Verfahren und Werkzeug zur Herstellung von Stirnrädern. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren und ein Werkzeug zur Herstellung von Stirnrädern, mit geraden oder schiefen Zähnen, welche nach dem Abwälzverfahreii geschnitten werden.
Bei den bisher bekann ten Verfahren bestand das Schneidwerkzeug gewöhnlich entweder aus einer Einzelschneide, deren Profil dem Zahnprofil einer ideellen Zahnstange entspricht, oder aus einer Anzahl solcher Einzelschneidwerkzeuge, welche ne beneinander angeordnet waren, so dass das Werkzeug wie eine Zahnstance aussah, oder aber aus einer Anzahl solcher Einzelschneid- werhzeuge, welche in gleichen Abständen um einen remeinsamen Mittelpunkt angeordnet waren, so dass das Schneidwerkzeug einem Stirnrad glich.
Bei den ersten beiden der be kannten vorgenannten Verfahren hatte das Schneidwerkzeug ausser der hin- und her- geheDden Bewegung, welche die Schneid- bewegung, das heisst den Arbeitsbub, und die Rüekbewegung oder den Leerhub darstellt, eine seitliche Bewegung im rechten Winkel zur Richtung der Schneidbewegung und mit einer Geschwindigkeit, welche der Umfangs- geschwindigkeit im Tcilkreis des Werkstückes entspricht, auszuführen;
diese letztere Be.- wegung bildete den dem Werkzeug zugehöri gen Teil der Abwälzbewegung. Wenn diese seitliche Bewegung des Werkzeuges gleich- :
n 2D 2D zeitig mit der Sehne-idbewegung ausgeführt wird, so muss sieh das Werkstück gleichzeitig und entsprechend drehen, das heisst mit einer UmfaDasgeschwindi keit im Teilkreis ge messen, welche gleich der Geschwindigkeit der seitlichen Bewegung des _N#Terkzeuges ist, -und das Werkstück steht still während dem Leerhub des Werkzeuges.
Wenn aber, wie ebenfalls vorgeschlagen wurde, die, seitliche Bewegung des Werkzeuges nur zu Beginn jeder neuen Schneidbe,#ve.-1ung stattfindet, so muss das Werkstück gleichzeitig eine kleine Drelibewegung ausführen. während das letz tere während der eigentlichen Schneidbewe- gung still steht.
Beim Schneiden mit einem radähnlichen Werkzeug findet eine Dreh- bewegunu des Werkzeuges um seine Achse statt, welche den vom Werkzeug vollführten Teil der Abwälzbewegung darstellt, an Stelle der vorerwähnten seitlielien Bewegung des n Werkzeuges. Im übrigen ist dieses Verfahren im wesentlichen gleich dem zuvor erwähnten Verfahren des Schneidens mit dem zahn- stangenähnlichen Werkzeug.
Es ergibt sich aus dem Vorstehenden, dass bei den bisher bekannten Verfahren zur Her stellung von Zahnrädern nach dem Abwälz- verfahren das Werkzeag eine doppelte Be wegung ausführen muss, nämlich die Bewe- (run(r in der Schneidrichtung und die Bewe- n t3 gung rechtwinklig zu letzterer oder die Dreh bewegung, wozu noch das unvermeidliche Abrücken des Werkzeuges vom We-rkstück kommt, während des Leerhubes.
Ferlier geht hervor. dass dem Werkstück eine intermittie- rende Bewegung um seine Achse erteilt wer den muss. Diese! beiden Bedingungen ergeben, dass die Maschinen zur Herstellung der Zahn- rider sehr kompliziert und teuer "sind.
Über- (lies muss das Werkzeug bei der Herstellung eines Zahnes, das heisst bei der Abwälz- bewegung, welche einer Teilung entspricht, eine Anzahl von Schneidbewe-uncen tus- führen, da.
die Genauigkeit des erzeugten Profils grösser ist,<B>je</B> grösser die Anzahl die ser Sehneidbewegungen. Auf jede Schneid- bewegung erfolgt notwendigerweise ein Leer hub, und in vorliegendem Fall wird eine An zahl derartige-r unwirksamer und zeitrauben der Bpwegungen stattfinden.
Zweek vorliegender Erfindung ist nun, die vorslehend erwähnten -,\-,aeliteile zu ver meiden. Das erfindungsgemässe Verfaliren besteht darin, dass die Zähne durch ein Schneidwerkzeug geschnitten werden, welches# quer zur Selinittriehtung und in der Schnitt richtung mit'einer Anzahl von Schneidzähnen versehen ist, wobei dieses Schneidwerkzeurg,
in einer mit der Rotationsaehse des herzu stellenden Stirnrades einen Winkel bildenden Richtung hin- und herbewegt wird, während das Stirnrad kontinuierlieh um seine Ro- iationsachse gedreht wird. In bezug au± den Arbeits- und den Leerhub des Schneidwerk- zeu-#es kann die Drehung des Rades ver schieden erfolgen, zum Beispiel derart, dass das Werli-,stüek:
siel-i während des Arbeitshitbes des Schn.eid-werkzeuges um den gleickenWin- kel, dreht wie während des Leerhubes, oder dass eine grössere Drehung des Werkstückes während des Arbeitqhubes als während des Leerhubes stattfindet.
In beiden Fällen sollte zweckmässig die Drehung des Werkstückes mit einer solchen G'eschwindigkeit in bezug auf die Geschwindickeit, des Schneidwerk- zeuges stattfinden, dass das Werkstück sich Lim eine -anze Teilung oder ein Vielfaches derselben dreht, in der Zeit, in welcher das Schneidwerkzeug seinen Arbeitshub und den <B>hl</B> darauffolgenden Leerhub ausführt.
Da das Werkstiiel##, wie bereits erwähnt, sich konti- ruierlich dreht-, das heisst auch während des Leerhubes des #'S-ehlieidwerlz-zeuges, so versteht es sich von selbst, dass die bearbeiteten Zahn profile nicht auf einmal fertiggestellt wer den, sondern nur so weit. als dem Ab#v;lilz- bezw. Drehwinkel während des Arbeitgliubes des Schneidwerkzeuges entspricht.
Wenn zweclim,#.ssi#),erweise das Werkstück um einen fler Teilung entsprechenden Winkel gedreht t# wird, während einer völligen Hin- und Her- bewe"unn, des WerksWelies, so werden die Zahnprofile zür H*.-ilfte fertiggestellt werden oder ein wenig mehr, w "ihrend einer erst-er, Arbeitsperiode, das heisst wenn also das Rad e,ine ganze T-TmdrehLing ausgeführt hat, so ist die Verzahnung nur teilweise fertiggestellt.
Wenn. nach dieser Phase der Herstellunr" das Werkstüek entsprechend der noch nicht er folgten Fertigstellung um einen bestimmten Winkel gedreht, wird und das Schneidwerkzeug entsprechend eingestellt wir(L so werden die Zahnprofile währ end! einer weitern LTmclreii-Iiii--, des, )Ärerl,-stüel#e", fertiggestellt.
Wenn dip Grösse des Schiieidwerkzeu'ges entsprechend vero,rössert wird, kann die Drebbewegmig des #\rerli:stüel#es auf zwei oder me-lir Teilungen während eines Hin- und Herganges des Sehneidwerlueuo-es ver(Yrüssert werden, so dass in einer Arbeitsperiode- (entsprechend einer ganzen 'Umdrehung des Werkstüches) die Profile vollständig hergestellt werden.
So kann beispielsweise das Schneidwerkzeug. ,seinen Arbeitshub ausführen, während das Werkstück. sieh um eine Teilung dreht, und in seine Auscanusstellun- zurüel,-keliren, C t' 2D #vährend das Werkstück sieh um eiue weitere Teilung dreht. Wenn dann das Werkstück eine ganze Umdrehung ausgeführt hat, so ist die halbe Anzahl der Zähne fertiggestellt. Wenn die.
Anzahl der Zähne ungerade ist, so kann die Drehbewegung des Werkstückes kontinuierlich fortgesetzt werden, bis die übrigen Zähne während der nächsten Umdre hung hergestellt sind, während, bei einer ge raden Anzahl von Zähnen, eine Einstellung des Werkstückes nötig wird, wenn die Hälfte der Zähne<B>f</B> ertiggestellt ist. Es besteht ferner auch die Mwalichkeit, während des Arbeits- n hubes das Werkstück um einen Winkel zu drehen, der beispielsweise der anderthalb fachen Teilung entspricht, und den Leerhub des Schneidwerkzeuges mit grösserer Ge schwindigkeit auszuführen, während das Rad sich um eine weitere halbe Teilung dreht.
Aber auch in diesem Falle muss die Anzahl der Zähne ungerade sein, wenn eine, Ver stellung des Werkstückes vermieden werden soll. Als Regel sollte die Zähnezahl des Ra des kein gerades Vielfaches der Teilung sein" um welche sich das Rad während des Arbeits hubes und des Leerliubes des Schneidwerk- zeuges dreht, wenn eine Verstellung des W erkstückes, nachdem dasselbe eine Umdre hung vollendet hat-, vermieden werden soll.
Die Vorschubbewegung des Schneidwerk- zeuges gegen die Achse des Werkstückes zu in die verlangte Zahnlückentiefe kann eut- weder vor bezw. zu Beginn der Herstellung der Zähne oder während der Herstellung stattfinden, oder zweckmässigerweise nur teil weise.
zu Beginn jeder Schneidbewegrung, so dass das Schneidwerkzeug allmählich tiefer in das Werkstück eindringt und so beispiels- weis(, die volle Schneidtiefe erreicht wird, wenn sieh das Rad um eine ganze Umdre hung oder ein Vielfaches derselben gedreht hat. Selbstverständlich kann die Vorschub- bewegung auch dem Werkstück erteilt wer den anstatt dem Werkzeug.
Um letzterem die nötige seitliche Bewegung zu erteilen, das heisst den Teil der Wälzbewegung, welcher dem Werkzeug angehört, wird dasselbe, wie bereits erwähnt, unter einem gewissen Win- kel zur Achse des Werkstückes bewegt, wel ches sieh mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht.
DieserWinkel, welcher von der Länge des Hubes und der Grösse der Teilung (das heisst der Schnittgeschwindigkeit, und der Drehgeschwindigkeit) und auch von der Richtung der zu schneidenden Zähne abhängt, kann bei geraden Zähnen und bei Zäh nen mit bestimmter Schräge für Räder von verschiedenem Modul und verseliie- denen Durchmessern konstant gehalten wer den, wenn die Schnittgeschwindigkeit des Werkzeuges und die Drehgescliwindigkeit des Werkstückes gleich gehalten wird.
Das Schneidwerkzeug soll zweckmässig hierbei so viel Schneidzähne quer zur Schneidrichtung besitzen, dass dieselben mindestens die Ent fernung zwischen den Schnittpunkten des Kopfkreises des Werkstückes mit der Geraden durch die Zahnspitzen des Werkzeuges über decken, während die Schneidzähnezahl in der Schneidrichtung von. der Genauigkeit, mit welcher die Zahnprofile hergestellt werden sollen, abhängt.
Durch vorliegende Erfindung kann der wesentliche Vorteil erreicht wer den, im Vergleich zu den bekannten Verfah.- ren zur Herstellung von Stirnrädern,. dass zur Herstellung des kompletten Zahnprofils höchstens zwei Arbeitsli-Libe des Schneid- werkzeuges nötig sind, woraus eine Ersparnis aii Zeit, das heisst eine beschleunigte bezw. vermehrte Herstellung resultiert,
während die Tatsache der kontinuierlichen Drehbewegung des MI-erkstückes einerseits ebenfalls eine Er sparnis an Zeit und anderseits eiiie bedeu tende Vereinfacliung der zur Herstellung er forderlichen Maschinen bedeutet, indem dig üblielte Teilvorrielitung ganz wegfällt und eine zuverlässigere Teilung erzeugt wird.
Beispielsweise Ausführungsformen zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfah rens sind auf beiliegender Zeichnung gezeigt, lind zwar ist: Fig. <B>1</B> eine Vorderansicht eines Schneid- werkzeuges zur Herstellung von Stirnrädern mit geraden Zähnen;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht, und Fi,r. <B>3</B> eine Dratifsiellt auf dieses Schneid- n werkzeug; Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Schneid- in werlizeuo,es zur Herstellune voll Zahnrädern zn tD mit Schrägen Zähnen, und Filg. <B>5</B> ist eine Draufsicht auf dasselbe;
Fig. <B>0</B> zei-t schematisch Schneidwerkzeug und M7erhstück bei der Herstellung von ge- 23 raden Zähnen;
Fig. <B>7</B> zeigt in ähnlicher Weise flie Her stellung von linksgeneigten Zähnen, und Fi-. <B>8</B> von rechtsgeneigten Zähnen, wo- 21 bei in den Filg. <B>6</B> bis<B>8</B> die Zähne der Ein fachheit halber durch gerade Linien dar- (r llt sinc "este <B>1.</B>
Das in den Filg. <B>1</B> bis<B>3</B> dargestellte S(-lineid-uverlize-ii#, bestellt aus einer Platte<B>1,</B> in welche Längsvertiefungen 2 eingeschnitten sind, welche Vertiefunuen den Zahnlücken einer ideellen Zalinstange entsprechen.
Fer ner sind in der Platte<B>1</B> Quervertiefungen<B>3</B> vorgesehen, so dass das Sehneidwerkzeug wie en eine Reihe von Rechen, -%,elehe hintereinander .iii"eordnet sind, aussieht. wobei jeder Zahn eines Rechens einen Sehneidzahn 4 darstellt, zu welchem Zweck die Zähne oben und seit- lieh hinterdreht sind.
Es sind so viele '-#chileidzähne 4 nebeneinander angeordnet, dass sie die Entfernung der Schnittpunkte (Fig. <B>3)</B> des Kopfkreises<B>5</B> mit, der Linie durch die Zahnspitzen der Schneidzähne aus füllen. Bei der Ausführungsform nach Fig. <B>1</B> bis<B>3</B> ist die Anzahl der nebeneinander- liegenden Schneidzähne sieben.
Die Anzahl der hintereinanderliegenden Schneidzähne hängt von der -e,##,ünschten CTena-iii"l#eit der herzustellenden Zahnprofile ab und beträgt fünf im genannten Ausführungsbeispiel.
Das in Fig. 4 und<B>5</B> gezeigte Schneid- werkzeug für schiefe Zähne unterscheidet "ich s von dem in Fig. <B>1</B> bis <B>3</B> gezeigten da- durch, dass die Schneidzähne 4 auf der Platte <B>1</B> schief gestellt sind unter e;
rem Winkel V, welcher der Schiefe der Zäbne des mit dem Sehneidwerkzeuc herzustellenden Zahnrades entspricht.
Bei den beschriebenen Schneidwerkzeugen ist gemeinsam, dass die in der Schneidrichtung vorangehenden Flächen jeder Querreihe von Schneidzähnen in der gleichen Ebene liegen, wodurch die Herstellung des Werkzeuges und das Nachschleifen der Schneldzähne sehr er leichtert wird.
In Fig. <B>6</B> bezeichnet<B>1</B> das Schneidwerk- zeug, 4 dessen Schneidzähne und<B>5</B> das Werk- stüek. Die Distanz zwischen den Schneid- zähnen 4, in der Querriehtung des Werk-- zell(res gemessen, ist mit<B>D</B> bezeichnet und en stellt die Teilung dar. Die senkrechte Distanz T zwischen den Linien.
L und L, ist der Hub des Werkzeuges. Es sei angenommen, dass das Werkstück<B>5</B> sieh um seine Achse<B>6</B> in Richtuno, des Pfeils P mit einer der Tei lung<B>D</B> entsprechenden Winkelgeschwindig- ;D el keit während jeder hin- und hergehenden Be wegung des Werkzeuges<B>1</B> über die Distanz T dreht.
Ferner ist dabei angenommen, dass diese Drehbewegung, derart erfolgt, dass die, t' Hälfte derselben während des Arbeitshubes und die andere Hälfte während des Leerhubes stattfindet. Daraus ergibt sich. dass die Sehneidbewegung des _NVerkzeuges, worin die seitliche Bewegung desselben inbegriffen ist.
welche zur Erzeugung der theoretisch riell- tigen Abwälzung nötig ist, in der Richtung Ii erfolgen muss, welche mit der Achse<B>6</B> des Werkstückes einen Winkel V, einschliesst, dessen Grösse aus dem Verhältnis von der halben Teilung ('/.# <B>D)</B> zum Hub T bestimmt ist.
Im weiteren sei noch die Annahme ge- niaeht, dass das Sehneidwerkzeu- <B>1</B> voll All fang an auf die volle Schnittiefe gegenüber dem Werkstück eingestellt sei und dass die Geschwindigkeit beim Arbeitshub und beim Leerhub die gleiche sei. Wenn nun das Sehneidwerkz'eug einen Hub ausgeführt hat. so hat sieh das Werkstüek um einen Winkel. welcher der halben Teilung<B>D</B> entspricht, ge dreht, und die Zahnprofile sind. hierbei halb fertig gestellt worden.
Während des Leer hubes des Werkzeuges, welches dabei auf die bekannte Art ausser Eingriff mit dem Werk stück gebracht wird, hat sieh letzteres wie derum um die halbe Teilunc aedreht, so (lass beim nächsten Arbeilshub das Werkzeug die benachbarten Zähne zur Hälfte bearbeiten ird. Durch diese Bewegung des Werk- zeuges und die kontinuierliche Drehung des N,#rerkstückes werden alle Profile zur Hälfte bearbeitet sein, wenn das Werkstück eine Umdrehunc ausoeführt hat.
Wenn dann das Werkstück um eine halbe Teilung verstellt wird und gleichzeitig das Werkzeug in der Seitenrichtung entsprechend eingestellt wird, werden alle Zahnprofile während der näch sten Umdrehung des Werkstückes ganz her- t#,estelli. Die relative Einstellun- nach der rarsten Umdrehung des Werkstückes zwischen Werkzeug und Werkstück kann auch so aus- G geführt werden, dass das Werkzeug derart eingestellt wird, ausser der seitlichen Ein- dass der ArbeitsIrub <B>je</B> in der Zeit erfolgt,
in welcher vorher der Leerhub er folgte, und umgekehrt. Dadurch wird eine <I>?n</I> Verstellung des* Werkstüehes überflüssig. zn Eine derartige Einstellung des Werkzeuges kann beispielsweise, wenn letzteres, bezie- hun-'sweise der \fferkzeugsehlitten seine Be- we.- uno- von einer rotierenden unrunden Scheibe, Exzenter ete., erhält, dadurch er folgen,
dass man das Anfriebsmittel auf sei ner Welle um<B>180'</B> verdreht. und in dieser Stellung festmacht.
Die Darstellung naeli Fig. <B>7</B> unterscheidet sieh von derjenigen nach Fig. <B>6</B> nur durcb den Winkel, in welchem die Bewegungsrieh- 4.Inn,r R des -Werkzeuges <B>1</B> gegenüber der e-, ZD <B><I>c</I></B> Achse<B>6</B> des Werkstückes <B>5</B> erfolgt. Dieser Winkel. hängt von dein Winkel der Zahn schiefe V ab und ist in diesem Falle gleich der Differenz zwischen dem Winkel V und dem Winkel.
V" welch letzterer, wie nach Fig. <B>6.</B> durch das Verhältnis von Hublänge un <B>d</B> Teilung gegeben ist.
Beim Schneiden von Stirnrädern mit, nach rechts geneigten Zähnen nach Fig. <B>8</B> ist die Drehriolit-ung P des Werkstückes<B>5</B> entgegen- gesetzt (r zu derjenigen in Fig. <B>7</B> und die SchneMzähne des Werlueuges <B>1</B> sind eben- I ZD falls entgegengesetzt, gerichtet-,
entsprechend der Schräge der herzustellenden Zähne. Im übrigen findet die Herstellung in gleielier Weise wie in den Fig. <B>6</B> und<B>7</B> statt-.
In den Darstellungen nach den Fil-. <B>6</B> bis <B>8</B> ist angenommen, dass dic Achse des #Verkstückes vertikal steht und demgemäss die Bewegung des Werkzeuges in geneigter Richtung erfolgt. Natürlich können diese .Richtungen nach Belieben gewählt werden, so dass beispielsweise die Bewegungsriehtung zn des Werkzeuges vertikal ist und die Rieli- tung der Achse des Werkstückes geneigt ist.