspitzung erst die letzten Zähne vor dem ersten vollen Zahn einen solchen Zahnkopfwinkel aufweisen, durch den der Zahn auf seiner gesamten Breite am Schneidvorgang teilnehmen kann. Die am Anfang der Anspitzung liegenden Zähne werden einseitig belastet und haben am gesamten auszunehmenden Spanvolumen eben durch die konische Anspitzung den geringsten Anteil, unterliegen aber durch die einseitige Belastung lern ; größten Verschleiß.
Die Erfindung bezweckt, nunmehr diesen Gegebenheiten dadurch Rechnung zu tragen, daß die Fräserzähne so ausgebildet werden, daß jeder in der Anspitzung des Fräsers liegende Zahn. auf seiner gesamten Kopfbreite am Schneidvorgang beteiligt ist, und außerdem jedem Zahn ein bestimmtes Spanvolnzmen zugeordnet ist, derart, daß alle Zähne gleichmäßig belastet sind.
Die Erfindung besteht darin, da.ß die Schneidkante eines jeden in der Anspitzung des Fräs.ers liegenden Zahnkopfes parallel zu der Gerade, deren Richtung jeweils durch die Tangente an den Punkt der Ellipse, die bei einem Schnitt in der Normalebene eines Fräser= zahnen durch den das Werkstück umhüllenden Zylinder entsteht, gegeben ist, der Schnittpunkt des auf die Mitte des Zahnkopfes gerichteten Ellipsenrädius mit der Ellipse ist. Dadurch ist zunächst die Lage der Schneidkante eines jeden einzelnen Zahnes so festgelegt, daß er auf der gesamten Kopfbreite schneidet.
Der Betrag der Zahnhöhe, um den der erste in der Anspitzung des Fräsers liegende Zahn gegenüber dem ersten vollen Zahn unterschiedlich ist, ergibt sich aus der Summe des Produktes, bestehend erstens aus dem cos des#Zalnschrägungswinkels mal der abgewickelten Länge der in der Anspitzung des Fräsers liegenden Zähne und zweitens der Strecke, um die der erste volle Zahn vom Ellips,enbogen, der zum Normalschnitt des ersten anschneidenden Zahnes gehört, in j eher Normalschnittebene entfernt ist.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgasch:lagen, für die in der Anspitzung des. Fräsers in Form einer Schraubenlinie aufgereihten Zähne eine Aufteilung in zwei oder mehrere Gruppen hintereinanderliegender Zähne vorzusehen, derart, daß jenen Gruppen das auszunehmende Spanvolumen in Abhängigkeit von der Vorschubgröße pro Umdrehung des zu verzahnenden Rades in entsprechenden Abschnitten zugeordnet ist. Die Zahnhöhe innerhalb einer Zahngruppe ist durch gleiche Teile des aauszufräsemden Spanvolumens im entsprechenden Abschnitt bestimmt. Der Vorteil der Erfindung besteht- darin, daß die Zahnkopfwinkel der einzelnen Fräserzähne entsprechend dem Abwälzvorgang des Fräsers am zu verzahnenden Rad so geneigt sind, daß die Zähne mit der ganzen Kopfbreite schneiden, und daß durch die vorgeschlagene Aufteilung des Sparvolumens auf die einzelnen Zähne zur Ermittlung der Zahnhöhen eine gleichmäßige Belastung der Zähne erzielt wird. Der Verschleiß der einzelnen Zähne wird weitgehend herabgesetzt und gleichmäßig auf alle Zähne verteilt, wodurch die Standzeit des Fräsers erhöht wird. Die Zahnkopfwinkel verändern sich nacheinander um den gleichen Betrag und in derselben Richtung.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist schematisch der Gegenstand nach der Erfindung wiedergegeben. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 ein zu fräsendes Zahnrad 16 mit einem Zahn 17 dargestellt. Um die Lage der Schneidkante darzustellen, die durch die Gerade 11 festgelegt wird, ist im Normalschnitt des Zahnes 17 die Ellipse 22 eingezeichnet, die mit dem zur Mitte des Zahnkopfes gerichteten Ellipsenradius 15 einen Schnittpunkt 12 bildet. Die Gerade 11 stellt die Tangente an die Ellipse im Schnittpunkt 12 dar.
In Fig. 2 ist der Fräser 13 im Normalschnitt gezeichnet. Zum besseren Verständnis ist gleichzeitig durch die strichpunktierte Linie 14 der Normalschnitt eines mit dem Fräser 13 zu fräsenden, schrägverzahnten Zahnrades in bezug auf den Fräserzahn 18 gezeigt. Der erste in der Anspitzung des Fräsers liegende Zahn 18 weist nach der Erfindung eine Lage seiner Schneidkante 19 auf, die parallel zu der Geraden verläuft, deren Richtung jeweils durch eine Tangente an die Ellipse 20, und zwar im Schnittpunkt der Ellipse mit dem auf die Mitte des Zahnkopfes gerichteten Ellipsenradius, gegeben ist. Die Teilung des zu fräsenden Zahnrades 14 ist durch den Abstand T am Fräser 13 dargestellt. Die auf dem Umfang einer Teilung liegenden Zähne des Fräsers - in der Zeichnung nach Fig. 2 sollen sechs Zähne angenommen sein - sind der Einfachheit halber in die Zeichenebene verlegt. Der erste volle Zahn des Fräsers ist mit 21 bezeichnet.
Eine exakte numerische Berechnung der Zahnkopfhöhen und -winkel der Fräserzähne ergibt selbstverständlich einen bestimmten Fräser für einen zu fräsenden Durchmesser eines Zahnrades. Um nicht zu einer Vielzahl von Fräsern zu kommen, werden vo@rteilhaft Fräser für bestimmte Durchmessergruppen hergestellt. Die Belastung der Zahnköpfe erfolgt dann etwas ungleichmäßig, dagegen wird das Schneiden des Zahnes auf seiner gesamten Breite nicht in Frage gestellt. Die Größe des Zahnkopfwinkels wird bei großen, zu fräsenden Durchmessern nur noch einige Minuten betragen, so daß er vernachlässigt werden kann. In diesen Fällen ist nur die Ermittlung der Zahnkopfhöhen gemäß der Erfindung von Bedeutung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Abwälzfräser mit im Anschnittbereich gleichmäßig belasteten Schneidzähnen zur Herstellung von gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Schneidkante (19) eines jeden in der Anspitzung des Fräsers (13) liegenden Zahnkopfes. (18) parallel zu der Geraden (11) verläuft, deren Richtung jeweils durch. eine Tangente an den Punkt (12) der Ellipse (20), die bei einem Schnitt in der- Normalebene eines Fräserzahnes durch den das Werkstück (16) umhüllenden Zylinder entsteht, gegeben ist, der Schnittpunkt des auf die Mitte des Zahnkopfes gerichteten Ellipsenradius (15) mit der Ellipse ist.
2. Abwälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekemizeichnet, daß sich der Unterschied zwischen der Zahnhöhe des ersten in der Ansp.itz,ung des Fräsers (13) liegenden Zahnes (18) und dem erste vollen Zahn (2.1) aus der Summe des Produktes cos des Zahnhchrägungswinkels mal der abgewickelten Länge der in der Anspitzung des Fräsers (13) liegenden Zähne und der Strecke, um die der erste volle Zahn vom Ellipsenbogen (20), der zum Normalschnitt des ersten anschneidenden Zahnes (18) gehört, in jener Normals.chnittebene entfernt ist, ergibt.
3. Abwälzfräser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die in der Anspitzung des Fräsers (13) in Form einer Schraubenlinie aufgereihten Zähne (18) eine Aufteilung in zwei oder mehrere Gruppen hintereinanderliegender Zähne vorgesehen ist und d'aß jenen Gruppen das aus-zunehm-ende Spanvolumen in Abhängigkeit von der Vorschubgröße pro Umdrehung des zu verzahnenden Rades in entsprechenden Abschnitten zugeordnet ist.
4. Abwälzfräser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnhöhe innerhalb einer Zahngruppe durch gleiche Teile des auszufräsenden Sparvolumens im entsprechenden Abschnitt bestimmt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 708 584; britische Patentschrift Nr. 721841.