EP4034335B1

EP4034335B1 - Abrichtwerkzeug sowie ein verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: EP4034335B1
Application number: EP20720753.1A
Authority: EP
Inventors: Marin Pavlovic; Sergio Manuel MONTEIRO FERREIRA; Christoph Rudolf
Original assignee: Reishauer AG
Current assignee: Reishauer AG
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2025-08-27
Anticipated expiration: 2040-04-08
Also published as: KR20220062502A; JP7538857B2; JP2022548497A; CH716096B1; US20220314398A1; WO2021058142A1; MX2022001214A; EP4034335A1; BR112022001928A2; KR102891879B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Abrichtwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.
Das Abrichten von Schleifschnecken an sich ist beim Wälzschleifen ein sehr anspruchsvolles, generierendes Bearbeitungsverfahren, das auf einer Vielzahl von synchronisierten höchst präzisen Einzelbewegungen basiert und von speziellen Abrichtwerkzeugen bestimmt wird. Für hohe Produktivitäten werden Vollprofilrollen als typische rotierende Abrichtwerkzeuge für den unteren Modulbereich verwendet, die sich dadurch auszeichnen, alle Profilieraufgaben für die Schneckenflanken, -köpfe und -füsse in einem Werkzeug zu vereinen. Die korrekte Anpassung an die Werkradflankengeometrie ist dabei erforderlich und führt zu einer sehr geringen Anwendungsflexibilität. Negativ ist deshalb die fehlende Korrekturmöglichkeit beispielsweise bei Profilwinkelabweichungen. Mit diesen Werkzeugen werden vergleichsweise kurze Abrichtzeiten erreicht.
In der Druckschrift EP 3 254 806 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Abrichtwerkzeugs für ein Schleifwerkzeug, vorzugsweise für eine Schleifschnecke offenbart, bei dem das Abrichtwerkzeug mindestens einen sich radial erstreckenden Vorsprung aufweist. Dabei erfolgt die Herstellung eines Formrings, der an einer radial innenliegenden Fläche eine der Anzahl der Vorsprünge entsprechende Anzahl Ausnehmungen aufweist, die kongruent zu den Vorsprüngen ausgebildet sind. Es wird dann ein Abrasivmaterial, insbesondere Diamantpulver, in den Ausnehmungen platziert. Durch die Erzeugung einer elektro-chemischen Beschichtung in den Ausnehmungen wird das Abrasivmaterial im Bereich der Oberfläche der Ausnehmungen fixiert. Sodann wird der Formring entfernt, um das so entstandene Abrichtwerkzeug zu erhalten. Dabei wird im Bereich der radial innenliegenden Fläche ein Stützelement platziert, das zumindest teilweise durch die Beschichtung stoffschlüssig mit dem entstehenden Abrichtwerkzeug verbunden wird.
In der Druckschrift DE-A-10 2009 059 201 ist eine Vollprofilabrichtrolle zum Abrichten bzw. Profilieren mehrgängiger Schleifschnecken für das Wälzschleifen von kleinmoduligen Zahnrädern offenbart. Sie ist mit einem rillenförmigen Achsschnittprofil mit einer mit Hartstoffkörnern belegten äusseren Hüllfläche und in diese Hüllfläche eingebettete profilgeschnittene Hartstoffsegmente vorgesehen. Diese Abrichtrolle mit den Profilkämmen ist nach dem an sich bekannten Negativverfahren durch Metallabscheidung in einer Negativform hergestellt, welche eine zur äusseren Hüllfläche der Abrichtrolle komplementär geformte Innenfläche besitzt.
Bei einem Abrichtwerkzeug gemäss der Druckschrift DE-A-43 39 041 zum Profilieren zweigängiger zylindrischer Schleifschnecken für das Wälzschleifen von Stirnzahnrädern ist eine erste Abrichtrolle mit zwei entgegengesetzt konischen, mit Hartstoffkörnern beschichteten ersten und zweiten Flanken und je eine koaxiale zweite und dritte Abrichtrolle vorgesehen. Die drei Abrichtrollen sind auf einer gemeinsamen Welle oder Buchse aufgespannt und dabei durch zwei Distanzscheiben voneinander getrennt. Mit einem solchen Abrichtwerkzeug greifen die drei Abrichtrollen in drei benachbarte Schleifschneckengänge ein, so dass eine geringe Vergrösserung des Abrichthubes zu verzeichnen ist, jedoch eine wesentliche Hubverkürzung erreicht wird. Dieses Abrichtwerkzeug ist relativ aufwändig gefertigt, aber trotzdem ungeeignet für ein hochpräzises ses Profilieren. Damit können auch keine hochpräzisen Flankenprofile auf der Schleifschnecke hergestellt werden, was sich direkt negativ auf die Genauigkeit der herzustellenden Zahnrädern auswirkt.
Die Hauptproblematik vieler dieser verschiedenen Abrichttechniken besteht darin, dass sich im Raum immer zwei räumliche Wirkflächen auf der Schneckenflanke und auf dem Abrichtwerkzeug bewegen, und dabei sind diese Flächen sehr oft auch noch aus Teilflächen zusammengesetzt. Unter diesen räumlich bewegten Kontaktbedingungen entstehen oft die Geometrie bestimmende Kontaktpunkte, die nicht in der Achsschnittebene des Abrichtwerkzeugs liegen. Wenn dies besteht, dann ergibt sich sehr häufig auch bei sorgfältigster Auslegung des Abrichtprofils eine ungenügende Abrichtqualität und Schleifqualität.
Beim Wälzschleifen hat sich gezeigt, dass zum Abrichten von Schleifschnecken insbesondere die bekannte Vollprofilrolle aber auch die bekannte Satzprofilrolle vielfältig zum Einsatz kommt. Dabei werden diese Abrichtwerkzeuge jeweils separat für verschiedene Einsatzgebiete eingesetzt, wobei der gestreute oder handgesetzte Diamantbelag der Vollprofilrolle im galvanisch negativen Verfahren und der entsprechende Diamantbelag der Satzprofilrolle im galvanisch positiven Verfahren aufgebracht wird. Die einzuhaltende Genauigkeit der Satzprofilrollen erforderte bisher den Einsatz des galvanisch positiven Verfahren mit der Möglichkeit zur Nachbearbeitung.
In der Serienfertigung von Zahnrädern hat sich in der Praxis die Vollprofilrolle bisher bestens zum Profilieren von Schleifschnecken bewährt. Aufgrund der Berührung einer Vollprofilrolle über mehrere Schleifschneckengänge hinweg ist aber eine Korrektur einer Profil-Winkelabweichung nicht möglich.
Für andere Verzahnungsaufgaben mit erforderlichen Korrekturen der Profil-Winkelabweichung werden sehr oft auch sogenannte Satzprofilrollen zum Abrichten eingesetzt. Beide Abrichtwerkzeuge erfordern nur eine rotierende Abrichtspindel und beim Einsatz von Satzprofilrollen zusätzlich eine NC-Achse zum Schwenken dieser Abrichtspindel. Obwohl diese Satzprofilrolle die Produktivität der Vollprofilrolle nicht erreicht und auch nur zum Profilieren eines Schneckenganges geeignet ist, ist praktisch mit diesem Abrichtwerkzeug eine ausreichend grosse Schwenkbarkeit zur Symmetrierung von Profil-Winkelabweichungen als auch von Steigungsveränderungen zur symmetrischen Beeinflussung von diesen Profil-Winkelabweichungen möglich. Dementsprechend kann mit diesem Abrichtwerkzeug eine verfahrensbedingte Profil-Winkelabweichung von ca. einer Winkelminute sicher korrigiert werden, die in Summe dann auftritt, wenn beim Profilieren einer Schleifschnecke mit beispielsweise einem anfänglichen Aussendurchmesser von ca. 300 mm dieser sich dann durch eine Vielzahl von Abrichtungen während dem Schleifen eines Loses auf ca. 100 mm verringert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abrichtwerkzeug ausgehend von diesen bekannten Vollprofilrollen und Satzprofilrollen zu schaffen, mittels dem Schleifschnecken höchst produktiv, präzise und auch korrigierbar profiliert werden können. Weiterhin sollen diese rationell herstellbar sein und eine erhebliche Standzeiterhöhung des Abrichtwerkzeugs bewirken.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7 gelöst.
Erfindungsgemäss weist das Abrichtwerkzeug zwei bis vorzugsweise sechs koaxial zueinander angeordnete Profilen und einen metallischen Grundkörper auf, wobei alle Profilformen mit den Hartstoffpartikeln der Profilen durch ein Negativverfahren mit einer auf dem Grundkörper aufgebrachten Gussmasse erzeugt sind.
Das Abrichtwerkzeug wird mit dem an sich bekannten galvanischen Negativverfahren erzeugt. Die so entstandene hochgenaue Nickeldiamant-Matrix wird dann mittels einer Gussmasse auch als Kleber und/oder anderer giessbarer Werkstoffe mit dem Grundkörper verbunden und ergibt als Einheit das erfindungsgemässe Abrichtwerkzeug. Der Grundkörper mit der Gussmasse und der Nickeldiamant-Matrix kann ein- oder zweistückig ausgeführt werden.
Mit diesem Grundkörper und einer leichten, vibrationshemmenden und damit dämpfenden Gussmasse können im Arbeitseinsatz störende Schwingungen an der das Abrichtwerkzeug aufnehmenden, rotierenden Spindel stark reduziert bzw. sogar eliminiert werden.
Erfindungsgemäß bilden die koaxial zueinander angeordneten Profilen des Abrichtwerkzeugs wenigstens zwei unterschiedlich geformte Mantelflächen, denen je ein einteiliger metallischer Grundkörper zugeordnet ist, die koaxial aneinander befestigt sind. Dieses Abrichtwerkzeug besteht somit aus dem Grundkörper, der galvanisch erzeugten Nickeldiamant-Matrix und der Gussmasse, welche die Nickeldiamant- Matrix mit dem Grundkörper verbindet.
Mit diesem kompakten Aufbau des Abrichtwerkzeugs mit den von den Profilen aussenseitig gebildeten unterschiedlichen Mantelflächen werden Vorteile beider Abrichtwerkzeuge in verschiedener Hinsicht erzielt und dieses Abrichtwerkzeug kann sogar mit geringeren Herstellungskosten gefertigt werden.
Diese Mantelflächen der Profile sind kegelig, zylindrisch und/oder andersförmig und die Profilen einer jeweiligen Mantelfläche sind sehr vorteilhaft als sogenannte Satz- und Vollprofilrolle ausgebildet. Somit wird mit diesem Abrichtwerkzeug ein hochproduktives und höchstpräzises Profilieren von Schleifschnecken ermöglicht.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden bei dem Negativverfahren mit wenigstens einer Negativform mit komplementären Profilformen durch galvanisches Auftragen von Hartstoffpartikeln mittels Zentrifugalkraft in den Grund der komplementären Profilform der Negativform spezielle Hartstoffpartikel fixiert. Diese werden dann nach dem Entfernen der Negativform vorwiegend an den Aussenradien der Profilformen der entsprechenden Profilen verbleiben und den besonders verschleissbeaufschlagten Bereich des Abrichtwerkzeugs beim Profilieren der Schleifschnecken schützen und damit die Lebensdauer des Abrichtwerkzeugs insgesamt erhöhen.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile derselben wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine Ansicht mit teilweisem Längsschnitt eines Abrichtwerkzeugs als Stand der Technik;
Fig. 2: eine Ansicht mit teilweisem Längsschnitt eines weiteren Abrichtwerkzeugs als Stand der Technik;
Fig. 3: einen Längsschnitt mit teilweiser Ansicht eines erfindungsgemässen Abrichtwerkzeugs;
Fig. 3a: ein Detail A1 nach Fig. 3 als Schnitt von Profilen;
Fig. 3b: ein Detail A2 nach Fig. 3 als Schnitt von Profilen;
Fig. 4: einen Längsschnitt mit teilweiser Ansicht eines weiteren Abrichtwerkzeugs bzw. einer Schleifschnecke im Eingriff beim Profilieren;
Fig. 4a: ein Detail A3 als Schnitt des Eingriffes der einen Profilen des Abrichtwerkzeuges in der Schleifschnecke nach Fig. 4;
Fig. 4b: ein Detail als Schnitt des Eingriffes der andern Profilen des Abrichtwerkzeuges in der Schleifschnecke nach Fig. 4; und
Fig. 5: einen Längsschnitt mit teilweiser Ansicht des Abrichtwerkzeugs nach Fig. 4.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen je ein bekanntes Abrichtwerkzeug 6, 7, welches zum Profilieren der Flanken von abrichtbaren Schleifschnecken 1 dient, die ihrerseits zum Schleifen von entsprechend ausgebildeten Zahnrädern eingesetzt werden. Vorteilhaft sind solche Abrichtwerkzeuge 6, 7 für Zahnräder im Modulbereich von 0,15 bis 5 mm geeignet. Es sind jeweils die Rotationsachsen B2, die Bohrungen 8 sowie die beidseitig nabenförmig angeordneten Prüfbunde 9 dargestellt.
Bei den Abrichtwerkzeugen 6 und 7, welche als sogenannte Satzprofilrolle und Vollprofilrolle ausgebildet sind, werden durch Profilrillen die Profile 11.1, 11.2 bzw. 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 gebildet, deren Arbeitsflächen 13 bzw. 14 durch gegenüberliegende Flanken mit Kopf- und Fussbereich entstehen und die mit entsprechenden Hartstoffpartikeln 21, 22 bestückt sind.
Fig. 3 zeigt ein Abrichtwerkzeug 10, das mit in einer koaxialen Ausrichtung entlang der Achse B2 angeordneten Profilen 11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 versehen ist. Dabei sind diese Profile an ihrem Aussenumfang durch zwei Mantelflächen 23, 24 begrenzt, von denen die eine annähernd zylindrisch und die andere kegelig geformt ist. Diese kegelige Mantelfläche 24 verläuft dabei im Achsquerschnitt gesehen in einem Winkel δ zu der zylindrischen Mantelfläche 23. In Reihe angeordnet sind bei der kegeligen Mantel-fläche 24 bis zu vier Profilen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 mit je einer Arbeitsfläche 14 als Vollprofil und bei der zylindrischen Mantelfläche 23 zwei Profile 11.1, 11.2 mit je einer Arbeitsfläche 13 als Satzprofil.
Selbstverständlich könnte die Anzahl der Profile und damit die Arbeitsflächen 13 und 14 und/ oder die Form der Mantelflächen 23, 24 dieses Abrichtwerkzeugs 10 je nach Bedarf unterschiedlich ausgeführt sein. So könnte das Abrichtwerkzeug 10 im Rahmen der Erfindung auch nur drei koaxial zueinander angeordnete Profile 11.1, 11.2, 12.1 besitzen, wobei diese drei Profile durch eine Gussmasse 15 auf dem Grundkörper 19 getragen werden.
Erfindungsgemäss weist dieses Abrichtwerkzeug 10 mit den mehreren Profilen 11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 einen metallischen Grundkörper 19 mit den jeweilige Mantelflächen 23, 24 auf, wobei die Profilformen dieser Profile 11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 aus einer mittels Negativverfahren erzeugten, diamantdurchsetzten Nickelmatrix bestehen, welche durch die Gussmasse 15 mit dem Grundkörper 19 verbunden wird. Dabei erfolgt nach dem Aufbringen der diamantdurchsetzten Nickelmatrix auf die Negativform mittels Fliehkraft und dem präzisen Einlegen des Grundkörpers 19 das Einfüllen bzw. Ausgiessen der Gussmasse 15 in den Hohlraum.
Die Gussmasse 15 ist auf dem jeweiligen Grundkörper 19 aufgebracht. Es sind dabei beidseitig der Profile von der Gussmasse 15 gebildete ringförmige Ansätze 18 vorhanden, damit die Gussmasse beim Negativverfahren quasi zwischen die nicht dargestellte Negativform und dem Grundkörper 19 eingefüllt werden kann.
Der Grundkörper 19 ist ringförmig ausgebildet und weist einen äusseren Mantel auf, der von der Gussmasse 15 umhüllt ist. Sehr vorteilhaft ist der äussere Mantel 20 dieses Grundkörpers 19 zylindrisch ausgebildet und kann damit einfach hergestellt werden. Er könnte aber auch teilweise keglig, also beispielsweise parallel zur Mantelfläche 24, ausgebildet sein und eine oder mehrere ringförmige Ausnehmungen enthalten, in welche die Gussmasse eindringen würde und damit ein besserer Halt derselben gegeben wäre.
Die Gussmasse 15 besteht dabei aus einem Kunstharzgemisch mit mehreren geeigneten Bestandteilen, basierend beispielsweise auf Epoxidharz oder Polyurethanharz. Weiterhin können auch geeignete Klebestoffe zur Verwendung kommen. Diese Materialien besitzen generell eine wesentlich geringere Dichte und bessere Dämpfungseigenschaften als Metall. Damit kann gegenüber dem bekannten Positivverfahren und einer metallischen Ausbildung der verschiedenen Profile eine Gewichtsersparnis des Abrichtwerkzeugs 10 insgesamt von über 20% erzielt werden.
Sie ist ausserdem derart beschaffen, dass sie beim Abrichtprozess nicht schmelzt und resistent bleibt, auch wenn durch die Schleifreibung zwischen der äusseren diamanthaltigen Nickelschicht 22 und der Schleifschnecke 1 höhere Temperaturen auftreten.
Beim Werkzeugteil mit der kegeligen Mantelfläche 24 ist der Neigungswinkel δ der Arbeitsfläche 14 mit den im Querschnitt jeweils geformten Profilen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 so gewählt, dass die jeweilige Flanke jeder dieser Profilzähne, wie in Fig. 3a ersichtlich ist, bei einem vorgegebenen Eingriffswinkel α immer einen positiven Freiwinkel q> mit einer gedachten Senkrechten 25 zur Drehachse B2 des Abrichtwerkzeugs 10 bildet. Bei einem negativen Freiwinkel φ würde diese Flanke des Profils 12.3 gemäss Detail A1 quasi einen Schatten in der Negativform bilden und somit könnte mit diesem Negativverfahren dieses Profil nicht hergestellt werden. Dieser Freiwinkel φ sollte deshalb 2° bis 5° betragen.
Da ein solches Abrichtwerkzeug 10 auch als hochpräzises Werkzeug zum Feinprofilieren eingesetzt wird, ist dem Grundkörper 19 beidseitig je ein nabenförmiger Prüfbund 16 zur Rundlaufkontrolle des gespannten Werkzeuges 10 auf einer Abrichtspindel einer Schleifmaschine zugeordnet.
Fig. 3b zeigt ein Detail A2 gemäss Fig. 3, bei der diese Hartstoffbeschichtung bei der Arbeitsfläche 13 schematisch veranschaulicht ist, welche mit stochastisch verteilten Hartstoffpartikeln 22 in der Nickeldiamant- Matrix bestückt ist. Weiterhin sind Hartstoffpartikel 21 vorwiegend im Kopfbereich der Profile 11.1 und 11.2 über ihren Umfang fixiert. Diese Bestückung ist ebenso bei den Arbeitsflächen 14 der Profile 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 mit dem Vollprofil einsetzbar.
Erfindungsgemäss werden bei dem Negativverfahren in den Grund der komplementären Profilform der Negativform spezielle Hartstoffpartikel 21 fixiert (siehe Fig. 3b). Bei diesen speziellen Hartstoffpartikeln handelt es sich um synthetischen Diamant aus der Gasphase. Damit wird der besonders verschleissbeaufschlagte Kopfbereich des Abrichtwerkzeugs 10 beim Profilieren der Schleifschnecken 1 geschützt.
Die durch das Negativverfahren aufgetragenen Hartstoffpartikel 21 sind vorzugsweise mit einem Korndurchmesser im Bereich zwischen 90 und 600 µm dimensioniert und einer Aussenform vorzugsweise als Tetragon, Hexagon, Oktaeder oder Dodekaeder gebildet ausgestaltet. Es kann folglich die Standzeit des Abrichtwerkzeugs 10 insgesamt deutlich erhöht werden, weil diese Korndurchmesser im Vergleich zu bekannten Partikeln grösser sind. Bei der bisherigen Herstellung von Satzprofilrollen 6 im Positivverfahren können Hartstoffpartikel mit Korndurchmessern dieser Grössenordnung geometriebedingt nur mit sehr hohem Fertigungsaufwand hergestellt werden.
Sehr vorteilhaft wird anstelle von üblichen Hartstoffpartikeln ein spezieller Diamanttyp verwendet, welcher aufgrund seiner Morphologie und Tracht ein anderes Oberflächenbild der zu profilierenden keramischen Schleifschnecke bewirkt und folglich andere Eigenschaften an der Werkstückoberfläche der zu schleifenden Zahnrädern ausbildet. Im Unterschied zu üblichen Diamantkörnern werden durch diesen speziellen Diamanttyp die Oberflächen der Flanken der Schleifschnecke mit definierten Schliffbildern versehen. Es wird für diesen speziellen Diamanttyp ein Material aus einer Spezial Synthese Typ IIA verwendet.
Bei dem an sich bekannten Negativverfahren werden durch galvanisches Auftragen mittels Zentrifugalkraft Hartstoffpartikel 21, 22 und eine zusätzliche Nickelschicht in die komplementären Profilformen der Negativform befördert. Anschliessend wird der Grundkörper 19 zentrisch und in einer genauen axialen Position in die Negativform gestellt und es wird dann die zähflüssige Gussmasse 15 dazwischen geleert, so dass die komplementäre Profilform mit der Gussmasse 15 gefüllt wird. Sobald sich letztere verfestigt hat und mit dem Grundkörper 19 verbunden ist, wird die Negativform spanabhebend entfernt und es bleibt einzig der Grundkörper 19 und die verfestigte Gussmasse 15 mit den daran haftenden Hartstoffpartikeln 21, 22 in der diamantdurchsetzten Nickelmatrix und damit ist das Abrichtwerkzeug 10 fertiggestellt.
Durch die Herstellung des Abrichtwerkzeugs 10 mittels diesem Negativverfahren können Schwingungen während des Abrichtvorganges deutlich reduziert oder sogar auf ein Minimum gebracht werden, so dass ein folgendes Wälzschleifen unter Vermeidung von sogenannten Geisterfrequenzen weitgehend ermöglicht wird. Primär ergibt sich dies durch die Kombination dieses Grundkörpers 19 und der leichten Gussmasse 15 aus einem schwingungsdämpfenden Kunstharzgemisches.
Fig. 4 zeigt ein Abrichtwerkzeug 10', welches im Wesentlichen gleich wie dasjenige nach Fig. 3 ausgestaltet ist und daher nachfolgend die Unterschiede dargetan sind. Für die gleichen Bestandteile sind dieselben Bezugszeichen wie beim Abrichtwerkzeug 10 nach Fig. 3 verwendet.
Dieses Abrichtwerkzeug 10' ist in einer Schleifschnecke 1 im Eingriff, wobei die Arbeitsfläche 14 der Profile 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 mit dem Vollprofil im Eingriff ist, d.h. dass diese Profile jeweils mit beiden Flanken gleichzeitig profilieren.
Erfindungsgemäss ist dabei in dieser Fig. 4 die zweite Ausführungsform als zweistückiges Abrichtwerkzeug 10' dargestellt, im Unterschied zu derjenigen nach Fig. 3. Beide Ausführungsformen 10, 10' dieses jeweils neuen Abrichtwerkzeuges können ohne Verfahrensunterschiede für das gleiche Profilieren von Schleifschnecken 1 eingesetzt werden.
In Fig. 4a sind gemäss dem Detail A3 die Zahnlücken 2, 3, 4, 5 der Schleifschnecke 1 im Querschnitt gezeigt, wobei in der Zahnlücke 2 das Profil 12.1 (damit die gesamte Arbeitsfläche 14) sich im Eingriff mit der Schleifschnecke befindet. Die Profile 11.1, 11.2 der abgeschwenkten Arbeitsfläche 13 sind in den Zahnlücken 4 und 5 ausser Eingriff. Die Zahnlücke 3 ist dagegen frei von Profilen.
Lässt sich bei der Auslegung dieses Abrichtwerkzeuges 10, 10' in einem grafischen Kontrollbild erkennen, dass der nicht im Eingriff stehende Profilzahn des Profils 11.1 mit dem bei der Zahnlücke 4 vorhandenen Profilzahn der Schleifschnecke kollidiert, dann muss dieser Profilzahn des Profils 11.1 mit einem möglichst beidseitig ausreichenden gleichen Abstand zu den Flanken der nächsten Zahnlücke 5 der Schleifschnecke 1 eintauchen. Bei sehr kleinen Modulgrössen kann der Abstand zwischen den beiden Profilen 11.1 und 12.1 mehr als zwei Zahnlücken betragen. Begrenzend wirkt hierbei nur die Länge dieses Abrichtwerkzeugs 10, 10', die den erforderlichen Weg eines Abrichthubes bestimmt. Wird dagegen das Kontrollbild in Ordnung befunden, dann befindet sich das Profil11.1 möglichst im gleichen Abstand zu den Flanken der jeweiligen Zahnlücke. Das Satzprofil und das Vollprofil können nach bekannten Regeln der Verzahntechnik mathematisch und/ oder grafisch ausgelegt werden. Für den Neigungswinkel δ der kegeligen zu der zylindrischen Mantelfläche 23, 24 gilt deshalb ungefähr, dass der Winkel δ gleich dem Eingriffswinkel α abzüglich dem Freiwinkel φ entspricht.
In Fig. 4b ist als analoges Detail dargestellt, wenn die Profile 11.1, 11.2 der Arbeitsfläche 13 des Satzprofils mit der Schleifschnecke 1 in Eingriff stehen. Bei diesem profilierenden Abrichtwerkzeug 10' sind die Profile 11.1, 11.2 bei den gegeneinander zugekehrten Flanken in Eingriff und profilieren die Schleifschnecke 1 zwischen den Zahnlücken 4 und 5. Wenn bei einem Kontrollbild eine Kollision des Profils 12.1 mit den Flanken der Zahnlücke 2 bestehen würde, dann muss der zuvor grob ermittele Neigungswinkel δ in Grössen von +/- 1° verändert werden oder der Abstand zwischen den Profilen 11.1 und 12.1 wird nach obiger Ausführung vergrössert.
Beim Profilieren der Schleifschnecke 1 mit dem Abrichtwerkzeug 10' kommt zuerst der mit Abrichtdrehzahl rotierende Werkzeugteil mit den als Vollprofil ausgebildeten Profilen 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 zum Einsatz, wobei die im Achsschnitt entstehende Mantellinie seine kegeligen virtuellen Mantelfläche 24 parallel zur zylindrischen Schleifschnecke 1 eingeschwenkt wird. Ist die Vorprofilierung der Schleifschnecke 1 nach mehreren Abrichthüben beendet, dann erfolgt die gangweise Feinprofilierung der Schleifschnecke 1 mit dem als Satzprofil ausgebildeten Werkzeugteil.
Dazu muss die zylindrische Mantelfläche 23 mit den beiden Profilen11.1 und 11.2 ebenfalls parallel zur zylindrischen Schleifschnecke 1 mittels NC- Achse eingeschwenkt werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass sich die durch das Profilieren stetig verändernden Profilwinkel an der mit jedem Abrichtvorgang im Durchmesser kleiner werdenden Schleifschnecke durch eine einfach zu realisierende Schwenkbewegung des Abrichtwerkzeugs 10 bedarfsgerecht korrigiert werden können . Mit dem Einsatz dieses neuartigen Abrichtwerkzeuges 10, 10' wird damit relativ einfach ein hochproduktives und auch hochgenaues sowie korrigierbares Profilieren beim Wälzschleifen möglich.
Während der Eingriff der Profile 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 als Schruppwerkzeug für ein schnelles Profilieren des verschlissenen Schleifschneckenmaterials dient, kann mit den Profilen 11.1, 11.2 das geforderte SollProfil der einzelnen Schneckengänge sehr präzise und korrigierbar erzeugt werden.
Fig. 5 zeigt das Abrichtwerkzeug 10' aus Fig. 4, welches wie erwähnt zweistückig ausgebildet ist, bei dem die Profilformen der Profile 11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4 analog mittels Negativverfahren erzeugt werden. Das folgende Einbringen einer Gussmasse erfolgt ebenfalls in analoger Weise.
Im Rahmen der Erfindung können vorteilhafterweise bei diesem zweistückigen Abrichtwerkzeug 10' nicht nur die Grundkörper 19, 19', sondern auch die Gussmassen 15, 15' und die Hartstoffpartikel 21, 22 mit den diamantdurchsetzten Nickelmatrices generell zweistückig ausgeführt werden. Dabei kann die Negativform sowohl aus einem als auch aus zwei Stück bestehen.
Die Grundkörper 19', 19" sind dabei koaxial aneinander befestigt und sie sind vorteilhaft jeweils am äusseren Mantel 20 parallel zu der von den Profilen gebildeten Mantelflächen 23, 24 geformt. Vorzugsweise sind die Grundkörper 19, 19' durch eine Zentrierbohrung mit Freistich 17 und einen in diese passend eingreifenden Zentrierbund 16, die jeweils ringförmig sind, für die koaxiale Ausrichtung zueinander hochpräzis zentriert. Damit können diese Grundkörper 19, 19' in einem definierten Abstand eingepasst und zum Beispiel verschraubt werden. Die rotatorische Basisfläche 27 ist für diese Ausführungsform die Basisfläche für den Geometrieaufbau aller Profile 11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, wobei der Schnittpunkt 26 zwischen den beiden Mantelflächen 23, 24 in der unmittelbaren Nähe dieser Basisfläche 27 liegen sollte.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung dieses Abrichtwerkzeuges 10' kann darin bestehen, dass die zweistückigen Gussmassen 15, 15' und die Hartstoffpartikel 21, 22 mit den diamantdurchsetzten Nickelmatrices auch mit unterschiedlichen Gussmassen und Hartstoffpartikeln ausgeführt werden. Dazu werden das erste und zweite Stück des Abrichtwerkzeuges 10' gesondert als Einzelteile hergestellt und anschliessend verschraubt. Der Herstellaufwand erhöht sich damit, aber für beide Arbeitsflächen 13, 14 können bevorzugt optimierte Hartstoffpartikel 21, 22 und Gussmassen 15, 15' eingesetzt werden.
Somit könnten sie im Rahmen der Erfindung entweder als optimiertes Kombiwerkzeug oder separiert voneinander als einzelnes Werkzeug eingesetzt werden. Je nach Lebensdauer der Profile auf einem Grundkörper 19, 19' kann das eine oder andere Stück ausgewechselt werden.
Die Erfindung ist mit den oben erläuterten Ausführungsformen und - beispielen ausreichend dargetan. Sie könnte aber selbstverständlich noch durch andere Varianten erläutert werden.
Die Mantelflächen der Profile könnten kegelig, zylindrisch und/oder andersförmig und die Profile einer jeweiligen Mantelfläche als Satz- oder Vollprofilrolle ausgebildet sein. So könnten die koaxial zueinander angeordneten Profilen aussenseitig mehr als zwei unterschiedlich geformte Mantelflächen bilden, zum Beispiel eine zylindrische und zwei kegelige mit je einem unterschiedlichen Neigungswinkel δ, von denen die Profile der zylindrischen Mantelfläche als Satz- und die anderen als Vollprofilrollen ausgebildet sein könnten.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Schleifschnecke
2: erste Zahnlücke (gemäss Detail 3A)
3: zweite Zahnlücke (= Freilücke)
4: dritte Zahnlücke
5: vierte Zahnlücke
6: Satzprofilrolle
7: Vollprofilrolle
8: Bohrung
9: Prüfbund
10: Abrichtwerkzeug mit einstückigem Grundkörper
10': Abrichtwerkzeug mit zweistückigem Grundkörper
11.1: erstes Profil eines Satzprofils
11.2: zweites Profil eines Satzprofils
12.1: erstes Profil eines Vollprofils
12.2: zweites Profil eines Vollprofils
12.3: drittes Profil eines Vollprofils
12.4: viertes Profil eines Vollprofils
13: Arbeitsflächen Satzprofil
14: Arbeitsflächen Vollprofil
15: Gussmasse
15': Gussmasse
16: Zentrierbund
17: Zentrierbohrung mit Freistich
18: Ringförmiger Ansatz
19: Grundkörper
19': Grundkörper
19": Grundkörper
20: Mantelfläche, zylindrisch
20': Mantelfläche, keglig
21: Hartstoffpartikel
22: Hartstoffpartikel in Nickeldiamant- Matrix
23: Mantelfläche, zylindrisch
24: Mantelfläche, keglig
25: Senkrechte auf B2
26: Schnittpunkt zwischen den Mantelflächen 23 und 24
27: Basisfläche für den Geometrieaufbau beider Arbeitsflächen

B1: Rotationsachse der Schleifschnecke
B2: Rotationsachse des Abrichtwerkzeuges
m: Modul

α: Eingriffswinkel
δ: Neigungswinkel
φ: Freiwinkel

Claims

Abrichtwerkzeug, mit koaxial zueinander angeordneten Profilen (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) mit je einer im Achsquerschnitt kegeligen mit Arbeitsflächen (13, 14), die mit Hartstoffpartikeln (21, 22) versehen sind, wobei die Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) am Aussenumfang durch wenigstens eine Mantelfläche (23, 24) begrenzt sind, wobei die Profilformen mit den Hartstoffpartikeln (21, 22) der Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) durch ein Negativverfahren mit einer Gussmasse (15, 15') erzeugt sind, wobei
das Abrichtwerkzeug (10, 10') zwei bis vorzugsweise sechs koaxial zueinander angeordnete Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) und einen ein- bzw. zweiteiligen metallischen Grundkörper (19, 19', 19") für das gesamte Abrichtwerkzeug (10, 10') oder für eine jeweilige Mantelfläche (23, 24) aufweist, wobei die Profilformen durch das Negativverfahren mit der auf dem jeweiligen Grundkörper (19, 19', 19") aufgebrachten Gussmasse (15, 15') erzeugt sind, wobei die Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) aussenseitig zwei unterschiedlich geformte Mantelflächen (23, 24) bilden, von denen die Profile der einen als Satz- und die der anderen als Vollprofilrolle ausgebildet sind, wobei die Profile mit entsprechenden Arbeitsflächen (13, 14) versehen sind, wobei die eine Mantelfläche (23) zylindrisch mit vorzugsweise zwei Profilen (11.1, 11.2) und die andere Mantelfläche (24) kegelig mit zwei oder vorzugsweise vier Profilen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) ausgebildet sind, wobei benachbarte Arbeitsflächen (13, 14) der Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) zu einer Basisfläche (27) derart beabstandet sind, dass an einer zu profilierenden Schleifschnecke (1) mit mehreren definierten Zahnlücken (2, 3, 4, 5) immer die eine Zahnlücke (3) von den Arbeitsflächen (13,14) frei ist und dabei entweder die Satzprofile (11.1,11.2) oder die Vollprofile (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) in die restlichen Zahnlücken kollisionsfrei einschwenkbar sind.
Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
diese Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) als Satz- oder Vollprofilrolle und deren Mantelflächen (23, 24) jeweils kegelig, zylindrisch und/oder andersförmig ausgebildet sind.
Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
dass die koaxial zueinander angeordneten Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) aussenseitig wenigstens zwei unterschiedlich geformte Mantelflächen (23, 24) bilden, denen je ein einteiliger Grundkörper (19', 19"), die koaxial aneinander befestigt sind, oder denen ein einteiliger Grundkörper (19) für das gesamte Abrichtwerkzeug (10) zugeordnet ist.
Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die äusseren Mäntel (20, 20') des Grundkörpers (19, 19', 19") parallel zu der jeweiligen von den Profilen gebildeten Mantelflächen (23, 24) verlaufen.
Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der äussere Mantel (20) des Grundkörpers (19") zylindrisch ausgebildet ist und die Profilformen der Profile (11.1, 11.2) auf diesem durch die Negativform und die darin aufgebrachte Gussmasse (15) erzeugt sind.
Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den zwei unterschiedlich geformten Mantelflächen (23, 24) ein Neigungswinkel (δ) vorhanden ist, der so gewählt ist, dass die im Querschnitt als Profilzähne mit einem vorgegebenen Eingriffswinkel (α) gebildeten Profilen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4), welche die kegelige Mantelfläche (24) bilden, mit gedachten Senkrechten (25) zur Rotationsachse (B2) stets einen positiven Freiwinkel (φ) zur nächstgelegenen Flanke eines jeweiligen Profilzahnes aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Abrichtwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei dem Negativverfahren mit wenigstens einer Negativform mit komplementären Profilformen durch galvanisches Auftragen von Hartstoffpartikeln mittels Zentrifugalkraft in den Grund der komplementären Profilform der Negativform spezielle Hartstoffpartikel (22) fixiert werden, welche nach dem Entfernen der Negativform bei den Aussenradien der Profilformen der Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) verbleiben und den besonders verschleissbeaufschlagten Bereich des Abrichtwerkzeugs (10) beim Profilieren der Schleifschnecken schützen, wobei die Profilformen mit den Hartstoffpartikeln (21, 22) der Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) durch das Negativverfahren mit der auf dem jeweiligen Grundkörper (19, 19', 19") aufgebrachten Gussmasse (15, 15') erzeugt werden, wobei die Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) aussenseitig zwei unterschiedlich geformte Mantelflächen (23, 24) bilden, von denen die Profile der einen als Satz- und die der anderen als Vollprofilrolle ausgebildet sind, wobei die Profile mit entsprechenden Arbeitsflächen (13, 14) versehen sind, wobei die eine Mantelfläche (23) zylindrisch mit vorzugsweise zwei Profilen (11.1, 11.2) und die andere Mantelfläche (24) kegelig mit zwei oder vorzugsweise vier Profilen (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) ausgebildet sind, wobei benachbarte Arbeitsflächen (13, 14) der Profile (11.1, 11.2, 12.1, 12.2, 12.3, 12.4) zu einer Basisfläche (27) derart beabstandet sind, dass an einer zu profilierenden Schleifschnecke (1) mit mehreren definierten Zahnlücken (2, 3, 4, 5) immer die eine Zahnlücke (3) von den Arbeitsflächen (13,14) frei ist und dabei entweder die Satzprofile (11.1,11.2) oder die Vollprofile (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) in die restlichen Zahnlücken kollisionsfrei einschwenkbar sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Negativverfahren aufgetragenen Hartstoffpartikel mit gängigen Korndurchmessern dimensioniert und mit einer Aussenform vorzugsweise als Tetragon, Hexagon, Oktaeder und/oder als Dodekaeder gebildet sind.