Verfahren zur spanabhebenden Herstellung von gezahnten Oberflächen Die Erfindung bezieht :sich auf ein Verfahren zur spanabhebenden Herstellung von gezahanten Oberflächen an Werkstücken mit zylindrischer äusserer oder innerer Oberfläche mit Hilfeeines oder ,mehrerer in Form eines Zahnrades ausgebildeter Schneidräder, welche mit ihren Zähnen auf :die gewünschte Verzahnungstiefe am Werk stückeingreifend bei Drehung des Werkstückes und bei parallel zur Werkstückachse erfolgendem Relativ vorschub zwischen Schneidrad und Werkstück stirn- seitig spanabhebend die (gewünschten Verzahnung am Werkstück ausschneiden.
Ein :solches Verfahren zur Herstellung von Ver zahnungen, insbesondere Rändelungen, ist bekannt und zeichnet :sich besonders durch leine Einfachheit und hohe Arbeitsgeschwindigkeit aus. Die Arbeitsgeschwin digkeiten sind um ein Vielfaches höher als die bei üb lichen Verzahnungsmethoden, z. B. mit Hilfe von Ab- wälzfräsen oder: beim Zahnradstossen.
Eine :gewisse Schwierigkeit bereitet beim eingangs erwähnten einfachen Verzahnungsverfahren :die Einhal tung einer bestimmten konstanten Zähnezahl sowie eines gleichmässigen Zahnabstandes (Teilung) an allen mit .demselben Werkzeug bearbeiteten gleichartigem Werkstücken, weshalb dieses Verfahren bisher vor allem nur für die Herstellung von Rändelungen ver wendet wurde.
Die Ursachen dieser Schwierigkeiten lie gen darin, dass beim Ansetzendes Werkzeuges an noch unverzahnten Werkstücken eine :exakte Führung schwie rig ist, wodurch zwischen Werkzeug und Werkstück ein unkontrollierbarer Schlupf auftreten kann, der in der Folge zu dem angegebenen Mangel führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beseitigen, was dadurch erreicht wird, dass das oder die Schneidräder in einem an :der Stirnseite des Werkstückes angebrachten gezahnten Führungsan satz mit der gewünschten Zähnezahl und Richtung der Zähne in Eingriff gebracht werden, von welchem aus die weitere Verzahnung !des Werkstückes bloss durch Drehung des Werkstückes und Relativvorschub zwi schen dem oder den Schneidrädern und dem Werk stück erfolgt.
Man kann dabei zweckmässig so verfahren, dass der Führungsansatz -als sein am Werkstück selbst mit Hilfe des Teilverfahrens oder :des Wälzverfahrens hergestell ter Verzahnungsansatz von exakter Zähnezahl und! gleichmässigem Zahnabstand (Teilung) gebildet wird.
Eine andere zweckmässige Lösung besteht darin, dass an der Stirnseite des Werkstückes als gezahnter Führungsansatz ein Führungs-Zahnrad drehfest ange ordnet wird, dessen Kopfkreisdurchmesser mindestens ,annähernd gleich dem Durchmesser der zu verzahnen den Oberfläche (des Werkstückes ist.
Das weitere Ausschneiden der Verzahnung am Werkstück erfolgt dabei auf die Weise, dass das Schneid rad mit dem Führungsansatz in Eingriff gebracht wird :und an diesem durch Drehung des Werkstückes ab rollt, wobei :sich gleichzeitig durch Vorschub des Schneidrades in .Achsrichtung des Werkstücks die stirn- seitigen Schneidkanten des Schneidrades auf volle Ver zahnungstiefe in .das ,Werkstück einarbeiten.
Durch das Abrollen des Schneidrades am Führungsansatz wird das Sch:neidrad beim Anschneidendes Werkstückes geführt und kann sich nur in -der durch .den Führungsansatz bestimmten Zähnezahl und unter .Einhaltung eines gleichmässigen Zahnabstandes in das Werkstück ein schneiden.
Die Erfindung ist anhand :der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in Seitenansicht, und Fig. 2 im Schnitt nach II-lI :der Fig. 1 ein mit einem am Werksstück selbst hergestellten Führungs- ansatz in Eingriff befindliches Schneidrad samt Werk zeughalter.
Fig. 3 zeigt den Werkzeughalter mit Schneidrolle in Draufsicht. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4 in Seitenansicht und Fig. 5 im Schnitt nach II-II der Fig. 1 ein mit einem Führungs-Zahnrad in Eingriff befindliches Schneidrad samt Werkzeughalter.
Fig. 6 zeigt den Werkzeughalter gemäss Fig. 4 und 5 mit Schneidrolle in Draufsicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3 wird an dem mit einer Verzahnung zu versehenden zylindrischen Werkstück 1 im stirnseitigen Randbereich mit Hilfe des Teilverfahrens (wobei jeder Zahn einzeln unter Anwendung eines Teilkopfes gefräst wird) oder des Abwälzverfahrens (wobei mit Abwälzfräsern gearbeitet wird) ein Führungsansatz 2 mit vorbestimmter Zähne zahl und gleichmässigem Zahnabstand (Teilung) her gestellt. Dann wird das Werkstück 1 an einer Dreh bankspindel aufgespannt und am Support der Dreh bank das Werkzeug zur Fortsetzung :der Verzahnung festgespannt. Dieses Werkzeug besteht im wesentlichen aus einem Schneidrad 3, welches auf dem Kopf 4 eines Werkzeughalters :mit Schaft 5 drehbar gelagert ist.
Der Kopf 4 des Werkzeughalters ist :um eine in Richtung der Längserstreckung des Schaftes 5 verlau fende Achse schwenkbar und in :den einzelnen Schwenk stellungen feststellbar.
Zu Beginn der Fortsetzung der Herstellung der Verzahnung :durch Idas Schneidrad 3 wird dieses mit dem Führungsansatz 2 in Eingriff gebracht, das Werk stück 1 um seine Achse gedreht und :dem Werkzeug halter ein Vorschub in Pfeilrichtung der Fig. 1 erteilt. Geführt durch den Führungsansatz 2 arbeitet sich so das Schneidrad 3 mit seinen stirnseitigen Schneidkanten auf volle Verzahnungstiefe --in, wobei -die am Werk stück 1 herzustellende Verzahnung :dieselbe Zähnezahl wie der Führungsansatz 2 und einen gleichmässigen Zahnabstand (Teilung) erhält.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4-6 wind an das mit einer Verzahnung zu versehende zylindrische Werkstück l', welches sich gemäss Fig. 1 aus mehreren koaxial und drehfest aneinandergefügten scheibenför migen Teilen zusammensetzt, :stirnseitig ein Führungs zahnrad 2' :drehfest angeschlossen. Das Scheibenpaket des Werkstückes 1' und das Führungs-Zahnrad 2' wer den miteinander verspannt .und an einer Drehbank spindel aufgespannt.
Das Schneidrad 3 ist wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3 auf dem Kopf 4 eines Werkzeughalters drehbar gelagert, welcher mit seinem Schaft 5 im Support einer Drehbank festgespannt ist. Der Kopf 4 des Werkzeughalters ist um eine in Richtung der Längs erstreckung ges Schaftes 5 verlaufende Achse ;schwenk bar und in den einzelnen Schwenkstellungen feststellbar.
Zu Beginn der Herstellung der Verzahnung am Werkstück 1 wird das Schneidrad 3 mit dem Füh- rungs-Zahnrad 2' in Eingriff gebracht, das Werkstück 1 um seine Achse gedreht und dem Werkzeughalter ein Vorschub in Pfeilrichtung der Fig. 4 erteilt.
Ge führt durch das Führungs-Zahnrad 2' arbeitet sich so das Schneidrad 3 mit seinen stirnseitigen Schneidkanten auf volle Verzahnungstiefe ein, wobei die am Werk stück 1' herzustellende Verzahnung dieselbe Zähnezahl wie das Führungs-Zahnrad 2' und einen gleichmässigen Zahnabstand (Teilung),aufweist. Damit das Schneidrad 3, welches eine Schrägver zahnung aufweist, am Werkstück 1 bzw. 1' eine Ver zahnung mit parallel zur Werkstückachse verlaufenden Zähnen schneidet, russ :die Achse 6 des Schneidrades 3 schräg zur Werkstückachse eingestellt werden, und zwar .derart, dass die Zähne des Schneidrades 3 parallel zur Werkstückachse verlaufen.
Will man am Werkstück 1 bzw. l' eine Schrägverzahnung anbringen, so kann man dies durch Verschwenken des Kopfes 4 des Werk zeughalters erreichen, womit die Schneidradachse 6 verschwenkt wird und .die Richtung der Zähne des Schneidrades in Schräglage zur Werkstückachse ge langen. Natürlich russ in einem solchen Falle auch :der Führungsansatz 2 beziehungsweise .das Führungs- Zahnrad 2' eine entsprechende Schrägverzahnung er halten.
Ausser den bereits genannten Beziehungen zwischen den Verzahnungen des Schneidrades, des Führungs- ansatzes,und d er weiteren Verzahnung des Werkstückes ergeben sich in dien verschiedenen speziellen Ausfüh rungsfällen der herzustellenden Verzahnung weitere zwangläufig oder zweckmässig einzuhaltende Beziehun gen.
So wird man die Verzahnung ;des Führungsan satzes mit der durch die Schneidräder herzustellenden Verzahnung nicht bloss in der Zähnezahl, sondern auch hinsichtlich des Kopfkreisdurchmessers, des Fusskreis durchmessers und - sofern bei der betreffenden Ver zahnung .definiert -auch hinsichtlich des Teilkreisdurch messers übereinstimmen lassen. Eine Übereinstimmung in der Zahnform beziehungsweise im Zahnprofil (Evol- ventenverzahnung, Zykloidenverzahnung, Kerbverzah- nung) kann ebenfalls gegeben sein.
Schneidrad und Führungsansatz sollen so aufein ander abgestimmt ein, dass ihre Verzahnungen ein wandfrei miteinander arbeiten. Bei Verzahnungen mir definiertem Teilkreis wird :dies durch Übereinstimmung der Teilung (- Teilkreisbogen zwischen zwei aufein anderfolgenden Rechts- oder Linksflanken) ermöglicht, was auch eine Übereinstimmung :im Modul bedingt, da zwischen Teilung t und Modul m die Beziehung gilt: t = m - r.
Während aber in .diesem Falle :die Kopf höhe der Zähne des Führungsansatzes gleich :dem Modul sein soll, wird man die Kopfhöhe der Zähne des Schneidrades um :das Kopfspiel verlängern, damit sich das Schneidrad in das Werkstück in der Tiefe des Fusskreises des Führungsansatzes einarbeiten kann.
Die Zähne des Schneidrades können seitlich an den Stirnseiten besondere Ausbildungen aufweisen, z. B. hinterfräst und hinterschliffan sein. Wie :aus den Aus- führungsbei'spielen :ersichtlich, müssen aber die Schneid räder nicht unbedingt :
stirnseitig hinterfräst sein, jedoch ist es dann, wie dargestellt, erforderlich, dass die Achse beziehungsweise Stirnfläche des Schneiderades zur Rich- turig der herzustellende Verzahnung schräg steht.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nicht bloss bei der Herstellung von Aussenverzahnungen, sondern auch bei der Herstellung von Innenverzahnungen an gewendet werden, wobei im letzteren Fall der Füh rungsansatz Aals Ring mit einer Innenverzahnung aus gebildet sein russ.
Das erfindungsgemässe Verfahren :eignet sich zur Herstellung von Verzahnungen mit beliebigem Zahn profil, ferner zur Herstellung von Geradverzahnungen und Sehrägverzahnungen, wobei auch für Sonderfälle die Herstellung von sich kreuzenden Schrägverzahnun gen an ein und demselben Werkstück in einem Ar beitsgang :möglich ist'.