Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zerspanwerkzeugs aus ei nem Rohling. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Schleifschne cke mit einem Schnecken-Bezugsprofil, das (a) einen ersten Bezugsprofilabschnitt und (b) einen zweiten Bezugsprofilabschnitt aufweist.

Zerspanwerkzeuge, insbesondere Fräser, werden oft durch Schleifen hergestellt. Es ist dabei notwendig, zwei oder mehr Schleifbearbeitungen nacheinander durchzufüh ren. Zwar ermöglicht das, stets einen solchen Schleifprozess zu wählen, der die ent sprechende Schleifbearbeitungsaufgabe optimiert, nachteilig ist aber, dass entweder der Rohling mehrfach umgespannt werden muss oder aber das Werkzeug gewech selt werden muss. Beides ist unerwünscht, wenngleich unvermeidlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Nachteile im Stand der Technik zu ver mindern.

Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Zerspan werkzeugs an einem Rohling durch Wälzschleifen, wobei das Wälzschleifen vorzugs weise mittels einer Schleifschnecke erfolgt, die ein Schnecken-Bezugsprofil hat, und wobei das Schnecken-Bezugsprofil keine Spiegelsymmetrieebene hat.

Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine gattungsge mäße Schleifschnecke, bei der ein Differenzwinkel zwischen dem ersten Bezugspro filabschnitt und dem zweiten Bezugsprofilabschnitt mindestens 25°, insbesondere zu- mindest 30° beträgt und/oder bei der das Schnecken-Bezugsprofil keine Symme-trie- ebene hat und/oder zumindest ein Profilwinkel zumindest höchstens 25°, insbeson dere höchstens 20°, beträgt.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass eine Steigerung der Produktivität möglich ist.

Oft ist zudem eine Steigerung der Werkstückgüte, insbesondere des Rundlauf und/o der der Formgenauigkeit möglich. Das liegt insbesondere daran, dass die Umfangs schneiden des Fräswerkzeugs im Rahmen nur einer Schleifbehandlung mittels ge nau eines Schleifwerkzeugs bearbeitet werden kann, was eine bevorzugte Ausfüh rungsform der Erfindung darstellt. Insbesondere können alle Schneidkanten und Schneidzähne des Zerspanwerkzeugs mittels nur eines Schleifwerkzeugs, nämlich der Schleifschnecke, bearbeitet werden.

Vorteilhaft ist zudem, dass ein Nachschleifen verschlissener Zerspanwerkzeuge ebenfalls besonders einfach durchgeführt werden kann. Der Grund dafür ist, dass aus der Geometrie der Schleifschnecke für die Fierstellung des Zerspanwerkzeugs einfach eine Geometrie einer Nachschleif-Schleifschnecke abgeleitet werden kann, mittels der verschlissene Zerspanwerkzeuge nachgeschliffen werden können.

Vorteilhaft ist zudem, dass in der Regel eine höhere Produktqualität bei der Fierstel lung des Zerspanwerkzeugs erreichbar ist. Der Grund dafür ist, dass aufgrund der Si multanerzeugung der Schneiden des Zerspanwerkzeugs und der Rotation desselben ein besserer Rundlauf des Zerspanwerkzeugs hergestellt wird. Durch den Einsatz von Shiftstrategien können zudem an der Schleifschnecke auftretende Verschleißef fekte und die daraus resultierenden Formabweichungen des Zerspanwerkzeugs kompensiert beziehungsweise reduziert werden. Weiterhin sinkt die während des Schleifprozesses auftretende thermische Belastung des Zerspanwerkzeugs mit zu nehmender Schnittgeschwindigkeit, da eine Kopplung der Drehzahlen von Werkstück und Schleifwerkzeug vorliegt. Dies verbessert die Qualität (Eigenspannungen) des Zerspanwerkzeugs und kann somit dessen Standzeit beim späteren Einsatz erhö hen.

Ein weiterer Vorteil kann es sein, dass die Teilungsgenauigkeit der geschliffenen Werkstücke sehr hoch ist, wenn die Zähnezahl des Werkstücks kein Vielfaches der Gangzahl der Schnecke ist, was eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden die Bezeichnungen für das Schnecken-Bezugsprofil nach DIN ISO 21771 verwendet.

Unter einer Schleifschnecke wird ein Schleifwerkzeug verstanden, das zumindest ei nen helikal verlaufenden Schleifabschnitt besitzt.

Erläuterungen zu den in der Beschreibung verwendeten Begriffen finden sich bei spielsweise in Weck, M. und Neupert, B.: Exakte Berechnung der Zahnform schräg verzahnter Stirnräder, VDI-Z 125 (1983), Nr 17 (Sept. 1983), S. 653-656.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahren zum Herstellen eines Zerspanwerkzeugs aus einem Rohling durch Wälzschleifen, wobei das Wälzschleifen mittels einer Schleifschnecke erfolgt, die ein Schnecken-Bezugsprofil hat, wobei das Schnecken- Bezugsprofil einen ersten Bezugsprofilabschnitt und einen zweiten Bezugsprofilab schnitt aufweist und wobei ein Differenzwinkel zwischen dem ersten Bezugsprofilab schnitt und dem zweiten Bezugsprofilabschnitt zumindest 25°, insbesondere zumin dest 30° beträgt. Vorzugsweise hat dieses Schnecken-Bezugsprofil keine Spiegel symmetrieebene.

Das Schnecken-Bezugsprofil kann mehr als zwei Bezugsprofilabschnitte haben. In diesem Fall existieren vorzugsweise zumindest drei oder genau drei oder zumindest vier oder genau vier Bezugsprofilabschnitte, für die die eingegebene Beziehung gilt. Es können auch mehr als vier Bezugsprofilabschnitte vorhanden sein. Vorzugsweise sind weniger als acht Bezugsprofilabschnitte vorhanden. Die Bezugsprofilabschnitte verlaufen vorzugsweise linear, wobei Abweichungen von ± 2° möglich sind. Günstig ist es aber, wenn die Abweichung kleiner ist als ± 1 °. Vorzugsweise sind der erste Bezugsprofilabschnitt und der zweite Bezugsprofilabschnitt so ausgebildet, dass beim Herstellen des Zerspanwerkzeugs eine konvexe Zerspanwerkzeug-Flanke und eine konkave Zerspanwerkzeug-Flanke entstehen. Günstig ist es, wenn der erste Bezugsprofilflächenabschnitt unter einem ersten Profil winkel zu einer Normalen auf eine Kopflinie des Schnecken-Bezugsprofil verläuft und der zweite Bezugsprofilabschnitt unter einem zweiten Profilwinkel zur Normalen auf die Kopflinie verläuft. Vorzugsweise beträgt die Differenz der Beträge der Profilwinkel zumindest 20°, insbesondere zumindest 25°, besonders bevorzugt zumindest 30°.

Für die Profilwinkel gilt, dass sie im Intervall zwischen 0° und 90° liegen.

Vorzugsweise ist der zweite Bezugsprofilabschnitt so angeordnet, dass er beim Ein griff in den Rohling eine Spanfläche des Zerspanwerkzeugs erzeugt. Günstig ist es, wenn der zweite Profilwinkel höchstens 25°, insbesondere höchstens 20°beträgt. Es ergibt sich dann ein Hinterschnitt an der Spanfläche, die das Abfließen der Späne beim späteren Einsatz des Spanwerkzeugs erlaubt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat das Schnecken-Bezugsprofil eine Kopflinie und eine Profilbezugslinie, wobei ein Kopfhöhenabstand zwischen Kopflinie und Profilbezugslinie so klein ist, dass ein Werkzeug entsteht, dessen Spanfläche die Form einer Wälztrochoide hat. Beim Wälzschleifen entsteht im Grund des späteren Zerspanwerkzeugs eine Fläche, deren Gestalt durch eine Wälztrochoide beschrieben werden kann. Bei der Herstellung von Zahnrädern wird versucht, diesen Bereich möglichst klein zu halten, da er die mechanische Festigkeit des Zahnrads beeinträch tigt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Struktur sehr nützlich ist, wenn kein Zahnrad hergestellt werden soll, sondern ein Zerspanwerkzeug.

Die Profilbezugslinie ist diejenige Linie, bei der die Lückenweite gleich der Zahnlücke ist. Die Kopflinie ist die Linie maximalen Abstands zur Profilbezugslinie, die durch das Schnecken-Bezugsprofil läuft. Der Kopfhöhenabstand kann nicht negativ wer den, wohl aber null, was eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.

Vorzugsweise hat das Schnecken-Bezugsprofil einen Grund-Bezugsprofilabschnitt, dessen Abstand zur Kopflinie größer ist als der Abstand aller anderen Bezugsprofil abschnitte. Der Grund-Bezugsprofilabschnitt hat vorzugsweise einen Profilwinkel zur Normalen auf die Kopflinie, der höchstens 85° beträgt. In anderen Worten verläuft der Grund-Bezugsprofilabschnitt vorzugsweise im technischen Sinne im Wesentli chen parallel zur Profilbezugslinie.

Günstig ist es, wenn das Schnecken-Bezugsprofil (a) einen ersten Profilgang und (b) einen zweiten Profilgang aufweist, wobei der zweite Profilgang außermittig zum ersten Profilgang angeordnet ist, sodass ein ungleich geteiltes Zerspanwerkzeug ent steht. Unter dem Merkmal, dass der zweite Profilgang außermittig zum ersten Pro filgang angeordnet ist, wird - wenn genau zwei Profilgänge existieren - insbeson dere verstanden, dass ein Abstand vom ersten Profilgang zum zweiten Profilgang sich vom Abstand vom zweiten Profilgang zum ersten Profilgang unterscheidet. Wäh rend ein ungleich geteiltes Zerspanwerkzeug vorteilhaft ist, sind ungleich geteilte Zahnräder hochgradig unerwünscht, sodass Schnecken-Bezugsprofile mit zwei Pro filgängen aus der Zahnradherstellung nicht bekannt sind. Zwar können auch in der Zahnradherstellung zweigängige Schnecken eingesetzt werden, es haben jedoch alle Gänge dasselbe Bezugsprofil und die gleiche Teilung. Zudem werden zur Ver meidung der Ungleichteilung Gangzahlen eingesetzt, die kein Vielfaches der Zahn radzähnezahl abbilden.

Eine Zähnezahl Z des Zerspanwerkzeugs ist stets ein ganzzahliges Vielfaches der Gangzahl G. Vorzugsweise ist die Zähnezahl Z des entstehenden Zerspanwerk zeugs kleiner als 13, insbesondere kleiner als 10.

Günstig ist es, wenn das Schnecken-Bezugsprofil zudem (c) einen dritten Profilgang aufweist, wobei (d) die drei Profilgänge ungleich geteilt angeordnet sind. So entsteht ein ungleich geteiltes Zerspanwerkzeug. Unter dem Merkmal, dass die Profilgänge ungleich geteilt angeordnet sind, wird insbesondere verstanden, dass sich von den Abständen (i) erster Profilgang zu zweiter Profilgang, (ii) zweiter Profilgang zu dritter Profilgang und (iii) dritter Profilgang zu erster Profilgang zumindest zwei der Ab stände voneinander unterscheiden. Vorzugsweise unterscheiden sich die zwei Ab stände um zumindest 2%, insbesondere zumindest 5%.

Besonders günstig ist es, wenn das Schnecken-Bezugsprofil zudem (e) zumindest einen vierten Profilgang aufweist, wobei (d) die zumindest vier Profilgänge ungleich geteilt angeordnet sind. So entsteht ein ungleich geteiltes Zerspanwerkzeug. Unter dem Merkmal, dass die Profilgänge ungleich geteilt angeordnet sind, wird insbeson dere verstanden, dass sich von den Abständen (i) erster Profilgang zu zweiter Pro filgang, (ii) zweiter Profilgang zu dritter Profilgang, (iii) dritter Profilgang zu vierter Profilgang und (iv) vierter Profilgang zu erster Profilgang zumindest zwei der Ab stände, insbesondere zumindest drei der Abstände sich paarweise voneinander un terscheiden. Vorzugsweise unterscheiden sich die Abstände um zumindest 2%, ins besondere zumindest 5%.

Vorzugsweise ist der Profilverschiebungsfaktor höchstens so groß wie x*min. x*min ist der Profilverschiebungsfaktor bei der Unterschnittgrenze. Der Profilverschiebungsfak tor ist die Profilverschiebung geteilt durch den Normalmodul. Der Normalmodul m _n ist der Quotient aus der Normalteilung p _n und der Kreiszahl p. Die Profilverschiebung ist der Abstand der Profilbezugslinie vom Teilkreiszylinder. Der Teilkreiszylinder ist der jenige Zylinder, dessen Achse mit der Drehachse des Zerspanwerkzeugs zusam menfällt und dessen Durchmesser d gegeben ist durch d=(Z ^* m _n )A ^. Z ist die Zäh nezahl des Fräsers. m _n ist der Normalmodul l ist der Schrägungswinkel am Teil kreis.

Der Profilverschiebungsfaktor x*min bei der Unterschnittgrenze ist der Profilverschie bungsfaktor, bei dem am Fuß des Zerspanwerkzeugs ein Unterschnitt auftritt.

Vorzugsweise ist ein Werkzeugkopfhöhenfaktor h _ap o ^* kleiner als 0,7, insbesondere höchstens 0,5, besonders bevorzugt höchstens 0,3. Besonders günstig ist der Werk zeugkopfhöhenfaktor gleich null. Der Werkzeugkopfhöhenfaktor ist in der DIN 3960 vom März 1987 definiert.

Vorzugsweise hat das Schnecken-Bezugsprofil der erfindungsgemäßen Schleif schnecke eine der oben genannten Eigenschaften. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu tert. Dabei zeigt

Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Wälzschleifma schine mit einer erfindungsgemäßen Schleifschnecke zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 2a ein Schnecken-Bezugsprofil, das einen Profilgang aufweist, sowie einen

Querschnitt durch ein Zerspanwerkzeug, das mit einer Wälzschnecke her gestellt wurde, die dieses Schnecken-Bezugsprofil aufweist,

Figur 2b ein Schnecken-Bezugsprofil einer zweiten Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Schleifschnecke und im rechten Teilbild einen Querschnitt durch ein damit erzeugtes Zerspanwerkzeug, und

Figur 3 eine perspektivische Seitenansicht auf eine Schleifschnecke zum Erläu tern von mehrgängigen Schleifschnecken.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine 10 mit einer erfindungsge mäßen Schleifschnecke 12 zum Schleifen eines Rohlings 14, aus dem ein Zerspan werkzeug, im vorliegenden Fall in Form eines Fräsers, geschliffen wird. Der Prozess des Fiersteilens des Zerspanwerkzeugs aus dem Rohling 14 entspricht hinsichtlich der Kinematik dem Schleifprozess für Verzahnungen, unterscheidet sich jedoch grundlegend hinsichtlich der erzeugten Geometrie des Zerspanwerkzeugs.

Figur 2a zeigt ein Schnecken-Bezugsprofil 16 der Schleifschnecke 12 (vgl. Figur 1 ). Es ist zu erkennen, dass das Schnecken-Bezugsprofil 16 einen ersten Bezugsprofil abschnitt 18.1 und einen zweiten Bezugsprofilabschnitt 18.2 aufweist. Der erste Be zugsprofilabschnitt 18.1 verläuft unter einem ersten Profilwinkel a1 zu einer Norma len N auf eine Kopflinie K des Schnecken-Bezugsprofils 16. Der zweite Profilab schnitt 18.2 verläuft unter einem zweiten Profilwinkel a2 zur Normalen N. Im vorlie genden Fall gilt a1 = 68° und a2 = 88°. Das Schnecken-Bezugsprofil 16 hat im vorliegenden Fall mehr als einen Gang G. Im vorliegenden Fall beträgt G = 4. Im rechten Teilbild ist ein Zerspanwerkzeug 20 in Form eines Fräsers zu sehen. Eine Zähnezahl Z des Zerspanwerkzeugs 20 ist stets ein ganzzahliges Vielfaches der Gangzahl G. Im vorliegenden Fall kann das Schne cken-Bezugsprofil 16 damit auch eingängig (G = 1 ) oder zweigängig (G = 2) sein.

Eine Differenz Da der Profilwinkel beträgt im vorliegenden Fall Da = a2 - a1 = 20°.

Zwischen der Kopflinie K und der Profilbezugslinie P existiert ein Kopfhöhenab stand d. Dieser ist so klein, dass alle Spanflächen 22.1 , ... , 22. Z die Form einer Wälztrochoide haben. Insbesondere ist der Kopfhöhenabstand d so gewählt, dass die Spanflächen 22. i (i = 1 , ... , Z) konvex sind.

Es existieren Programme zum analytischen oder sumerischen Simulieren der resul tierenden Form des bearbeiteten Objekts in Abhängigkeit vom Schnecken-Be zugsprofil. Durch Variieren des Kopfhöhenabstands d wird derjenige Kopfhöhenab stand d ermittelt, für den die angegebene Forderung erfüllt ist.

Das Schnecken-Bezugsprofil 16 besitzt im vorliegenden Fall einen Grund-Bezugs- profilabschnitt 18.3, dessen Abstand zur Kopflinie größer ist als der Abstand aller an deren Bezugsprofilabschnitte. Ein Profilwinkel a3 beträgt vorzugsweise höchstens a = 88°. In diesem Fall kann die Freifläche des Zerspanwerkzeugs beim Wälzschleifen vollständig hergestellt werden.

Es ist aber gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, dass der Profilwinkel a3 zumindest a = 88° beträgt. In diesem Fall werden sehr kleine Frei winkel erzeugt, was beispielsweise bei Reibahlen erwünscht ist.

In dem in Figur 2a gezeigten Fall hat das Schnecken-Bezugsprofil vier Profilgänge, die jeweils gleichgeteilt angeordnet sind. In anderen Worten ist eine Länge PGangi des ersten Gangs gleich einer Länge pGang2 des zweiten Gangs und diese wiederum gleich einer Länge pGang3 des dritten Gangs. Existiert, wie im vorliegenden Fall, ein vierter Gang, so gilt für die Länge pGang4, dass diese so groß ist wie die Längen der anderen Gänge. ln anderen Worten gilt für jeden der i Gänge (i= 1 , ... g; g ist die Anzahl der Gänge) die Beziehung pGangj = PG/Q. In anderen Worten sind alle Profilgänge gleichgeteilt an geordnet, wobei PG die Gesamtlänge aller Gänge ist. In anderen Worten ist PG die Teilung der Schnecke, es ist nicht die gesamte Länge der Schnecke gemeint, die von der Anzahl an vollständigen„Umdrehungen“ der Gänge bestimmt wird. Mit dem ge geben Bezugsprofil können letztlich beliebig lange Schleifschnecken erzeugt werden, da der erste Gang nach einer Umdrehung wieder dort ansetzt, wo der vierte Gang aufhört. Dies gilt natürlich für alle Längenbezeichnungen in diesem und den vorheri- gen/folgenden Absätzen.

Figur 2b zeigt ein weiteres Schnecken-Bezugsprofil 16 mit vier Gängen, die ungleich geteilt angeordnet sind. Es ist zu erkennen, dass die Länge pGangi nicht dem G-ten Bruchteil der Gesamtlänge p _n des Schnecken-Bezugsprofils entspricht. Vielmehr gilt pGangi = 0,95 p _n. Dadurch resultiert ein ungleich geteiltes Zerspanwerkzeug 20, wie es im rechten Teilbild gezeigt wird. Ein Winkel ß zwischen zwei Schneidkanten des Zerspanwerkzeugs 20 ist dann ungleich dem Z-ten Teil von 360°. In anderen Worten gilt ß ungleich 360°/Z. Figur 3a zeigt eine Schleifschnecke 12 mit g = 4 Gängen. Figur 3b zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schleifschnecke 12 mit g = 1 Gang.

Bezugszeichenliste

10 Werkzeugmaschine

12 Schleifschnecke

14 Rohling

16 Schnecken-Bezugsprofil

20 Zerspanwerkzeug

22 Spanfläche G Gang

hapo ^* Werkzeugkopfhöhenfaktor

K Kopflinie

m _n Normalmodul

N Normal

P Profilbezugslinie

a Profilwinkel

l Schrägungswinkel am Teilkreis

D Differenz der Profilwinkelbeträge

d Kopfhöhenabstand p _n Gesamtlänge des Schnecken-Bezugsprofils x*min Profilverschiebungsfaktor

Z Zähnezahl