Schneckengetriebe zum Antrieb der Arbeitsspindel von Zahnradbearbeitungsmaschinen und Teilköpfen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe zum Antrieb der Arbeits spindel, z. B. der #erkstückspindel oder der @@ erkzeugspindel, von Zahnradbearbeitungs maschinen. Das Getriebe ist auch verwendbar für den Antrieb der Arbeitsspindel von Teil köpfen, auf welchen sich z. B. das Werkstück befindet.
Der Zweck dieser Erfindung ist die Schaf fun- eines Schneckengetriebes, bei dem sowohl die Zahnflanken des Schneckenrades als auch die Schraubenflächen bildenden Zahnflanken der Schnecke durch Schleifen genau herge stellt und durch Messungen geprüft werden können. Ein derartiges Getriebe, z. B. zum Antrieb für die Arbeitsspindel von Zahnrad Wälzfräsmaschinen, Zahnradhobelmaschinen oder in Doppelanordnung zum Antrieb sowohl der Werkstück- als auch der Werkzeugspindel von Zahnradstossmaschinen nach dem Schneid verfahren verwendet, kann die Arbeitsgenauig keit dieser Maschinen gegenüber Maschinen mit der Verwendung von üblichen Schnecken getrieben verbessern.
Dasselbe kann auch von Teilköpfen gelten, die auf Universalfräs maschinen, angetrieben von der Spindel des Längstisches über Wechselräder und ein Schneckengetriebe, verwendet werden, um Schraubensteigungen an Werkstücken zu frä sen. Eine Genauigkeitssteigung der erzeugten Schraubenflächen kann dann auch hier er reicht werden. Schneckengetriebe für Zahnradbearbei tungsmaschinen und Teilköpfe, bestehend aus: 1. Geschliffener, geradflankiger Schnecke und gefrästem, gewöhnlichem Schneckenrad, 2. Schnecke mit Evolventenprofil im Stirn schnitt und Schneckenrad mit Evolventenver- zahnung, wobei diese beiden Elemente unter üblichen bzw. genormten Eingriffswinkeln (z. B. 20 oder 15 ) miteinander in Eingriff stehen, sind bekannt.
Das Schneckengetriebe nach der vorliegen den Erfindung zum Antrieb der Arbeitsspin del, z. B. der Werkstückspindel oder der Werk zeugspindel, von Zahnradbearbeitungsmaschi nen oder für Teilköpfe besteht aus einer Schnecke mit Evolventenprofil im Stirnschnitt und einem Schneckenrad mit Evolventenpro- fil im Stirnschnitt.
Das Schneckengetriebe nach der Erfindung ist dadurch gekennzeich net, dass nach dem Prinzip der Schrauben räder von Beale der Eingriffswinkel zwischen Schnecke und Schneckenrad gleich 0 bis höch stens 1 ist, dass die Summe aus dem Steigungs winkel der Schneckenverzahnung am Grund zylinder plus dem Steigungswinkel der Schnek- kenradverzahnung am Grundzylinder gleich dem Kreuzungswinkel der Achsen von Schnecke und Schneckenrad ist und dass das Eingriffsfeld für Linkslauf sowohl in einer andern Schneckenhälfte als auch in einer an dern Schneckenradhälfte liegt wie das Ein griffsfeld für Rechtslauf.
Die beigefügte Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert wird.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse der Schnecke und die Radebene des Schnecken rades, Fig. 2 einen Schnitt durch die Achse des Schneckenrades, Fig. 3 eine Aufsicht auf Schnecke und Schneckenrad mit Darstellung der Eingriffs felder.
Wie in der Folge näher beschrieben wird, ist der Einbau des dargestellten, nachstehend beschriebenen Getriebes in Zahnradbearbei tungsmaschinen einfacher als der Einbau übli cher Schneckengetriebe. Auch wird gezeigt werden, dass beim Serienbau von Zahnrad bearbeitungsmaschinen das hier beschriebene Schneckengetriebe eine Vorrathaltung an Schnecken und Schneckenrädern wie auch den leichten Austausch dieser Teile ermöglicht.
Von den bisherigen Schneckengetrieben für Zahnradbearbeitungsmaschinen sind hinsicht lich. der Schnecken mit geschliffener, gerad- flankiger Verzahnung und der Schnecken räder mit gefräster, gewöhnlicher Verzahnung folgende Nachteile bekannt: Das Schneckenrad besteht in der Regel aus Gusseisen oder Bronze; seine Zähne wer den im Wälzverfahren mit dem Schnecken fräser gefräst. Man muss sich mit Teilgenauig keiten und Zahnformen begnügen, wie sie das Wälzverfahren auf der eigens für diesen Zweck gebauten Maschine ergibt. Eine Prüf möglichkeit besteht nur für die Teilfehler, nicht aber für die Zahnformfehler.
Sehr problematisch ist auch die Prüfung und die Herstellung der Zahnform an der dem gefrästen Schneckenrad zugeordneten Schnecke. Diese Prüfung hat sich darauf zu erstrecken, ob die aus Regelschraubenflächen bestehenden Flanken der Schnecke denjenigen Regelschraubenflächen entsprechen, die man sich durch Schraubung der Schneiden jenes Schneckenfräsers entstanden denken kann, mit welchem das zugehörige Schneckenrad gefräst wird. Da es sich hierbei um offene, nichtab wickelbare Regelschraubenflächen handelt, ist ein Erfassen dieser Flächen durch Messung und das Angleichen der Schnecke an den Schneckenfräser schwierig.
Ausserdem nützt sich der Schneckenfräser ab, der Flanken durchmesser seiner Schneiden wird durch das Nachschärfen infolge des Hinterschliffes stän dig kleiner, so dass eine Vorrathaltung an Schnecken und Schneckenrädern nicht mög lich ist. In der Praxis wird so vorgegangen, dass der Schneckenfräser nach dem Fräsen des Schneckenrades in bezug auf den Flanken durchmesser und den Flankenwinkel gemessen wird. Nach den ermittelten Werten wird die zu dem eben gefrästen Schneckenrad gehörige Schnecke geschliffen. Es handelt sich bei diesem Vorgang um eine ausgesprochene Ein zelfertigung, die bei Serienbau unwirtschaft lich ist.
Ein weiterer Nachteil ist der hohe Arbeits aufwand, um bei der Montage der Maschine die Schnecke in die richtige Lage zum Schnek- kenrad zu bringen, das heisst in jene Lage, die vorher beim Fräsen die Schneiden des Fräsers eingenommen hatten. Diese Bedingungen zu erfüllen, sind drei Bestimmungsstücke einzu halten Der Achsenabstand zwischen Schnecke und Schneckenrad, der Kreuzungswinkel der Achsen, die Lage der Schneckenachse in der rich tigen Radebene des Schneckenrades.
Wird aber die Montage des Getriebes unter Nichteinhaltung eines der drei Bestimmungs stücke vorgenommen, so sind keine einwand freien Eingriffsverhältnisse gegeben, und die Folge davon sind Teilfehler am auf der ent sprechenden, mit dem Schneckengetriebe aus gerüsteten. Bearbeitungsmaschine wälzgefräs ten oder wälzgestossenen Zahnrad. Gelingt es, die Schnecke in die richtige Lage zum Sehnek- kenrad zu montieren, so arbeitet ein derartiges Schneckengetriebe einige Zeit, in den Grenzen der Genauigkeit des gefrästen Schneckenrades einwandfrei.
Da aber im neuen Zustande beim Gleiten der Schnecke in den ungehärteten Schneckenradzähnen das Gleiche eintritt wie beim üblichen Einlaufenlassen jedes normalen Schneckengetriebes, nämlich eine gewisse Ab nützung, bis die Schnecke bezüglich des Schneckenrades zum richtigen Tragen kommt, so bleibt die Teilgenauigkeit nicht so lange er halten, wie dies auf Grund des hohen Auf wandes und der verwendeten Sorgfalt eigent lich zu erwarten wäre. Die zwar geringe Ab nützung kann nicht gesetzmässig gesteuert werden, und es kommt vor, dass eine Maschine nach erfolgtem Einlaufen in der Teilgenauig keit besser, eine andere hingegen schlechter wird.
Für Schnecken mit Evolventenprofil im Stirnschnitt und Schneckenräder mit Evol- ventenverzahnung, die unter den üblichen ge normten Eingriffswinkeln miteinander in Eingriff stehen, zeigten die bisherigen Schnek- kengetriebe für Zahnradbearbeitungsmaschi nen folgende Nachteile: Wenn ein Evolventenschneckenrad mit einer Evolventenschnecke bei üblichem Ein griffswinkel unter gekreuzten Achsen in Ein griff steht, kann lediglich Punktberührung in den Zahnflanken erzielt werden. Der spezifi sche Flächendruck ist also gegenüber einem Schneckengetriebe mit Linienberührung, bei gleicher Belastung, erheblich höher.
Es stellt sieh, selbst bei gehärteten und geschliffenen Zähnen, nach kurzer Betriebsdauer eine erheb liche Abnützung und damit ein Teilfehler ein. Schneckengetriebe dieser Art haben daher trotz ihrer anfänglich hohen Genauigkeit untergeordnete Bedeutung.
Aus dem bisherigen ergibt sich, dass es nötig ist, ein Schneckengetriebe herzustellen, das hohe Genauigkeit aufweist und bei dem gleichzeitig die Zähne des Schneckenrades die Zähne der Schnecke entlang einer Linie be rühren, und zwar schon im Zustande, wo Schnecke und Schneckenrad noch neu sind und nicht, wie beim normalen Schneckengetriebe, erst nach erfolgtem Einlaufen.
Die Verwendung gefräster Schnecken räder, von denen ein Exemplar mit einem Summenteilfehler von 0 , 0', 20" bereits als hervorragend gut angesprochen wird, ist heute beim Bau von Zahnrad-Wälzfräs- und -Wälz- Stossmaschinen die Regel. Was sich beim Ar beiten einer Zahnradbearbeitungsmaschine in- ; nerhalb einer Schneckenumdrehung an unge setzmässiger Drehübertragung abspielt, hängt ausser vom Einzelteilfehler und Zahnform fehler des Schneckenrades sowie von der über einstimmung zwischen Wälzfräser (Schnecken- ; fräser), mit dem das Schneckenrad der Ma schine verzahnt wurde, und der zugehörigen, geschliffenen Schnecke, auch von der Sorgfalt der Montage ab.
Anderseits aber verlangt und erwartet man vom auf mit einem derartigen, Schneckengetriebe ausgerüsteten Zahnbearbei tungsmaschinen wälzgefrästen bzw. wälzge- stossenen Zahnrad Genauigkeiten, die nahe jenen flankengeschliffener, im Teilverfahren hergestellter Zahnräder liegen.
Durch das gezeichnete und nachstehend be schriebene Schneckengetriebe soll eine Ge nauigkeitssteigerung aller Zahnräder erreicht werden, welche auf entsprechenden, mit dem Getriebe ausgerüsteten Maschinen durch Span a,bhebung im Wälzverfahren erzeugt werden.
Es handelt sich gemäss Zeichnung um ein Schneckengetriebe, bestehend aus einer mög lichst genauen, also flankengeschliffenen Sehneche mit Evolventenprofil im Stirnschnitt und einem Schneckenrad, welches in vor liegendem Falle ein Schraubenzahnrad mit Evolventenprofil im Stirnschnitt ist. Die Ein griffsverhältnisse zwischen diesen beiden Ge triebeelementen lassen sich mit jenen verglei chen, welche Beale (Am. Mach. 1890) bereits für Schraubenräder mit gekreuzten Achsen beschrieben hat. Auch Schiegel behandelt diese Schraubenräder in seinem Buche ( Zahn räder , zweiter Teil, Räder mit schrägen Zäh nen, 2. Auflage, Verlag J. Springer, Berlin, 1923).
Die Gründe, aus denen Schiegel diese Räder als unpraktisch bezeichnet, nämlich grosse Beschneidung der Eingriffsfelder in folge notwendigen Unterschnittes, fallen weg, wenn das eine Schraubenrad wie im vorliegen den Fall zur Schnecke und das Schrauben räderpaar somit zum Schneckengetriebe wird. Die Eingriffsverhältnisse liegen dann, wie kinematische Untersuchungen des Erfinders ergeben haben, wesentlich günstiger, indem sich im Bereiche der Schneckenradzähnezahlen über 50, welche in der Hauptsache für den Antrieb von Werkstück- oderlund Werkzeug spindel in Zahnradbearbeitungsmaschinen und in Teilköpfen angewandt werden, die Ein griffsfelder, welche Rechtecke sind, mit einem Eck im Zentralpunkt berühren.
Die Konstruktion des Schneckengetriebes wird so vorgenommen, dass sich die Grund zylinder g2 und g1 (Erzeugungszylinder) der Evolvente von Schnecke und Schneckenrad be rühren. Der Berührungspunkt ist der Zentral punkt. Als Folge davon wird der Eingriffs winkel zwischen Schnecke und Schneckenrad gleich Null. Der Eingriff erfolgt, wie bei den Schraubenrädern von Beale, sowohl bei Rechts lauf als auch bei Linkslauf in der gleichen Ebene, nämlich in der gemeinsamen Tangen tialebene an die beiden Grundzylinder, welche durch den Zentralpunkt geht. In dieser Ebene liegen die rechteckigen Eingriffsfelder ea, e,,.
Damit Linienberührung zwischen Schnecken- und Schneckenradverzahnung eintritt, muss die Bedingung erfüllt sein, dass die Summe aus dem Steigungswinkel ss2 der Schneckenver zahnung am Grundzylinder g2 plus dem Stei gungswinkel f1 der Schneckenradverzahnung am Grundzylinder g1 gleich ist dem Kreu zungswinkel der Achsen von Schnecke und Schneckenrad. In der Praxis werden Schnecke und Schneckenrad meist unter einem Achsen- Kreuzungswinkel von 90 stehen, so dass hier die angeführten Steigungswinkel zu Komple mentärwinkeln werden.
Eine wertvolle Eigen schaft dieses Schneckengetriebes ist das Zer fallen des Eingriffsfeldes in zwei zentral symmetrisch zum Zentralpunkt liegende Recht ecke, so dass das Eingriffsfeld .für Links lauf b (Fig. 1) sowohl in einer andern Schneckenhälfte als auch Schneckenradhälfte liegt wie das Eingriffsfeld für Rechtslauf a. Diese Eigenschaft erlaubt es, entweder das Schneckenrad oder die Schnecke in der Mittel ebene rechtwinklig zur eigenen Achse in zwei Teile zu zerlegen, wie dies z.
B. bezüglich Zer legung des Schneckenrades bei Teilköpfen üblich ist, um den toten Gang auszuschalten. Während beim normalen Schneckenrad die Zerlegung desselben in der Radmittelebene und Drehen der Radhälften gegeneinander um einen kleinen Winkel eine Herabsetzung der tragenden Zahnflankenteile auf die Hälfte bewirkt, hat dies bei dem beschriebenen Schneckengetriebe keinen verminderten Ein griff zur Folge, da die Eingriffsfelder für Links- und Rechtslauf in der einen bzw. an dern Schneckenhälfte bzw. Schneckenrad hälfte liegen.
Gegenüber den bekannten Ausführungen bietet. das hier beschriebene Schneckengetriebe folgende Vorteile 1. Mit geringem Aufwand erreichbare Li nienberührung zwischen Schneckenradflanke und Schneckenflanke entlang einer Geraden, wobei im Bereiche hoher Schneckenradzähne zahlen eine Eingriffsdauer von drei erreichbar ist (drei Zähne sind ständig im Eingriff). Folge: Lange Lebensdauer und gute Überbrük- kung der Einzelteilfehler.
\?. Der entscheidenste Vorteil, den die An wendung des Prinzips der Beale'schen Schrau benräder auf das Schneckengetriebe bietet, besteht darin, dass die Zahnflanken des Schneckenrades nunmehr geschliffen und in ihrer Form (Kreisevolvente) und Teilung so genau hergestellt werden können, wie dies mit den heutigen Mitteln nur möglich ist. Sowohl der Summenteilfehler als auch der Einzelteil fehler des Schneckenrades hängen nur von der Güte der für die Herstellung der Verzahnung verwendeten Teilscheibe ab, die in der Ge nauigkeit bis zu 0 , 0', 04" für den Summen teilfehler und 0 , 0', 01" für den Einzelteil fehler angefertigt werden kann.
3. Die Zahnform am Schneckenrad und an der Schnecke kann mit üblichen Zahnflanken prüfgeräten geprüft werden. Das Schnecken- rad hat auf\ der ganzen Radbreite in jeder Radebene die gleiche Zahnform.
4. Einbaufehler bei der Montage sind leicht vermeidbar. Es brauchen nur die zwei Be stimmungSstücke: Achsenabstand und Achsen- kreuzungswinkel eingehalten zu werden. Hier bei kommt noch die bekannte Unempfindlich keit der Evolventenverzahnung gegenüber dem Achsenabstand zu Hilfe, so dass selbst verhält- nilmässig erhebliche Abweichungen vom theo retischen Achsenabstand sowohl nach oben als auch nach unten absolut ohne Einfluss auf die Funktion des Schneckengetriebes bleiben.
5. Schneckenrad und Schnecke haben dank des Evolventenprofils jedes für sich eine geo metrisch exakt und einfach festlegbare Zahn form. Für den Serienbau von Zahnradbearbei tungsmaschinen und Teilköpfen, wo für eine und dieselbe Serie der Achsenabstand im Schneckengetriebe konstant bleibt, ist es be deutungsvoll, dass bei Verwendung des be schriebenen Getriebes ein Vorrat an Schnecken und Schneckenrädern gehalten werden kann, da die Verzahnungsgrössen, welche die Mög lichkeit der Paarung bestimmen, wie Zahn stärke und Flankendurchmesser, unveränder lich sind.
Wenn in einer Zahnradbearbei tungsmaschine bisher eine Schnecke üblicher Bauart wegen Abnützung ausgetauscht wer den sollte, musste auch das Schneckenrad aus gebaut, nachgefräst und eine neue, dem eben bestehenden Zustand des Schneckenfräsers an gepasste Schnecke eingebaut werden, auch wenn das Schneckenrad an sich noch keine Abnützung erkennen liess.
Bei dem beschriebenen Schneckengetriebe kann jedoch in Serienmaschinen die Schnecke allein ausgetauscht werden.
6. Bei Verwendung des Schneckenrades des Getriebes zum Antrieb der Arbeitsspindel, also des wertvollsten Bestandteils der Zahn radbearbeitungsmaschine, kann es jetzt auch aus gehärtetem Stahl hergestellt werden, wo durch sieh dessen Lebensdauer gegenüber Busseisernen oder Bronzerädern um ein Viel faches verlängern lässt. Man kann jetzt so vor gehen, dass man eine eventuelle Abnützung lieber in die Schnecke verlegt, weil das Aus tauschen derselben leicht und billig ist. In der maximalen Grösse sind derartige, gehärtete und geschliffene Schneckenradverzahnungen lediglich durch die technischen Möglichkeiten begrenzt. Exakte Linienberührung zwischen den Zahnflanken der Schnecke und des Schnecken rades tritt dann ein, wenn der Eingriffs winkel genau null Grad ist. Es können aber Fälle eintreten, wo diese exakte Linienberüh rung unerwünscht ist, z.
B. dort, wo der theo retische Kreuzungswinkel der Achsen nicht genau eingehalten werden kann oder sich unter Belastung in kleinen Grenzen ändert. Als Folge davon würde das gefürchtete Tra gen der Schnecke in den äussern Radebenen des Schneckenrades auftreten. In diesem Falle lässt man den Eingriffswinkel sehr kleine -Werte bis maximal 1 annehmen. Man erhält dann angenäherte Linienberührung in den Flanken, so zwar, dass sich die Flanken mit einer geringen Balligkeit berühren. Man kann diese Massnahme etwa vergleichen mit dem, was man erreichen will durch Balligschaben oder Balligschleifen von Stirnradflanken in Kraftfahrzeuggetrieben; gemeint ist eine Bal- ligkeit in der Zahnrichtung.
Worm gear for driving the work spindle of gear processing machines and dividing heads. The present invention relates to a worm gear for driving the work spindle, for. B. the #erkstückspindel or the @@ toolspindel, of gear processing machines. The transmission can also be used to drive the work spindle of part heads on which z. B. the workpiece is located.
The purpose of this invention is the creation of a worm gear in which both the tooth flanks of the worm wheel and the tooth flanks of the worm which form the helical surfaces are precisely manufactured by grinding and can be checked by measurements. Such a transmission, e.g. B. used to drive the work spindle of gear hobbing machines, gear planers or in a double arrangement to drive both the workpiece and the tool spindles of gear shaping machines after the cutting process, the work accuracy of these machines can improve compared to machines with the use of conventional worm drives.
The same can also apply to dividing heads that are used on universal milling machines, driven by the spindle of the longitudinal table via change gears and a worm gear, to mill screw pitches on workpieces. An increase in the accuracy of the helical surfaces generated can then also be achieved here. Worm gear for gear processing machines and dividing heads, consisting of: 1. Ground, straight-flanked worm and milled, ordinary worm wheel, 2. Worm with involute profile in the face section and worm wheel with involute toothing, whereby these two elements are subject to normal or standardized pressure angles (e.g. B. 20 or 15) are in engagement with each other are known.
The worm gear according to the present invention for driving the work spindle del, z. B. the workpiece spindle or the work tool spindle, from gear processing machines or for dividing heads consists of a worm with an involute profile in the face section and a worm gear with an involute profile in the face section.
The worm gear according to the invention is characterized in that, according to the principle of the helical gears from Beale, the pressure angle between worm and worm gear is 0 to at most 1, that the sum of the pitch angle of the worm teeth on the basic cylinder plus the pitch angle of the worm - The gear toothing on the basic cylinder is equal to the intersection angle of the axes of the worm and worm wheel and that the field of action for counter-clockwise rotation is both in another half of the worm and in another half of the worm wheel, as is the field of action for clockwise rotation.
The attached drawing illustrates an embodiment of the invention, which is explained in the following description with reference to the drawing.
1 shows a section through the axis of the worm and the wheel plane of the worm wheel, FIG. 2 shows a section through the axis of the worm wheel, FIG. 3 shows a plan view of the worm and worm wheel showing the fields of engagement.
As will be described in more detail below, the installation of the illustrated, described below transmission in gear processing machines is easier than the installation of übli cher worm gear. It will also be shown that in the series production of gear processing machines, the worm gear described here enables worms and worm gears to be stored and these parts to be exchanged easily.
From the previous worm gears for gear processing machines are Lich. the worm with ground, straight-flanked toothing and the worm wheels with milled, ordinary toothing, the following disadvantages are known: The worm wheel is usually made of cast iron or bronze; its teeth are milled with the worm cutter using the generating process. You have to be content with partial accuracies and tooth shapes, such as those produced by the rolling process on the machine specially built for this purpose. A test option is only available for partial defects, but not for tooth form defects.
Checking and producing the tooth shape on the worm associated with the milled worm wheel is also very problematic. This test has to extend to whether the flanks of the worm consisting of regulating screw surfaces correspond to those regulating screw surfaces that can be imagined by screwing the cutting edges of that worm cutter with which the associated worm wheel is milled. Since these are open, non-developable regulating screw surfaces, it is difficult to detect these surfaces by measuring and aligning the worm with the worm cutter.
In addition, the worm cutter wears out, the flank diameter of its cutting edges is constantly smaller due to the re-sharpening as a result of the relief grinding, so that a stock of worms and worm gears is not possible, please include. In practice, the procedure is that the worm cutter is measured after milling the worm wheel with respect to the flank diameter and the flank angle. According to the determined values, the worm belonging to the worm wheel that has just been milled is ground. This process is a distinct one-off production that is uneconomical in series production.
Another disadvantage is the high workload to bring the worm into the correct position in relation to the worm wheel when assembling the machine, that is, in the position that the cutter's cutting edges had previously assumed during milling. To meet these conditions, there are three stipulations to be observed: the axis distance between worm and worm wheel, the intersection angle of the axes, the position of the worm axis in the correct gear plane of the worm wheel.
If, however, the assembly of the transmission is carried out in violation of one of the three determination pieces, there are no proper engagement conditions, and the consequence of this are partial errors on the corresponding, equipped with the worm gear. Machining machine hobbing or hobbing gear. If it is possible to mount the worm in the correct position in relation to the tendon wheel, such a worm gear works for some time within the limits of the accuracy of the milled worm wheel.
But since in the new state when the worm glides in the unhardened worm gear teeth, the same occurs as with the usual running-in of any normal worm gear, namely a certain amount of wear until the worm comes into its own with respect to the worm wheel, the partial accuracy does not last as long As would be expected due to the high level of effort and care taken. The low level of wear and tear cannot be controlled in accordance with the law, and it happens that one machine is better in terms of indexing accuracy after running in, while another becomes worse.
For worms with an involute profile in the face section and worm gears with involute gearing that mesh with one another at the usual standardized pressure angles, the previous worm gears for gear machining machines showed the following disadvantages: If an involute worm gear with an involute worm with the usual engagement angle under crossed axes is in a handle, only point contact can be achieved in the tooth flanks. The specific surface pressure is therefore considerably higher than that of a worm gear with linear contact with the same load.
You see, even with hardened and ground teeth, a considerable amount of wear and tear and thus a partial error after a short period of operation. Worm gears of this type are therefore of secondary importance despite their initially high accuracy.
From what has been said so far, it is necessary to produce a worm gear that has a high degree of accuracy and in which the teeth of the worm wheel are touching the teeth of the worm along a line, even when the worm and worm wheel are still new and not, as with normal worm gears, only after running in.
The use of milled worm gears, one of which with a total partial error of 0, 0 ', 20 "is already considered excellent, is now the rule in the construction of gear hobbing and hobbing machines. What happens when working of a gear processing machine takes place within one worm revolution at irregular rotation transmission, depends on the individual part error and tooth shape error of the worm wheel as well as on the agreement between the hob (worm; milling cutter) with which the worm wheel of the machine was toothed and the associated one , ground worm, also depends on the care of the assembly.
On the other hand, however, one demands and expects from the gear machining machines equipped with such a worm gear, hobbing or hobbing gear accuracies that are close to those of flank-ground gears produced in the partial process.
The worm gear drawn and described below is intended to increase the accuracy of all gears, which are generated on corresponding machines equipped with the gear unit by chip removal in the rolling process.
According to the drawing, it is a worm gear, consisting of an as accurate as possible, so flank-ground Sehneche with involute profile in the face section and a worm wheel, which in the present case is a helical gear with involute profile in the face section. The relationship between these two transmission elements can be compared with those that Beale (Am. Mach. 1890) has already described for helical gears with crossed axes. Schiegel also deals with these helical gears in his book (gear wheels, second part, wheels with inclined teeth, 2nd edition, Verlag J. Springer, Berlin, 1923).
The reasons why Schiegel describes these wheels as impractical, namely large cutting of the fields of action as a result of the necessary undercut, are omitted if the one helical gear as in the present case becomes a worm and the pair of helical wheels becomes a worm gear. As kinematic investigations by the inventor have shown, the meshing conditions are then significantly more favorable, in that in the area of the number of worm gear teeth above 50, which are mainly used for driving workpiece or tool spindles in gear processing machines and in partial heads, the areas of engagement, which are rectangles touch with a corner in the central point.
The worm gear is designed in such a way that the basic cylinders g2 and g1 (generating cylinders) of the involute of the worm and worm wheel touch each other. The point of contact is the central point. As a result, the pressure angle between worm and worm wheel is zero. The engagement takes place, as with the helical gears from Beale, both clockwise and counterclockwise in the same plane, namely in the common tangential plane on the two basic cylinders, which goes through the central point. The rectangular engagement fields ea, e ,, lie in this plane.
So that there is linear contact between the worm and worm gear teeth, the condition must be met that the sum of the helix angle ss2 of the worm gear teeth on the basic cylinder g2 plus the helix angle f1 of the worm gear teeth on the basic cylinder g1 is equal to the intersection angle of the axes of the worm and worm gear. In practice, the worm and worm wheel will usually be at an axis crossing angle of 90, so that here the specified lead angles become complementary angles.
A valuable property of this worm gear is the disintegration of the field of action in two rectangles that are centrally symmetrical to the central point, so that the field of action for counterclockwise rotation b (Fig. 1) lies in another half of the worm as well as the half of the worm wheel as the field of action for clockwise rotation a. This property allows either the worm wheel or the worm to be split into two parts in the central plane at right angles to its own axis, as z.
B. with respect to dismantling of the worm wheel is common with part heads to turn off the dead gear. While with the normal worm gear, the dismantling of the same in the wheel center plane and turning the wheel halves against each other by a small angle causes the load-bearing tooth flank parts to be reduced by half, this does not result in a diminished A handle in the worm gear described, since the fields of action for left and right rotation in one or on the other worm half or worm wheel half.
Compared to the known designs. the worm gear described here has the following advantages 1. With little effort achievable line contact between worm wheel flank and worm flank along a straight line, with high worm gear teeth numbers an engagement time of three is achievable (three teeth are constantly in mesh). Consequence: Long service life and good bridging of individual part errors.
\ ?. The most decisive advantage that the application of the principle of Beale's screw gears offers on the worm gear is that the tooth flanks of the worm wheel can now be ground and their shape (involute) and pitch can be produced as precisely as with the today's means is only possible. Both the total partial error and the individual part error of the worm wheel depend only on the quality of the indexing disk used for the production of the toothing, the accuracy of which is up to 0, 0 ', 04 "for the total partial error and 0, 0', 01 "Error can be made for the item.
3. The tooth shape on the worm wheel and on the worm can be checked with conventional tooth flank testing devices. The worm wheel has the same tooth shape over the entire wheel width in every wheel plane.
4. Installation errors during assembly can easily be avoided. Only the two determining pieces need to be adhered to: axis spacing and axis crossing angle. The well-known insensitivity of the involute toothing to the axial spacing comes into play here, so that even relatively considerable deviations from the theoretical axial spacing, both upwards and downwards, have absolutely no influence on the function of the worm gear.
5. Thanks to the involute profile, the worm wheel and worm each have a geometrically exact and easily definable tooth shape. For the series production of gear processing machines and dividing heads, where the axis distance in the worm gear remains constant for one and the same series, it is important that When using the gearbox described, a supply of worms and worm gears can be kept, since the gear sizes, which determine the possibility of pairing, such as tooth strength and pitch diameter, are unchangeable.
If a conventional worm had to be replaced due to wear and tear, the worm wheel had to be removed, re-milled and a new worm fitted to the existing condition of the worm milling cutter installed, even if the worm wheel itself was not yet worn revealed.
In the case of the worm gear described, however, the worm alone can be replaced in series machines.
6. When using the worm wheel of the gearbox to drive the work spindle, so the most valuable part of the gear wheel processing machine, it can now also be made of hardened steel, where by seeing its service life can be extended many times over bus iron or bronze wheels. You can now proceed in such a way that you prefer to relocate any wear and tear to the auger, because replacing it is easy and cheap. The maximum size of such hardened and ground worm gear teeth is only limited by the technical possibilities. Exact line contact between the tooth flanks of the worm and the worm wheel occurs when the pressure angle is exactly zero degrees. But there may be cases where this exact Linienberüh tion is undesirable, for.
B. where the theoretical crossing angle of the axes cannot be precisely adhered to or changes under load within small limits. As a result, the dreaded wear of the worm would occur in the outer gear planes of the worm wheel. In this case, the pressure angle can be assumed to be very small values up to a maximum of 1. Approximate line contact is then obtained in the flanks, so that the flanks touch with a slight crown. You can compare this measure with what you want to achieve by crowning or grinding spur gear flanks in motor vehicle transmissions; What is meant is a bulging in the tooth direction.