Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bogenverzahnten Kegelrades, bei dem die beiden Flanken eines Zahnes verschieden stark geneigt sind, auf einer Verzahnungsmaschine mit rotierendem Messerkopf, der zum Einstehen relativ zum Kegelrad verschiebbar ist.
Bei Hypoid-Kegelrädern ist es im allgemeinen nicht zu vermeiden, dass die beiden Flanken eines Zahnes verschieden stark geneigt sind. Dies hat zur Folge, dass die profilgebenden Schneidkanten eines Messers, mit dem diese Flanken auf einer üblichen Verzahnungsmaschine geschnitten werden, sich ungleich schnell abnutzen. Die Standzeiten der Messer sind somit wesentlich kürzer, da die Messer nachgeschliffen werden müssen, sobald die eine Schneidekante bereits stumpf ist, und die andere Schneidekante noch scharf ist.
Die Aufgabe, welche durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Zahnrädern der genannten Art und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der sich die Schneidkanten der Messer gleichmässig abnützen und die Standzeiten der Messer entsprechend grösser sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einstechen die Messerkopfachse in einer Radialebene des Kegelrades verschwenkt wird, wobei dieser Schwenkwinkel gegenüber der Einstechrichtung von der Richtung der Winkelhalbierenden des durch die beiden Flanken einer Zahnlücke gebildeten Winkels und von der Grösse des Spiralwinkels abhängig ist und so gewählt wird, dass die beiden Schneidkanten eines Messers des Messerkopfes beim Schneiden der genannten Flanken gleich stark beansprucht wird, und dass vor dem Ein stechen die Planradachse parallel zur Messerkopfachse verschwenkt angeordnet wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht von zwei miteinander in Eingriff stehenden Kegelrädern,
Fig. 2 einen Teil einer üblichen Verzahnungsmaschine mit einem der Kegelräder, das nach dem bisher üblichen Verfahren hergestellt wird,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Zahnlücke, mit einem Messer, das nach dem bisher üblichen Verfahren einsticht,
Fig. 4 einen Querschnittdurch eine Zahnlücke, mit einem Messer, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren einsticht,
Fig. 5 einen Teil einer Verzahnungsmaschine mit einem der Kegelräder, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt wird,
Fig. 6 eine Ansicht eines Planrades in Richtung des Pfeiles A von Fig. 5 und
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6.
Wenn, gemäss Fig. 1, ein Tellerrad 1 mit einem Ritzel 2 in Eingriff steht, dann berührt der Wälzkegel 3 des Tellerrades 1 den Wälzkegel 4 des Ritzels 2 entlang einer gemeinsamen Erzeugenden 5 der beiden Wälzkegel 3 und 4. Diese Erzeugende liegt in einer Ebene 6, welche die beiden Wälzkegel 3 und 4 tangiert, und die Teilkreisebene eines imaginären Planrades 7 bildet. Mit diesem imaginären Planrad 7 stehen beide Zahnräder 1 und 2 ebenfalls in Eingriff. Die Achse 8 des imaginären Planrades 7 steht senkrecht zu der genannten gemeinsamen Erzeugenden der beiden Wälzkegel 3 und 4.
Soll, gemäss Fig. 2, in bisher üblicher Weise ein Zahnrad 9auf einer Verzahnungsmaschine hergestellt werden, welche einen Spindelstock 14 zur Aufnahme des Zahnrades 9 und einen Messerkopf 10 aufweist, der an einer Wälztrommel 11 drehbar gelagert ist, so muss die Wälztrommelachse 12 mit der Planradachse 8 zusammenfallen, und die Messerkopfachse 13 muss parallel zur Planradachse 8 stehen. Der Einstechvorgang muss in Richtung E der Planradachse 8 erfolgen, damit anschliessend ein Abwälzvorgang eingeleitet werden kann, bei dem sich die Messerkopfachse 13 auf einem Kreisbogen um die Wälztrommelachse 12 bewegt und die Messer 21 des Messerkopfes 10 gegenüber dem Zahnrad 9 abgewälzt wird. In Fig. 2 ist nur ein Messer 21 dargestellt.
Sind, gemäss Fig. 3, die beiden Flanken 15, 16 einer Zahnlücke 17 veschieden stark geneigt und somit die Eingriffswinkel der Flanken 15, 16 verschieden, wie das bei Hypoidgetrieben häufig der Fall ist, und ist die Einstechrichtung E - wie soeben beschrieben - festgelegt, so muss die eine Schneidkante 18 eines Messers 21 einen grösseren Teil 19 der Zahnlücke 17 zerspanen als die Schneidkante 20 des Messers 21, die nur den kleineren Teil 22 der Zahnlücke 17 zerspant.
Wird nun gemäss einem an sich bekannten Verfahren auf ein Abwälzen bei der Herstellung eines Zahnrades verzichtet, dann kann, gemäss Fig. 4, die Einstechrichtung E des Messers 21 so gewählt werden, dass sie mit der Winkelhalbierenden 23 des durch die beiden Flanken 15, 16 gebildeten Winkels zusammenfällt. Der Teil 24 der Zahnlücke 17, der von der Schneidkante 18 ausgeräumt wird, ist in diesem Falle praktisch gleich gross, wie der Teil 25 der Zahnlücke 17, der von der anderen Schneidkante 20 des Messers 21 ausgeräumt wird.
Zur Änderung der Einstechrichtung E ist, gemäss Fig. 5, einerseits der Messerkopf 10 an der Wälztrommel 11 geschwenkt worden, wodurch die Messerkopfachse 13 um den Winkel rl gegenüber der Wälztrommelachse 12 geneigt ist und anderseits ist der Spindelstock 14 mit dem Zahnrad 9 gegenüber der Wälztrommel 11 um den gleichen Winkel verschwenkt worden, damit die Messerkopfachse 13 weiterhin parallel zur Planradachse 8 steht.
Die Einstechrichtung E ist weiterhin parallel zur Wälztrommelachse 12. Gegenüber dem imaginären Planrad 7 ist die Einstechrichtung E ebenfalls um den Winkel rl geneigt.
Die Grösse des genannten Winkels a1 ist von der Neigung der Winkelhalbierenden 23 (Fig. 4) und von der Grösse des mittleren Spiralwinkels ssm (Fig. 6) abhängig. Der Zusammenhang zwischen diesem Winkel eX, dem Spiralwinkel ǵm und der Neigung hoc der Winkelhalbierenden 23 ist aus Fig. 5, 6 und 7 ersichtlich.
Fig. 6 ist eine Ansicht des Planrades 7 in Richtung des Pfeiles A (Fig. 5). Wird dieses Planrad 7 und das Tellerrad 9 entlang einer Diagonalen 28 geschnitten, so ergibt sich ein Schnitt gemäss Fig. 5. Wird hingegen dieses Planrad 7 und das Tellerrad 9 entlang einer Geraden VII-VII geschnitten, welche senkrecht zu einer Tangente 27 an die Zahnflanke 15, 16 steht, so ergibt sich ein Schnitt gemäss Fig. 7.
Gemäss Fig. 7 ist die eine Flanke 15 der Zahnlücke 17 um den Winkel sc1 gegenüber der Geraden 26 geneigt, und die andere Flanke 16 der Zahnlücke 17 ist um den Winkel a2 gegenüber der senkrechten Geraden 26 geneigt. Daraus folgt, dass die \'Vinkelhalbierende 23 um den Winkel X1 +2 OCt a2 ha = sC1 = (für a,1 grösser 5C2)
2 2 gegenüber der senkrechten Geraden 26 geneigt ist.
Im Sinne der Erfindung wird im Schnitt von Fig. 7 die Winkelhalbierende 23 aus der Zeichenebene derart herausgeschwenkt, dass die Punkte X1,Y1,Z1 von Fig. 7 in die Diagonale 28 hineinprojiziert werden können; es erscheinen dann in Fig. 6 die Punkte X2, Y2, Z2 der Winkelhalbierenden 23, welche nun in dieser Fig. 6 mit der Diagonalen 28 des Planrades 7 zusammenfallen. Die Neigung der Winkelhalbierenden 23 gegenüber der Diagonalen 28 ist dann in Fig. 5 er sichtlich, in welcher die Punkte X3, Y3,Z3 die Lage der Winkelhalbierenden 23 festlegen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird das Zahnrad 9 so geschwenkt, dass die Winkelhalbierende 23 parallel zur Wälztrommelachse 12 gerichtet ist. Der Messerkopf 10 wird dann gegenüber der Wälztrommel 11 ebenfalls geschwenkt bis die Messerkopfachse 13 parallel zur Planradachse 8 steht. Wie aus Fig.
5 leicht zu entnehmen ist, ist die Winkelhalbierende 23 um den Winkel 71 gegenüber der Planradachse 8 geneigt, und die Messerkopfachse 13 ist gegenüber der Wälztrommelachse 12 ebenfalls um den Winkel geneigt.
b
Aus Fig. 7 ist ersichtlich: tg c = - wobei h b aus Fig. 6 ersichtlich: sin = a a aus Fig. 5 ist ersichtlich: tg t7 = h tg Aa b/h a daraus folgt: t# = = = sin fim b/a h
Daraus ergibt sich, dass die Einstechrichtung E um den Winkel e7 gegenüber der Planradachse 8 geneigt werden muss, und dass die Messerkopfachse 13 gegenüber der Planrad, achse 8 nicht geneigt werden darf, damit sich keine Verfälschung der Verzahnungsgeometrie ergibt und die beiden Schneidkanten 18 und 20 des Messers 21 gleich stark beansprucht werden.
The invention relates to a method for producing a spiral-toothed bevel gear, in which the two flanks of a tooth are inclined to different degrees, on a gear cutting machine with a rotating cutter head which can be displaced relative to the bevel gear to stand.
With hypoid bevel gears, it is generally unavoidable that the two flanks of a tooth are inclined to different degrees. The consequence of this is that the profiling cutting edges of a knife, with which these flanks are cut on a conventional gear cutting machine, wear out unequally quickly. The service lives of the knives are thus significantly shorter, since the knives have to be reground as soon as one cutting edge is already blunt and the other cutting edge is still sharp.
The object to be achieved by the invention consists in creating a method for producing gear wheels of the type mentioned and a device for carrying out the method in which the cutting edges of the knives wear evenly and the service lives of the knives are correspondingly longer.
The method according to the invention is characterized in that before the piercing, the cutter head axis is pivoted in a radial plane of the bevel gear, this pivot angle relative to the piercing direction being dependent on the direction of the bisector of the angle formed by the two flanks of a tooth gap and on the size of the spiral angle and is chosen so that the two cutting edges of a knife of the knife head are equally stressed when cutting the mentioned flanks, and that the face gear axis is arranged pivoted parallel to the knife head axis before piercing.
The method according to the invention and the device according to the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawing. It shows:
1 shows a side view of two bevel gears which are in mesh with one another,
2 shows a part of a conventional gear cutting machine with one of the bevel gears, which is manufactured according to the previously common method,
3 shows a cross-section through a tooth gap, with a knife which pierces according to the previously usual method,
4 shows a cross section through a tooth gap, with a knife which pierces according to the method according to the invention,
5 shows a part of a gear cutting machine with one of the bevel gears, which is produced according to the method according to the invention,
6 shows a view of a crown gear in the direction of arrow A of FIGS
FIG. 7 shows a section along the line VII-VII in FIG. 6.
If, according to FIG. 1, a ring gear 1 is in engagement with a pinion 2, then the rolling cone 3 of the ring gear 1 touches the rolling cone 4 of the pinion 2 along a common generating line 5 of the two rolling cones 3 and 4. This generating line lies in one plane 6, which is tangent to the two rolling cones 3 and 4, and forms the partial circular plane of an imaginary planetary gear 7. Both gears 1 and 2 are also in mesh with this imaginary planetary gear 7. The axis 8 of the imaginary crown gear 7 is perpendicular to the aforementioned common generatrix of the two rolling cones 3 and 4.
If, according to FIG. 2, a gear wheel 9 is to be produced in the usual manner on a gear cutting machine, which has a headstock 14 for receiving the gear wheel 9 and a cutter head 10 which is rotatably mounted on a rolling drum 11, then the rolling drum axis 12 must with the The crown wheel axis 8 coincide and the cutter head axis 13 must be parallel to the crown wheel axis 8. The piercing process must take place in direction E of the crown gear axis 8 so that a rolling process can then be initiated in which the cutter head axis 13 moves on an arc around the roller drum axis 12 and the cutter 21 of the cutter head 10 is rolled over against the gear wheel 9. In Fig. 2 only one knife 21 is shown.
If, according to FIG. 3, the two flanks 15, 16 of a tooth gap 17 are inclined to different degrees and thus the pressure angles of the flanks 15, 16 are different, as is often the case with hypoid gears, and the piercing direction E is fixed as just described , the one cutting edge 18 of a knife 21 has to machine a larger part 19 of the tooth gap 17 than the cutting edge 20 of the knife 21, which machines only the smaller part 22 of the tooth gap 17.
If, according to a method known per se, rolling in the manufacture of a gear is dispensed with, then, according to FIG. 4, the piercing direction E of the knife 21 can be selected so that it coincides with the bisector 23 of the through the two flanks 15, 16 formed angle coincides. The part 24 of the tooth gap 17 that is cleared by the cutting edge 18 is practically the same size in this case as the part 25 of the tooth gap 17 that is cleared by the other cutting edge 20 of the knife 21.
To change the piercing direction E, according to FIG. 5, on the one hand the cutter head 10 has been pivoted on the roller drum 11, whereby the cutter head axis 13 is inclined by the angle rl with respect to the roller drum axis 12 and on the other hand the headstock 14 with the gear 9 is opposite the roller drum 11 has been pivoted by the same angle so that the cutter head axis 13 continues to be parallel to the crown gear axis 8.
The piercing direction E is still parallel to the roller drum axis 12. Compared to the imaginary face gear 7, the piercing direction E is also inclined by the angle rl.
The size of said angle a1 is dependent on the inclination of the bisector 23 (FIG. 4) and on the size of the mean spiral angle ssm (FIG. 6). The relationship between this angle eX, the spiral angle Çμm and the inclination hoc of the bisector 23 can be seen from FIGS. 5, 6 and 7.
Fig. 6 is a view of the crown gear 7 in the direction of arrow A (Fig. 5). If this planetary gear 7 and the ring gear 9 are cut along a diagonal 28, the result is a section according to FIG. 5. If, however, this planetary gear 7 and the ring gear 9 are cut along a straight line VII-VII, which is perpendicular to a tangent 27 to the tooth flank 15, 16 is a section according to FIG. 7.
According to FIG. 7, one flank 15 of the tooth gap 17 is inclined by the angle sc1 relative to the straight line 26, and the other flank 16 of the tooth gap 17 is inclined by the angle a2 relative to the vertical straight line 26. It follows that the bisecting line 23 by the angle X1 +2 OCt a2 ha = sC1 = (for a, 1 greater than 5C2)
2 2 is inclined with respect to the vertical straight line 26.
According to the invention, in the section of FIG. 7, the bisector 23 is pivoted out of the plane of the drawing in such a way that the points X1, Y1, Z1 of FIG. 7 can be projected into the diagonal 28; The points X2, Y2, Z2 of the bisector 23 then appear in FIG. 6, which now coincide with the diagonal 28 of the face gear 7 in this FIG. The inclination of the bisector 23 relative to the diagonal 28 is then visible in FIG. 5, in which the points X3, Y3, Z3 define the position of the bisector 23. As can be seen from FIG. 5, the gear wheel 9 is pivoted in such a way that the bisector 23 is directed parallel to the roller drum axis 12. The cutter head 10 is then also pivoted with respect to the rolling drum 11 until the cutter head axis 13 is parallel to the planetary gear axis 8. As shown in Fig.
5 is easy to see, the bisector 23 is inclined by the angle 71 with respect to the planetary gear axis 8, and the cutter head axis 13 is also inclined by the angle with respect to the rolling drum axis 12.
b
From Fig. 7 it can be seen: tg c = - where hb can be seen from Fig. 6: sin = aa from Fig. 5 it can be seen: tg t7 = h tg Aa b / ha it follows: t # = = = sin fim b / Ah
This means that the piercing direction E has to be inclined by the angle e7 with respect to the planetary gear axis 8, and that the cutter head axis 13 must not be inclined with respect to the planar gear axis 8 so that there is no distortion of the toothing geometry and the two cutting edges 18 and 20 of the knife 21 are equally stressed.