CH377174A - Verfahren zum kontinuierlichen Fräsen von Kegelrädern mit geraden Zähnen - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Fräsen von Kegelrädern mit geraden Zähnen

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CH377174A
CH377174A CH6383858A CH6383858A CH377174A CH 377174 A CH377174 A CH 377174A CH 6383858 A CH6383858 A CH 6383858A CH 6383858 A CH6383858 A CH 6383858A CH 377174 A CH377174 A CH 377174A
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circle
knives
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tooth
gear
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CH6383858A
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Apitz Gerhard
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Heidenreich & Harbeck Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/08Profiling
    • F16H55/0846Intersecting-shaft arrangement of the toothed members
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F23/00Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
    • B23F23/12Other devices, e.g. tool holders; Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F23/1293Workpiece heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F5/00Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
    • B23F5/20Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by milling
    • B23F5/205Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by milling with plural tools

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Description


  Verfahren zum kontinuierlichen Fräsen von Kegelrädern mit geraden Zähnen    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kon  tinuierlichen Fräsen, von Kegelrädern mit geraden  Zähnen, wobei die Schneiden der im Kreise bewegten  Werkzeuge das Profil der linken bzw. rechten Zahn  flanken eines gedachten, mit dem zu schneidenden  Rad kämmenden, als Planrad anzusehenden Gegen  rades darstellen und eine Wälzbewegung zwischen den  Werkzeugen und dein Werkstück stattfindet.  



  Kegelräder mit geraden Zähnen werden heute in  der Technik im umfangreichen Masse verwendet. Da  die Verzahnungszeit einen erheblichen Anteil der  Gesamtarbeitszeit des Rades ausmacht, hat man in  den letzten Jahren immer mehr versucht, die Verzah  nungszeit durch neue Bearbeitungsverfahren herab  zusetzen.  



  Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zu  schaffen, das kürzeste Arbeitszeit und genaue Her  stellung der Verzahnung garantiert.  



  <I>Stand der Technik</I>  Kegelräder mit geraden Zähnen werden heute  allgemein im Wälzteilverfahren durch Hobeln oder  Fräsen, im Schablonenteilverfahren durch Hobeln  oder im Räumteilverfahren hergestellt.  



  Das Hobeln im Schablonenteilverfahren benötigt  die höchste Arbeitszeit für das Verzahnen. und kommt  nur für grosse Räder (über<B>750</B> mm Durchmesser) mit  grossem Modul in Frage.  



  Beim Hobeln im Wälzteilverfahren sind auf dem  Wälzkörper zwei Stössel, die die Hobelstähle tragen, so  angebracht, dass bei hin und her gehender Bewegung  der Stössel die     Hobelstähle    zur Kegelspitze hin arbeiten,  damit der konische Zahnverlauf entsteht. Das Rad  ist auf dem Teilkopf befestigt. Die hin und her gehen  den Hobelstähle dringen zunächst in das volle Mate  rial des Radkörpers ein und stechen eine Zahnlücke  aus. Ist die volle Zahntiefe erreicht, dann kommt zu    der hin und her gehenden Bewegung der Hobelstähle  noch eine Bewegung des ganzen Wälzkörpers und des  Teilkopfes, damit das Zahnprofil ausgewälzt werden  kann. Ist das Zahnprofil ausgewälzt, dann wird der  ganze Wälzkörper zurückgezogen, damit die Hobel  stähle aus dem Radkörper herauskommen.

   Nun dreht  sich der Wälzkörper in seine Grundstellung zurück,  und der Teilkopf führt ebenfalls eine Rückdrehung  und gleichzeitig eine Teilbewegung aus, damit die  nächste Zahnlücke gehobelt werden kann. Es muss  also bei, dem Verzahnen des Kegelrades so oft ge  wälzt und geteilt werden, wie das Rad Zähne besitzt.  Dieses oftmalige Wälzen und Teilen bedeutet natür  lich einen erheblichen Zeitverlust.  



  Der Vorgang beim Wälzteilfräsen ist dem Vor  gang beim Wälzteilhobeln ähnlich, nur sind die Hobel  stähle durch Fräser ersetzt. Die Fräser führen aber  keine hin und her gehende, sondern nur eine Dreh  bewegung um ihre Achse aus. Dadurch ist der Zahn  grund nicht gerade wie beim Hobeln, sondern kon  kav. Es muss etwas tiefer gefräst werden, damit das  benötigte aktive Profil auf der ganzen Zahnbreite er  reicht wird. Die Fräser stechen zunächst auch eine  Zahnlücke vor, dann wird gewälzt. Nach dem Wälzen  werden die Fräser aus dem Radkörper herausgezogen,  und es erfolgen nun Rückdrehung in die Grundstel  lung und die Teilbewegung, damit die nächste Zahn  lücke bearbeitet werden kann.  



  Das Fräsen geht zwar bedeutend schneller als das  Hobeln, es muss aber ebenfalls so oft gewälzt und ge  teilt werden, wie das Rad Zähne hat. Diese Art des  Fräsens wird auch als Wälztauchfräsen bezeichnet.  



  Beim Räumteilverfahren wird ein rundes Räum  werkzeug verwendet, das ähnlich wie ein     Fräser    ar  beitet. Die Räummesser sind auf einem runden  Grundkörper ähnlich wie     Fräserzähne    angebracht.  Die     Vorschneidmesser    sind in ihrer Höhe verschie-      den, damit sie zunächst die Zahnlücke ausarbeiten.  Die dann folgenden Fertigschneidmesser schneiden  das Profil auf beiden Seiten einer Zahnlücke fertig.  Es wird hierbei nicht gewälzt. Da sich das Zahnprofil  längs der Zahnbreite laufend verändert, kann jedem  Fertigmesser nur ein ganz bestimmter Schnitt zu    geordnet werden. Jedes darauffolgende Fertigmesser  <B>3 Z,</B>  besitzt     ein    anderes Profil.

   Damit     nun    jedes Fertig  messer das ihm zugedachte Profil im Radkörper  schneiden kann, muss das Räumwerkzeug längs der  Zahnbreite beim Räumen geführt werden. Die Räum  messer sind schwierig herzustellen, weil die Schneid  seiten, dieser Messer genau das zu räumende Profil  besitzen müssen, das sich, wie erwähnt, von Messer  zu Messer ändert. Die Räumwerkzeuge sind also im  Preis sehr hoch.  



  Das Räumen selbst geht sehr schnell. Bei jeder  Umdrehung des Räumwerkzeuges ist eine Zahnlücke  fertig. Es wird hierbei nicht gewälzt, sondern: nur  geteilt. Es wird also so oft geteilt, wie das Rad Zähne  hat.  



  Die Schneidkanten der Hobelstähle und der Frä  ser sind gerade. Mit diesen geraden Schneidkanten  wird das     Zahnprofil    von Zahn zu Zahn im Teilver  fahren ausgewälzt. Die Schneidkanten der Räummes  ser haben Profilform. Die Zahnlücken werden im  Teilverfahren ohne Wälzen ausgeräumt.  



  <I>Technische Aufgabe</I>  Wie aus dem Stand der Technik hervorgeht wer  den alle genauen Kegelräder heute im     Wälzteilver-          fahren    oder im Räumteilverfahren hergestellt. Da das  Wälzen und Teilen von Zahn zu Zahn zeitraubend ist,  würde ein kontinuierliches Bearbeitungsverfahren, bei  dem nur einmal gewälzt wird und das Teilen fort  fällt, erhebliche Vorteile hinsichtlich der Arbeitszeit  bringen.  



  Die technische Aufgabe besteht nun darin, ein  kontinuierliches Verzahnungsverfahren für Kegel  räder mit geraden Zähnen, bei dem nur einmal<B>ge-</B>  wälzt wird und das Teilen fortfällt, zu finden.  



  Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden  Aufgabe besteht darin, dass ein dem Werkzeugträger  konzentrisch zugeordneter Kreis aussen oder innen  auf einem dem Planrad konzentrisch zugeordneten  Kreis abrollt und dass dabei die in einer oder mehre  ren Spiralen in einer Ebene auf dem Werkzeugträger  angeordneten geradlinigen Werkzeugschneiden in be-    zug auf das ruhend gedachte Werkstück Zykloiden  beschreiben, und dass infolge der Drehung des Werk  stückes diese Zykloiden so aneinandergereiht sind,  da die in Längsrichtung gerade oder ballige Flanken  linie eines Zahnes der herzustellenden Verzahnung  die Umhüllende aller dieser Zykloiden ist. Dieses Ver  fahren wird nachstehend anhand der Zeichnungen bei  spielsweise erläutert.  



  <B><I>1.</I></B><I> Erzeugung der Flankenlinien</I>  a) Erklärung des Verfahrens  Wenn in einem feststehenden Kreis K0 (Fig. 1)  ein Kreis K1, dessen Durchmesser gleich dem Radius  des Kreises KO ist, so abrollt, dass die Punkte 1, 2, 3  usf. des Kreises K1 der Reihe nach in die Punkte l',  2', 3' usf. des Kreises K0 zu liegen kommen, dann  durchläuft ein auf dem Kreis K1 liegender Punkt P  eine Hypozykloidenbahn 1'', 2'', 3'' usf. Diese Zy  kloidenbahn ist eine Gerade und stellt einen Durch  messer D des feststehenden Kreises K0 dar. Dabei  hat sich der Mittelpunkt M1 des Kreises K1, der durch  einen um den Mittelpunkt M0 drehenden Steg im Ab    stand M1M0 geführt wird, auf einer Kreisbahn vom  Radius M1M0 nach M1' bewegt.

   Man kann diesen  Vorgang auch folgendermassen wiedergeben: Rollt in  Fig. 2 der Kreis K1, dessen Durchmesser d1 gleich  dem Radius r. des Kreises K, ist, in dem zunächst  feststehend gedachten Kreis K0 so ab, dass die Punkte  1, 2, 3 usf. des Kreises K1 der Reihe nach in die  Punkte 1', 2', 3' usf. des Kreises K0 zu liegen kom  men, dann hat der Punkt P des Kreises K1 die Hypo  zykloide P, 1'', 2'' bis 6'' durchlaufen. Der Kreis K0)  stand still, der Steg<I>MM,</I> hat um den Mittelpunkt       M,    eine Rechtsdrehung um den Winkel<B>%</B> und der  Kreis     Ki    um seinen Mittelpunkt M, eine Linksdre  hung um den Winkel<B>p,</B> ausgeführt.

   Denkt man sich  ,ein unter dem Kreis     KO    liegendes     Papierbogensystem          Si    mit dem Kreis K, fest verbunden, dann hat auch  dieses System<B>S,</B> keine Bewegung ausgeführt.  



  Blockiert man nun dieses ganze Gebilde, so     dass     sich die einzelnen Glieder untereinander nicht verdre  hen     können"und    dreht es insgesamt um den Mittelpunkt       MO    um den Winkel<B>990</B>     links-herum    zurück, dann haben  dabei der Steg     M,M,    des Kreises K, und das System       S,    eine Linksdrehung um den Winkel     -(p.    um den  Mittelpunkt     M,    ausgeführt.

   Die Einzel- und Gesamt  bewegungen ergeben sich wie folgt:       C,   <B>C</B>  
EMI0002.0019     
  
    Glied: <SEP> <B>1.</B> <SEP> Bewegung <SEP> <B>+</B> <SEP> 2. <SEP> Bewegung <SEP> Gesamtbewegung
<tb>  Steg <SEP> <I>MM,</I> <SEP> <B>+ <SEP> (PO <SEP> + <SEP> wo) <SEP> 0</B>
<tb>  Kreis <SEP> Ki <SEP> <B>-911 <SEP> + <SEP> 0</B>
<tb>  Kreis <SEP> K, <SEP> <B>0 <SEP> + <SEP> (P0)</B>
<tb>  System <SEP> <B>Si <SEP> 0 <SEP> + <SEP> Cp <SEP> 0)</B>       Wenn sich also der Kreis     Ki    um seinen feststehenden  Mittelpunkt M, um den Winkel<B>-(f,</B> nach links und  der Kreis     KO    mit dem System     S,    um ihren fest-    stehenden Mittelpunkt     M"    um den Winkel     -9"     nach links gedreht haben,

   dann hat ein im Punkt P  auf dem Kreis     KI    befestigter Bleistift auf System     Si         die Hypozykloide -6'M0 gezeichnet. Der Steg M1M0  hat dabei keine Drehung um den Mittelpunkt     MO     ausgeführt. Der Vorgang sei nochmals an Hand der  Fie. 3 betrachtet. Drehen sich der Kreis K1 um seinen  Mittelpunkt M1 um den Winkel p1 nach links und  der Kreis     KO    um seinen Mittelpunkt     M,    um den     Win-          kel'("()    nach links, dann hat ein im Punkt P auf dem  Kreis K1 befestigter Bleistift auf ein System S1 das  Hypozykloidenstück 1'1 gezeichnet.

   Bei jeder weite  ren Drehung des Kreises, K1 um den Winkel p1 und  des Kreises K0 um den Winkel p0 wird ein weiteres  Stück der Zykloide beschrieben. Hat sich der     Kreis-          K1    sechsmal um den Winkel p1 also um 180  und  der Kreis K, sechsmal. um den Winkel     990    insgesamt  um 90  gedreht, dann ist die Zykloide 6'M0 entstan  den, die als Gerade erscheint. In den einzelnen Lagen  schneiden sich der Kreis     K,    und die Gerade, auf der  das Stück l', 1 bzw. 21, 2 usf. liegt, in den Punkten 1  bis<B>6.</B>  



  Errichtet man in diesen Schnittpunkten jeweils  das Lot auf dieser Geraden, dann entsteht ein Strah  lenbüschel. Sämtliche Strahlen dieses Büschels schnei  den sich im Punkt P, der als gemeinsamer Pol dieses  Büschels angesehen werden kann. Der Krümmungs  mittelpunkt für die jeweils auf der geraden Zykloide  gekennzeichneten Punkte<B>1</B> bis<B>6</B> liegt auf dem zu  geordneten Strahl im Unendlichen.  



  Wenn der Punkt P als Pol des Strahlenbüschels  betrachtet wird, dann kann man um diesen Pol einen  Kreis K., ziehen und auf der Kreisfläche von, K 2 in  den Punkten V', 2", Y' usf. Werkzeuge befestigen,  wie es Fig. 4 zeigt.  



  Dreht sich nun die Kreisfläche von<U>K.,</U> mit den.  darauf befestigten Werkzeugen um den Pol P mit der  Winkelgeschwindigkeit W2 linksherum und der Kreis       KO    um seinen Mittelpunkt     MO    mit der zugeordneten  Winkelgeschwindigkeit W, ebenfalls linksherum,dann  durchlaufen die auf der Kreisfläche von K2 befestig  ten Werkzeuge die um den Pol P gestrichelt gezeich  neten Kreise, die die gerade Zykloide in den Schnitt  punkten 1, 2, 3 usf. berühren. Die Werkzeuge schnei  den also diese Gerade in den Schnittpunkten aus, wie  es durch die gestrichelt markierten Werkzeuge an  gedeutet ist.  



  Betrachtet man nun alle von den Werkzeugen aus  geführten Schnitte zusammen, dann ergibt sich Fig. 5,  das heisst, die insgesamt ausgeführte Schnittlinie ist  eine Zusammensetzung aus einzelnen Segmenten mit  den Mittelpunkten P1, P2, usf., und die gerade Zy  kloide ist die Umhüllende aller Segmente.  



  In Wirklichkeit ist aber zur Ausbildung der Flan  kenlinie eines Geradzahnkegelrades nicht die ganze  gerade Zykloide von P bis 6 (Fig. 5) nötig, sondern  es wird dazu nur ein Stück dieser Zykloide benutzt,  wie es Fig. 6 zeigt. Dementsprechend braucht auch  nur dieses gewählte Stück der Flankenlinie von den  Werkzeugen bearbeitet zu werden. Dadurch lässt sich  eine Vielzahl von, Messern auf der Kreisfläche von K2  anbringen, und die geschnittenen Segmentstücke rük      ken näher aneinander, so dass die gesamte Schnitt  linie. praktisch der Geraden sehr nahe kommt. Einen  ähnlichen Vorgang findet man auch beim Wälzfräsen  von Stirnrädern mit einem Wälzfräser.  



  Dreht sich das Radsystem S1 (Fig. 6) um den  Winkel pt um seinen Mittelpunkt M0 rechtsherum,  dann hat das Werkzeug in der gleichen Zeit um sei  nen Mittelpunkt P eine     Linksdrehung    um den Winkel  T2 ausgeführt. Das Radsystem     S,    hat sich also um  eine Teilung weiterbewegt, so dass die gestrichelt ge  zeichnete zweite Messerreihe die nächste Zahnlücke  ausarbeiten kann. Die Messerreihen (Schneidkanten  reihen) verlaufen je längs einer Spirale.  



  Durch die Vielzahl, der Messer liegen die Schnitt  bogen (Fig. 7) dicht hintereinander, und man hat es  in der Hand, die Messer, die gerade Schneidkanten  aufweisen, die in einer Ebene auf dem Messerträger  angeordnet sind, so zu verteilen, dass eine sauber ge  schnittene Flankenlinie entsteht.  



  In Fig. 5 und 7 sind die Schnittbogen der Ein  fachheit halber als- Kreisbogen gezeichnet. Die Mes  ser, die auf der Kreisfläche von K , befestigt sind,  durchlaufen bei der Drehung dieser Kreisfläche<B>um</B>  ihren Pol P ' Kreise, die zentrisch zum Pol P liegen.  <B>Im</B> System     S,    schneiden diese Messer aber, da sich  System S, ja ebenfalls dreht, Zykloiden nach Fig. 8  oder Fig. 9, je nach der Drehrichtung des Systems S1  und des Werkzeuges K..  



  Die geschnittene     Flankenlinie    ist also nicht eine  Zusammensetzung aus Kreisbogen, wie es in Fig. 5  und<B>7</B> aus zeichnerischen Gründen der Einfachheit  halber dargestellt ist, sondern eine Zusammensetzung  von Zykloidenbogen der Fig. 8 oder 9, je nach der  gewählten Drehrichtung.  



  Bisher ist die Ausbildung der Flankenlinien von  einer Zahnflanke (der linken oder rechten) gezeigt  worden, Sollen. aber beide Flanken, die linke und die  rechte, gleichzeitig geschnitten werden, dann sind  dazu zwei Messerköpfe, wie z. B. Fig. 10 zeigt, not  wendig..  



  Da in Fig. 10 die Drehrichtung W2 der Messer  köpfe K2 und K 2 1 die gleiche (links) und die Dreh  richtung Wo des Systems<B>S,</B> entgegengesetzt ist, wer  den die Flankenlinien der linken, und rechten Flanken  .der Zähne des Systems S, aus Zykloidenbegen nach  der Zykloide der Fig. 8 zusammengesetzt. Kehrt man  aber, wie in.

   Fig. 11, die Drehrichtung des Messer  kopfes K2' um, so dass sich dieser um seinen Mittel  punkt P' ebenfalls rechtsherum wie System S1 und M0  dreht, dann werden     die    Flankenlinien der linken  Flanke, die von den Messern, des Messerkopfes K 2  geschnitten werden, aus Bogen der Zykloide nach       Fig.   <B>8</B> und die Flankenlinien der rechten Flanke, die  die Messer des Messerkopfes K     2/    schneiden, aus  Bogen der     Zyklolde    nach     Fig.   <B>9</B> gebildet.  



  Praktisch hat dieses auf die Ausbildung der Flan  ken keinen     Einfluss,    da man die Schnitte durch ent  sprechende Anzahl von Messern genügend dicht       nebeneinanderlegen    kann und die Krümmungen bei  der     Zykl'oiden    nicht wesentlich unterschiedlich sind.      Gemäss Fig. 10 und 11 wird in zwei Zahnlücken  gleichzeitig geschnitten. Man kann aber auch in einer  Zahnlücke die linke und rechte Flanke gleichzeitig  bearbeiten, wie es Fig. 12 zeigt. Die Messer drehen  sich dann, wie in Fig. 11, im entgegengesetzten Sinne,  und' die Flankenlinien sind aus Bogen verschiedener  Zykloiden erzeugt.  



  <B>b)</B> Abweichung der Flankenlinien von der Geraden  (ballige Ausführung)  Damit sich Herstellungs- und Einbaufehler und  der Härteverzug beim Lauf der Räder nicht voll aus  wirken können, werden die, Flankenlinien häufig  ballig ausgeführt, das heisst sie sind keine genauen  Geraden, sondern weichen von dieser um gewünschte  Beträge ab.  



  Auch diese ballig ausgeführten Flankenlinien las  sen sich nach dem erfindungsgemässen Verfahren her  stellen.  



  Man braucht, wie es Fig. 13 zeigt, nur einige der  ersten und letzten Messer einer Messerreihe nach  aussen zu versetzen. In Fig. 13 zeigen die ausgezoge  nen Messer die normale Lage derselben, die gestri  chelt gezeichneten Messer die versetzte Lage, die dann  ballig ausgeführte Flankenlinien ergibt. Die mittleren  Messer bleiben dabei in ihrer normalen Lage.  



  Es entsteht dann eine ballige Flanke, wie in  Fig. 14 gezeigt ist. Die Grösse der Balligkeit kann be  stimmt werden, und die dazu notwendige Messerlage  lässt sich einfach im voraus berechnen.  



  <B>e)</B> Ausbildung der Zähne und Stellung der     Messer-          köpfe     Die Zähne können nach Fig. 15 mit konstanter  Zahnhöhe ausgeführt werden. Die Messerköpfe liegen  dann parallel zur Planradebene und erzeugen in den  Teilkegeln den angenommenen Eingriffswinkel, z. B.  200. Da die Zähne am inneren Durchmesser aber  ziemlich spitz oder überspitzt ausfallen, wird man  Stumpfzähne, also Zähne mit verminderter Zahnhöhe,  ausbilden müssen.  



  Allgemein werden die Zähne nach Fig. 16 mit  nach innen abnehmender Zahnhöhe hergestellt. Diese  Zähne können mit normaler Zahnhöhe ausgeführt  werden, und es ergibt sich ein gutes Aussehen dersel  ben. Die Messerköpfe liegen dann zur Planradebene,  um den Fusswinkel öf geneigt, und ein angenomme  ner     Eingriffswinkel,    z. B.     2011,    wird hier in den Fuss  kegeln hergestellt. In den Teilkegeln stellen sich an  dere Eingriffswinkel ein, die bei Rad und Gegenrad  gleich gross sind, wenn die Fusswinkel der Räder  gleich sind. Sind diese bei Rad und Gegenrad nicht  gleich gross, wie es bei korrigierten Rädern der Fall  ist, dann ergeben sich in den Eingriffswinkeln Ab  weichungen, die aber so gering sind, dass sie prak  tisch vernachlässigt werden können.

   Durch die  Schwenkung der Messerköpfe um den Fusswinkel öf  zur Planradebene entstehen Zahnflanken, die auch  in Richtung der Zahnhöhe eine geringe Balligkeit auf  weisen, die erwünscht ist.    d) Planrad, Planradzähnezahl und Ausbildung der  Messer  Jede Kegelradverzahnung wird auf ein Planrad  bezogen, das heisst in diesem Planrad müssen sich die  Flankenlinien und die Teilungen von Rad und Gegen  rad decken. Die Planradzähnezahl Zp bestimmt sich zu:  
EMI0004.0004     
    worin  
EMI0004.0005     
  
     Die Werte  
EMI0004.0006     
    ergeben aber nur in ganz wenigen Fällen eine ganze  Zahl. In den meisten Fällen entstehen Dezimalzahlen,  das heisst in den meisten Fällen ist die Planradzähne  zahl eine dezimale Zahl. Diese Planradzähnezahl hat  auf die Ausbildung des Werkzeuges hier keinen Ein  fluss, denn, wie z.

   B. aus Fig. 6 hervorgeht, werden  die Messerreihen auf der Kreisfläche von K2 im Tei  lungsabstand gelegt. Wenn sich der Radkörper<B>S,</B>  um den Winkel 99 t um seinen Mittelpunkt M, dreht,  hat er sich um eine Teilung weiterbewegt. Während  dieser Zeit hat nach Fig. 6 aber der Messerkopf eine  Drehung um<B>1800</B> ausgeführt, und die eine Messer  reihe hat dabei die Flankenlinie eines Zahnes geschnit  ten. Nun beginnt aber die zweite gestrichelt gezeichnete  Messerreihe eine andere Flankenlinie an einem anderen  Zahn, der um eine Teilung vom ersten entfernt liegt,  zu bearbeiten.  



  Das, Werkzeug ist also nicht an die Planrad  zähnezahl gebunden, sondern lediglich von der Tei  lung abhängig.  



  Man kann daher mit einem für eine bestimmte  Teilung festgelegten Werkzeug eine Vielzahl von  Rädern mit verschiedenen Zähnezahlen schneiden.  In den jeweils angesetzten Messerreihen können auch  die ersten 1, 2 oder 3 Messer als Vorschneider aus  gebildet werden.  



  2. Das Auswälzen des Zahnprofils  In. Abschnitt<B>1.</B> wurde nur die Erzeugung der  Flankenlinien längs der Zahnbreite behandelt. Da  mit ist aber das Zahnprofil (Oktoide) noch nicht gebil  det. Damit das Zahnprofil entsteht,     muss    der Wälz  körper W mit den darauf befestigten Messerköpfen  noch eine zusätzliche     Wälzb#ewegung    um die     Wälz-          körperachse   <B>A</B>     (Fig.   <B>17)</B> ausführen.     In        Fig.    17a ist das  Rad R im Schnitt gezeichnet, und die Lage des Mes  serkopfes und des Wälzkörpers angedeutet.

       Fig.   <B>17b</B>  zeigt den Wälzweg zum     Auswälzen    der linken Flanke  eines Zahnes. Derselbe     Wälzweg    ist in versetzter Lage  für die rechte Flanke notwendig. Aus beiden ergibt  sich der gesamte     Wälzweg.         In Fig. 18 ist der Wälzkörper W mit den darauf  befestigten Messerköpfen B und<B>C</B> dargestellt.

   Die  ausgezogen gezeichneten Messerköpfe zeigen die Lage  bei Wälzbeginn, und die gestrichelt gezeichneten Mes  serköpfe zeigen die Lage bei Beendigung der     Wäl-          zung.    Der Wälzkörper mit den Messerköpfen muss  sich dabei um den Mittelpunkt     MO    um den     Wälz-          winkel    pw drehen. Diese zusätzliche Bewegung muss  auch dem Rad erteilt werden.  



  3. Die Arbeitsweise einer entsprechend Fig. 18  <I>ausgebildeten Maschine beim Schneiden der Flanken-</I>  linien und gleichzeitigem Auswälzen des Profils  Die Maschine arbeitet wie folgt:  Die Messerköpfe B und<B>C,</B> die auf dem Wälz  körper W befestigt sind, drehen sich fortlaufend uni  ihre Achsen, so dass die Messer mit der vorgeschrie  benen Schnittgeschwindigkeit bewegt werden. Gleich  zeitig dreht sich der Wälzkörper mit den. Messer  köpfen um den Mittelpunkt     M..     



  Diese letzte Bewegung geht langsam vor sich.  Ebenso führt auch der Radkörper R um seine Achse  eine Drehung aus, die sich aus der Bewegung, die  zum Schneiden der     Flankenlinien    notwendig ist, und  aus der Wälzbewegung zusammensetzt.  



  Der Wälzkörper mit den Messerköpfen wird un  durch einen Vorschub (Fig. 19) auf den Radkörper  zu bewegt, so dass die Messer immer tiefer in diesen  eindringen. Ist die volle Zahntiefe erreicht, dann -hört  die Vorschubbewegung auf. Es finden dann nur noch  Drehbewegungen statt. Ist auch die Wälzung beendet,  dann sind alle Zähne des Rades fertiggestellt, und der  Wälzkörper mit den Messerköpfen wird in die Grund  stellung zurückgezogen. Der Teilkopf T schwenkt  dann um seinen Mittelpunkt und führt das nächste  Rad     R'    in die Bearbeitungsstellung.  



  Es wird also bei diesem Verfahren nicht geteilt  und nur einmal gewälzt. Der Fräsvorgang erfolgt kon  tinuierlich.  



  <I>4. Arbeitszeit beim kontinuierlichen Fräsen</I>  Beispiel  Es ist ein Rad mit 22 Zähnen, Modul<B>5,</B> zu  schneiden. Die Zahnhöhe ist 11 mm, der Vorschub  pro Radumdrehung 0,2 mm. Dann sind zum Ein  stechen der vollen Zahntiefe
EMI0005.0008  
   Radumdrehun  gen notwendig.  



  Der Messerkopf hat einen Durchmesser von  140 mm und besitzen, zwei Messerreihen. Bei einer  Radumdrehung muss das Werkzeug
EMI0005.0009  
   Um  drehungen gemacht haben.  



  Wird die Schnittgeschwindigkeit mit 75 m/min  angesetzt, dann führt der Messerkopf  
EMI0005.0010     
    aus.    Folglich ist die Arbeitszeit zum Einstechen auf  volle Zahntiefe wie folgt:  Die gesamte Drehzahl des Messerkopfes zum Ein  stechen ist:  <B><I>55. 11</I> = 600</B> Umdrehungen.  



  Pro Minute macht das Werkzeug<B>170</B> Umdrehun  gen, damit ist Arbeitszeit  
EMI0005.0011     
    Nimmt man 1,5 min zum Auswälzen des Profils  hinzu, dann ist die gesamte Verzahnungszeit 5' für das  Rad.  



  <I>Schleifen der Verzahnung</I>  Die nach diesem Verfahren hergestellten Kegel  räder können auch auf den bekannten Schleifmaschi  nen nach dem Härten in der Verzahnung geschliffen  werden.  



  Anwendungsgebiet der Erfindung  Das kontinuierliche Fräsverfahren ist für die Her  stellung geringer Stückzahlen genau so geeignet wie  für die Massenfertigung von Rädern. Das Werkzeug  ist nur     teilungsgebunden,    und man kann praktisch  jede Zähnezahl. der gleichen Teilung schneiden. Es  können alle Kegelräder mit geraden Zähnen, wie Dif  ferentialkegelräder für den Fahrzeugbau und alle  Räder des Maschinenbaues damit bearbeitet werden.  Die Kosten der Messerköpfe sind niedrig.  



  <I>Technischer Fortschritt gegenüber dem bisher</I>  <I>Bekannten</I>  Der technische Fortschritt der Erfindung liegt  darin, dass die Kegelräder mit geraden oder ballig aus  geführten     Flankenlinien    nach einem genau arbeiten  den kontinuierlichen Fräsverfahren hergestellt werden  können, das jedem Wälzteilverfahren gegenüber, wie  es heute ausgeführt wird, an Teilungsgenauigkeit  Überlegen ist und ausserdem geringste Arbeitszeit er  fordert.

Claims (1)

  1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Verfahren zum kontinuierlichen Fräsen von Ke gelrädern mit geraden Zähnen, wobei die Schneiden der im Kreise bewegten Werkzeuge das Profil der linken bzw. rechten Zahnflanken eines gedachten, mit dem zu schneidenden Rad kämmenden, als Planrad anzusehenden Gegenrades darstellen und eine, Wälz bewegung zwischen den Werkzeugen und dem Werk stück stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Werkzeugträger konzentrisch zugeordneter Kreis (K1) aussen oder innen auf einem dem Planrad kon zentrisch zugeordneten Kreis (K, abrollt, und dass dabei die in einer oder mehreren Spiralen in einer Ebene auf dem Werkzeugträger angeordneten gerad linigen Werkzeugschneiden in bezug auf das ruhend gedachte Werkstück Zykloiden beschreiben,
    und dass infolge der Drehung des Werkstückes diese Zykloiden so aneinandergereiht sind, dass die in L:ängsrichtung gerade oder ballige Flankenlinie eines Zahnes der herzustellenden Verzahnung die Umhüllende aller die ser Zykloiden ist. UNTERANSPRÜCHE <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere Messer einer Messerreihe aus der einer geraden Flankenlinie entsprechenden Lage mit Bezug auf den Werkzeugträgermittelpunkt versetzt werden, damit gekrümmt-- Flankenlinien und damit ballige Zahnflanken entstehen. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> gekennzeichnet durch die Verwendung einer einzigen Messerreihe.
    <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch<B>1,</B> gekennzeichnet durch die Verwendung meh rerer Messerreihen. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeug träger gleiche Drehrichtung haben. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugträger entgegengesetzte Drehrichtung haben. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugschneiden in einer oder mehreren Zahnlük- ken gleichzeitig arbeiten. 7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in der Planradebene der Verzahnung ar beiten. 8.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in einer anderen als der Planradebene der Verzahnung arbeiten.
CH6383858A 1957-10-01 1958-09-11 Verfahren zum kontinuierlichen Fräsen von Kegelrädern mit geraden Zähnen CH377174A (de)

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