DE102005027827A1

DE102005027827A1 - In the tooth direction modified gear and method and apparatus for producing the same

Info

Publication number: DE102005027827A1
Application number: DE200510027827
Authority: DE
Inventors: Alex Corcoran; Friedrich Först; Wolfgang Dr.-Ing. Kleinekathöfer; Volker Kohm; Michael Dr.-Ing. Lahres; Peter Meon
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-28
Also published as: WO2006133864A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen oder Bearbeiten eines Zahnrads durch ein Wälzstoßverfahren mit einem zahnradförmigen Werkzeug, wobei das Wälzstoßen durch eine schneidende Hubbewegung von Werkzeug und/oder Werkstück in Kombination mit einer gegenläufigen Drehbewegung von Werkzeug und Werkstück sowie einer Vorschubbewegung in radialer Richtung des Werkzeugs durchgeführt wird. Um beliebige Flankenlinienkorrekturen erzeugen zu können, ohne den Zahnfuß zu schwächen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der relativen Drehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück eine rotatorische Zusatzbewegung zur Erzeugung einer Flankenlinienkorrektur überlagert wird. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein derart hergestelltes Zahnrad vorgeschlagen.The invention relates to a method for producing or machining a gear by a Wälzstoßverfahren with a gear-shaped tool, the Wälzstoßen by a cutting stroke of the tool and / or workpiece in combination with an opposite rotational movement of the tool and workpiece and a feed movement in the radial direction of the tool is carried out. In order to be able to generate any desired flank line corrections without weakening the tooth root, it is proposed according to the invention that the rotational movement between the tool and the workpiece is superimposed by a rotary additional movement for producing a flank line correction. Furthermore, a device for carrying out the method and a gear produced in this way is proposed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung oder Bearbeitung eines Zahnrades sowie ein derart hergestelltes oder bearbeitetes Zahnrad.The The invention relates to a method and a device for the production or machining a gear and a thus produced or machined gear.

An moderne Zahnradgetriebe bzw. die Verzahnungen der darin eingesetzten Zahnräder werden immer höhere Anforderungen in Bezug auf Leistungsübertragung und Geräuschverhalten gestellt. Daher werden heutzutage über die konventionelle Zahnflankenform in Form einer Evolvente hinaus die Zahnflankengeometrien durch Flankenlinienkorrekturen gezielt auf die Betriebsbedingungen hin angepasst.At modern gear transmission or the teeth of the inserted therein gears are getting higher Requirements relating to power transmission and noise behavior posed. Therefore, nowadays, over the conventional tooth flank shape in the form of an involute, the tooth flank geometries by flank line corrections specifically adapted to the operating conditions.

Dabei ist es auch notwendig, die Flankenlinienkorrekturen für die linke und die rechte Zahnflanke jeweils unterschiedlich vorzugeben, da die beiden Zahnflanken im Betrieb unterschiedlichen Belastungen durch Zug oder Druck ausgesetzt sind.there it is also necessary to make the flank line corrections for the left and to specify the right tooth flank differently, since the two tooth flanks in operation have different loads are exposed by train or pressure.

Unterschiedliche Verläufe der Flankenlinienkorrektur für die rechte und die linke Zahnflanke müssen bisher dadurch erzeugt werden, dass das Zahnrad mit zwei unterschiedlichen Maschinen für die jeweils eine Zahnflanke bearbeitet wird, also nach der Bearbeitung der ersten Flanke umgespannt werden muss, so dass dies in der Praxis beim Wälzstoßen aufgrund des hohen Aufwands nicht angewandt wird.different courses the flank line correction for the right and the left tooth flank have so far produced by it be that gear with two different machines for each a tooth flank is processed, so after processing the first Flank must be recaptured, so in practice this is due to rolling the high expense is not applied.

Aus der DE 102 08 531 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem beim Wälzschleifen eines Zahnrades eine Flankenlinienkorrektur in einem Schleifhub durch eine entsprechende Programmierung der Wälzschleifmaschine erreicht werden kann.From the DE 102 08 531 A1 a method is known in which when Wälzschleifen a gear flank line correction in a Schleifhub can be achieved by a corresponding programming of the Wälzschleifmaschine.

Bei diesem und ähnlichen bekannten Verfahren wird bei der Bearbeitung des Zahnrads, beispielsweise mit einer Schleifschnecke, die schleifende Hubbewegung des Werkzeugs nicht mehr rein axial in Zahnrichtung durchgeführt, sondern in Richtung der Mitte des Werkstücks leicht schräg mit der gewünschten Neigung ausgeführt. Dabei wird jedoch nicht nur – wie gewünscht – die Zahnflanke bearbeitet. Vielmehr wird durch diese Zusatzbewegung auch immer Material am Zahnfuß abgetragen, aus geometrischen Gründen sogar mehr Material als an der Zahnflanke selbst. Dadurch wird der Zahnfuß geschwächt, was zu einer Schwächung des gesamten Bauteils führt, da in diesem stark beanspruchten Bereich des Zahnrades weniger Material hinterlegt ist.at this and similar known method is used in the machining of the gear, for example with a grinding worm, the grinding stroke of the tool no longer purely axially performed in the tooth direction, but in the direction of Center of the workpiece slightly oblique with the desired Tilt performed. But not only - like desired - the tooth flank processed. Rather, this additional movement always Material removed at the tooth root, for geometric reasons even more material than on the tooth flank itself Tooth weakened what to a weakening of the entire component, because in this highly stressed area of the gear less material is deposited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung beliebiger Flankenlinienkorrekturen an einem Zahnrad mittels Wälzstoßen vorzuschlagen, welches in einer Einspannung in einer Maschine durchführbar ist und zu keiner Schädigung des Zahnfußes führt. Weiterhin soll eine Vorrichtung sowie ein durch das Verfahren herstellbares Zahnrad vorgeschlagen werden.Of the Invention is based on the object, a method for performing any To propose flank line corrections on a gear by means of gear rolling, which can be carried out in a clamping in a machine and no damage of the tooth base leads. Furthermore, a device and a producible by the process gear be proposed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6 und 10 gelöst.The The object is achieved by the Features of the claims 1, 6 and 10 solved.

Danach wird der Drehbewegung von Werkzeug und Werkstück eine auf die Hubbewegung abgestimmte rotatorische Zusatzbewegung zur Erzeugung einer Flankenlinienkorrektur überlagert. So kann schnell und effizient eine beliebige Flankenlinienkorrektur vorgegeben werden. Das Zahnrad kann so auf den individuellen Einsatzfall optimiert werden.After that is the rotational movement of the tool and workpiece on the lifting movement matched rotary additional movement for generating a flank line correction superimposed. So can quickly and efficiently any flank line correction be specified. The gear can so on the individual use case be optimized.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Zahnräder hergestellt werden, die gegenüber Zahnrädern mit herkömmlich erzeugten Flankenlinienkorrekturen eine höhere Leistungsübertragung, eine höhere Lebensdauer, einen geringeren Verschleiß sowie eine geringere Geräuschentwicklung aufweisen.By The method according to the invention can produce gears who are facing gears conventional generated flank line corrections a higher power transmission, a higher Lifetime, have a lower wear and lower noise.

Vorteilhafterweise wird die Zusatzbewegung der Drehbewegung des Werkzeugs überlagert. Alternativ kann die Zusatzbewegung der Drehbewegung des Werkstücks überlagert werden. So muss nur einer der beiden Antriebe für die Drehachsen die für die Aufbringung der Zusatzbewegung notwendige Präzision und Leistung aufweisen, während der andere Antrieb im Verhältnis einfacher und kostengünstiger ausgeführt sein kann (Anspruch 2 oder 3).advantageously, the additional movement is superimposed on the rotational movement of the tool. Alternatively, the additional movement of the rotational movement of the workpiece superimposed become. So only one of the two drives for the axes of rotation for the application the additional movement necessary precision and have performance while the other drive in proportion be made simpler and cheaper can (claim 2 or 3).

Es ist vorteilhaft, wenn die Zusatzbewegung auf die beiden Drehbewegungen für Werkstück und Werkzeug aufgeteilt wird. So muss die für die Zusatzbewegung erforderliche Leistung nicht von einem Motor alleine aufgebracht werden, sondern kann auf die beiden Antriebe aufgeteilt werden, so dass zwei Antriebe mit geringerer Leistung gewählt werden können, oder in Summe eine sehr hohe Leistung erzielt werden kann (Anspruch 4).It is advantageous if the additional movement on the two rotational movements for workpiece and tool is split. So must the for the additional movement required power not from a motor can be applied alone, but can on the two drives be split, so that two drives with lower power chosen can be or in total a very high performance can be achieved (claim 4).

Bevorzugt werden durch das Verfahren die rechte und die linke Zahnflanke getrennt bearbeitet. So können sämtliche Vorzüge des Verfahrens optimal genutzt werden, indem für beide Flanken unabhängig voneinander eine beliebige End-Kontur vorgegeben werden kann (Anspruch 5).Prefers the right and left tooth flanks are separated by the procedure processed. So can all Benefits The process can be optimally utilized by independently for both flanks any end contour can be specified (claim 5).

Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Herstellung und/oder Bearbeitung eines Zahnrades mittels Wälzstoßen vorgeschlagen. Neben den aus dem Stand der Technik bekannten Teilen ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Ansteuerung der Antriebe für die Drehachsen des Werkzeugs und/oder des Werkstücks der wälzenden Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück eine rotatorische Zusatzbewegung überlagerbar. Mit Hilfe dieser Vorrichtung können durch eine flexible Ansteuerung der Achsen nahezu beliebige, auch asymmetrische Flankenformmodifikationen erreicht werden und verändert werden, ohne dass die Vorrichtung dafür umgebaut werden muss (Anspruch 6).Furthermore, an apparatus for producing and / or processing a gear by means of gear rolling is proposed. In addition to the known from the prior art parts is in the inventive device by controlling the drives for the axes of rotation of the tool and / or the workpiece of the rolling Relativbe movement between the tool and the workpiece a rotational additional movement can be superimposed. With the help of this device can be achieved and changed by a flexible control of the axes almost any, even asymmetric Flankformmodifikationen without the device has to be rebuilt (claim 6).

Vorteilhafterweise werden die Drehachsen für das Werkstück und/oder die Drehachse für das Werkzeug über direktangetriebene Elektromotoren angetrieben. Mit diesen Motoren ist durch das Fehlen von Getrieben mit dem damit verbundenen Spiel die zur Bearbeitung erforderliche Genauigkeit für die Antriebe erreichbar (Anspruch 7).advantageously, be the axes of rotation for the workpiece and / or the axis of rotation for the tool over directly driven electric motors driven. With these engines is due to the lack of gears with the associated game the accuracy required for machining the drives achievable (claim 7).

Vorzugsweise sind die Motoren als Torque-Motoren ausgeführt. Diese bieten den zusätzlichen Vorteil, hohe Geschwindigkeiten und Drehmomente realisieren zu können (Anspruch 8).Preferably the motors are designed as torque motors. These provide the additional Advantage to realize high speeds and torques (claim 8th).

Es ist vorteilhaft, wenn die Drehachsen für das Werkstück und das Werkzeug sowie die Hubbewegung miteinander synchronisiert sind. So kann die Zusatzbewegung im Zusammenspiel der beiden Drehachsen durch die Maschinensteuerung erreicht werden (Anspruch 9).It is advantageous if the axes of rotation for the workpiece and the Tool and the lifting movement are synchronized with each other. Thus, the additional movement in the interaction of the two axes of rotation be achieved by the machine control (claim 9).

Weiterhin wird ein Zahnrad vorgeschlagen, dessen Zahnflanken eine Flankenlinienkorrektur aufweisen, die beim Wälzstoßen durch eine der wälzenden Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück überlagerte rotatorische Zusatzbewegung erzeugt ist (Anspruch 10).Farther is proposed a gear whose tooth flanks a flank line correction have, during the Wälzstoßen one of the rolling ones Movement between tool and workpiece superimposed rotary additional movement is generated (claim 10).

Es ist günstig, wenn es sich bei der Verzahnung um eine Innenverzahnung handelt. Bei der Herstellung einer solchen Verzahnung kommen die Vorteile des Wälzstoßens wie der geringe benötigte Arbeitsraum voll zur Geltung (Anspruch 11).It is cheap, if the toothing is an internal toothing. In the production of such teeth, the advantages come of tumbling like the small needed Working space to full advantage (claim 11).

Vorteilhafterweise besteht das Zahnrad aus einem Metallwerkstoff. Mit einem solchen Werkstoff lässt sich das Verfahren besonders einfach realisieren (Anspruch 12).advantageously, the gear consists of a metal material. With such a Material leaves the method is particularly easy to implement (claim 12).

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the description out.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:In The drawings, the invention with reference to several embodiments explained in more detail. there demonstrate:

1 eine perspektivische Ansicht eines Zahnrades mit einer Flankenlinienkorrektur, 1 a perspective view of a gear with a flank line correction,

2 eine beispielhafte Flankenlinienkorrektur in einer Detailansicht, 2 an exemplary flank line correction in a detailed view,

3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, 3 a schematic view of an embodiment of an apparatus for performing the method,

4 eine Prinzipskizze zur Durchführung des Verfahrens sowie 4 a schematic diagram for carrying out the method as well

5 weitere Beispiele für herstellbare Flankenlinienkorrekturen. 5 Further examples of manufacturable flank line corrections.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zahnrades 1, welches durch das im Folgenden vorgestellte Verfahren hergestellt oder bearbeitet werden soll. Das Zahnrad 1 weist eine Mittelachse 2 auf. Dieses Zahnrad 1 wird durch ein an sich bekanntes Wälzstoßverfahren mit einer Verzahnung 3 versehen, welche beliebige Flankenlinienkorrekturen aufweisen soll. 1 shows a perspective view of a gear 1 which is to be manufactured or processed by the method presented below. The gear 1 has a central axis 2 on. This gear 1 is by a per se known Wälzstoßverfahren with a toothing 3 provided, which should have any flank line corrections.

Für Flankenlinienkorrekturen gibt es in der Praxis vielfältige Anwendungsfälle: Zum einen ist es so möglich, einen Härteverzug vorzuhalten, d.h. bei der spanenden Bearbeitung des Zahnrads 1 bereits den Verzug einzuplanen, den das Werkstück durch den späteren Härteprozess erfährt. Weiterhin können Zahnräder optimal auf einen späteren Eingriffsfall angepasst werden. Zum anderen dienen Flankenlinienkorrekturen dazu, die Verformungen zu korrigieren bzw. bei der Fertigung einzuplanen, die sich aus der späteren Beanspruchung im Einsatz ergeben. Dies kann man zum Beispiel durch eine gezielte Materialzugabe in Form einer Balligkeit an den stark beanspruchten Stellen einer Zahnflanke erreichen.For flank line corrections, there are many applications in practice: On the one hand, it is thus possible to provide a hardening delay, ie during the machining of the gear 1 already plan the delay that the workpiece experiences through the later hardening process. Furthermore, gears can be optimally adapted to a later intervention case. On the other hand, flank line corrections serve to correct the deformations or schedule them during production, which result from the later stress in use. This can be achieved for example by a targeted addition of material in the form of a crown on the heavily used points of a tooth flank.

2 zeigt zur Erläuterung in einer Detailansicht einen möglichen Verlauf der Geometrie eines einzelnen Zahns 4 mit Zahnflanken 16 nach der Durchführung des Verfahrens. Der Zahn 4 ist dabei in einer in 1 angedeuteten Draufsicht dargestellt. 2 to illustrate in a detailed view of a possible course of the geometry of a single tooth 4 with tooth flanks 16 after the execution of the procedure. The tooth 4 is in an in 1 indicated plan view.

Unter Flankenlinienkorrektur 11 soll dabei eine Abweichung der Zahngeometrie in Axialrichtung 20, also in Richtung der Mittelachse 2 des Zahnrades 1 von der normalen Geometrie einer Zahnflanke verstanden werden.Under flank line correction 11 it should be a deviation of the tooth geometry in the axial direction 20 , ie in the direction of the central axis 2 of the gear 1 be understood by the normal geometry of a tooth flank.

Die Geometrie der rechten Zahnflanke 17 in 2 entspricht dabei unverändert der üblichen Evolventenverzahnung, während die linke Zahnflanke 19 einen in Axialrichtung 20 konischen Verlauf aufweist. Dadurch ist auch der Zahnrücken in Axialrichtung 20 konisch zulaufend.The geometry of the right tooth flank 17 in 2 corresponds unchanged to the usual involute, while the left flank 19 one in the axial direction 20 has a conical shape. As a result, the tooth back in the axial direction 20 tapered.

Wollte man eine solche Flankenlinienkorrektur 11 mit einem herkömmlichen Wälzstoßverfahren erzeugen, so müsste man beim Wälzstoßen in Axialrichtung 20 das Werkzeug weiter Richtung Mittelachse 2 des Zahnrades 1 bewegen, womit automatisch auch eine Materialabtragung am Zahnfuß 31 stattfindet, die sogar höher ist als die eigentlich beabsichtigte Materialabtragung an der Zahnflanke 16, weil sie über den Sinus des Anstellwinkels eingeht. Unter Zahnfuß 31 versteht man dabei den Teil des Zahnrades 1, der sich zwischen des in 1 dargestellten Fußnutzkreis 41 und Fußkreis 33 befindet.Did you want such a flank line correction 11 produce with a conventional Wälzstoßverfahren, so you would have the Wälzstoßen in the axial direction 20 the tool continues towards the center axis 2 of the gear 1 move, which automatically removes material at the tooth root 31 stattfin det, which is even higher than the actually intended material removal on the tooth flank 16 because it goes over the sine of the angle of attack. Under tooth base 31 one understands the part of the gear 1 located between the in 1 illustrated Fußnutzkreis 41 and foot circle 33 located.

Ob es sich bei der eigentlichen Verzahnung 3 um eine Schräg- oder Geradverzahnung handelt, ist dabei unerheblich.Whether it is the actual gearing 3 is a helical or straight toothing, is irrelevant.

In 3 ist beispielhaft eine Vorrichtung 21 zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen oder Bearbeiten des Zahnrads 1, im Folgenden auch als Werkstück 7 bezeichnet, dargestellt.In 3 is an example of a device 21 to carry out the method of manufacturing or machining the gear 1 , hereinafter also as a workpiece 7 designated, shown.

Die Vorrichtung 21, welche aus einem steifen Maschinenbett 22 sowie einem Ständer 24 zusammengesetzt ist, umfasst zunächst ein Werkzeug 5, mit welchem die Bearbeitung des Werkstücks 7 durch Wälzstoßen durchgeführt wird. Dieses Werkzeug 5 weist eine der zu erzeugenden Verzahnung 3 entsprechende Werkzeugverzahnung 35 auf.The device 21 which consists of a stiff machine bed 22 as well as a stand 24 is composed initially includes a tool 5 with which the machining of the workpiece 7 is performed by Wälzstoßen. This tool 5 has one of the teeth to be generated 3 appropriate tool teeth 35 on.

Ferner umfasst die Vorrichtung 21 mehrere Maschinenachsen: Zunächst ist eine Drehachse c1 für das Werkzeug 5 sowie eine Drehachse c2 für das Werkstück 7 vorgesehen. An diesen Achsen c1 und c2 befinden sich jeweils Antriebe 23, 25, die entsprechende Drehbewegungen 13, 15 ermöglichen. Weiterhin ermöglicht die Vorrichtung 21 eine Hubbewegung z, die dem eigentlichen Bearbeitungsprozess in axialer Richtung entspricht. Als vierte Achse weist die Vorrichtung eine Vorschubachse x auf, durch die eine Zustellbewegung von Werkzeug 5 und Werkstück 7 aufeinander zu ermöglicht wird. Das Werkzeug 5 führt also bei der Bearbeitung des Werkstücks 7 schnelle Hubbewegungen in z-Richtung aus, bei denen das Material des Werkstücks 7 abgetragen wird. Währenddessen führen Werkzeug 5 und Werkstück 7 wälzende Drehbewegungen aus, so dass eine Evolventenverzahnung erzeugt wird. Mit Fortschreiten der Bearbeitung werden die Zahnlücken tiefer und das Werkzeug 5 wird in Richtung x bewegt, bis es die Tauchtiefe erreicht hat.Furthermore, the device comprises 21 several machine axes: First, a rotation axis c1 for the tool 5 and a rotation axis c2 for the workpiece 7 intended. Each of these axes c1 and c2 has drives 23 . 25 , the corresponding rotational movements 13 . 15 enable. Furthermore, the device allows 21 a stroke z, which corresponds to the actual machining process in the axial direction. As a fourth axis, the device has a feed axis x, through which a feed movement of tool 5 and workpiece 7 towards each other. The tool 5 thus leads to the machining of the workpiece 7 fast strokes in z-direction, where the material of the workpiece 7 is removed. Meanwhile, tools lead 5 and workpiece 7 rolling rotational movements, so that an involute toothing is generated. As the processing progresses, the tooth spaces become deeper and the tool becomes smaller 5 Moves in the direction of x until it reaches the depth.

Neben den eben genannten Elementen umfasst die Vorrichtung 21 in diesem Ausführungsbeispiel noch ein Handhabungsgerät 37. Diese kann eine Anzahl von Werkstück-Rohlingen aufnehmen und sie der Bearbeitung zuführen oder nach der Bearbeitung aus der Einspannung entnehmen. Dieses Handhabungsgerät 37 kann weiterhin einen Sensor zur Positionierung der Werkstücke 7 in der Vorrichtung 21 umfassen, der mit dem Antrieb 25 der Drehachse c2 des Werkstücks 7 sowie mit dem Vorschub x elektrisch verbunden ist. In diesem Beispiel rotiert das Handhabungsgerät 37 wie durch den Pfeil angedeutet. Auf diese Weise kann die Herstellung und Bearbeitung der Zahnräder 1 mit einem hohen Automatisierungsgrad erfolgen.In addition to the elements just mentioned, the device includes 21 in this embodiment, a handling device 37 , This can take a number of workpiece blanks and feed them to processing or remove after machining from the clamping. This handling device 37 can also use a sensor for positioning the workpieces 7 in the device 21 include that with the drive 25 the axis of rotation c2 of the workpiece 7 and is electrically connected to the feed x. In this example, the handling device rotates 37 as indicated by the arrow. In this way, the manufacture and machining of the gears 1 done with a high degree of automation.

Ist die eigentliche Verzahnung 3 fertig gestellt, folgt in einem weiteren Verfahrenschritt nun die Herstellung der Flankenlinienkorrektur 11:
Zur Illustration dient 4, welche schematisch die Relativbewegung von Werkzeug 5 und Werkstück 7 darstellt. Zu sehen ist die Vorschubbewegung in x-Richtung, die Hubbewegung in z-Richtung, die in dieser Darstellung senkrecht zur Zeichenebene verläuft, sowie die wälzenden Drehbewegungen c1 und c2. Hat das Werkzeug 5 schon seine Tauchtiefe erreicht, so wird der wälzenden Bewegung der beiden Zahnräder 5 und 7 eine rotatorische, mit der Hubachse abgestimmte, Zusatzbewegung 9 überlagert. Diese Zusatzbewegung wird in diesem Ausführungsbeispiel auf zwei Einzelbewegungen 9' und 9'', die jeweils von den Antrieben 23 bzw. 25 für die Drehachsen c1 bzw. c2 durchgeführt werden. Durch diese, im Vergleich zur Wälzbewegung sehr schnelle bzw. hochfrequente Zusatzbewegung 9, die dazu eine sehr kleine Amplitude aufweist, wird während eines Hubs des Werkzeugs 5 in z-Richtung eine bestimmte Flankengeometrie auf die jeweils im Eingriff befindliche Zahnflanke 16 aufgeprägt.Is the actual gearing 3 completed, followed in another process step now the production of the flank line correction 11 :
Serves for illustration 4 which schematically shows the relative movement of the tool 5 and workpiece 7 represents. You can see the feed movement in the x-direction, the lifting movement in the z-direction, which runs in this representation perpendicular to the plane, and the rolling rotational movements c1 and c2. Has the tool 5 already reaches its depth, so is the rolling motion of the two gears 5 and 7 a rotary, with the lifting axis tuned, additional movement 9 superimposed. This additional movement is in this embodiment to two individual movements 9 ' and 9 '' , each from the drives 23 respectively. 25 be carried out for the axes of rotation c1 and c2. By this, in comparison to the rolling motion very fast or high-frequency additional movement 9 , which has a very small amplitude, becomes during a stroke of the tool 5 in the z-direction a certain edge geometry on each tooth surface in engagement 16 impressed.

Es wird also eine rotatorische Gesamtbewegung durchgeführt die zusammengesetzt ist aus einer Grundbewegung 13, 15, welche der Wälzbewegung der Zahnräder 5, 7 aufeinander entspricht, und einer hochfrequenten überlagerten Zusatzbewegung 9, die für die Erzeugung der Flankenlinienkorrektur 11 zuständig ist. Diese Zusatzbewegung 9 muss daher sehr schnell und relativ klein sein, weil sie innerhalb eines Werkzeughubs in z-Richtung die gewünschte Geometrie der Zahnflanke 16 durchlaufen muss.It is thus carried out a rotary total movement which is composed of a basic movement 13 . 15 , which is the rolling motion of the gears 5 . 7 corresponds to each other, and a high-frequency superimposed additional movement 9 necessary for the generation of the flank line correction 11 responsible is. This additional movement 9 Therefore, it must be very fast and relatively small, because within a tool stroke in the z direction, the desired geometry of the tooth flank 16 has to go through.

Auf diese Weise können – abhängig von der Leistung und Schnelligkeit der Antriebe 23, 25 – nahezu beliebige Flankenlinienkorrekturen 11 vorgegeben und einzig durch die Ansteuerung der Antriebe 23, 25 realisiert werden.In this way - depending on the performance and speed of the drives 23 . 25 - almost any flank line corrections 11 given and solely by the control of the drives 23 . 25 will be realized.

Da sich die Zusatzbewegung 9 direkt auf die Bearbeitung der Zahnflanke 16 selber beschränkt, kommt es zu keiner Materialabtragung am Zahnfuß 31. Der Durchmesser des Fußkreises 33 bleibt daher unverändert.Since the additional movement 9 directly on the machining of the tooth flank 16 limited itself, there is no material removal on the tooth root 31 , The diameter of the foot circle 33 therefore remains unchanged.

Idealerweise sind die beiden Antriebe 23, 25 miteinander synchronisiert, um die Zusatzbewegung 9 auf beide Drehachsen c1 und c2 verteilen zu können, so dass sich die Leistungsfähigkeit der beiden Motoren addiert. Durch die Kombination zweier leistungsstarker und hochpräziser Antriebe 23, 25 kann so eine sehr hohe Gesamtleistung erreicht werden.Ideally, the two drives 23 . 25 synchronized with each other to the additional movement 9 be distributed to both axes of rotation c1 and c2, so that adds the performance of the two motors. By combining two powerful and high-precision drives 23 . 25 So a very high overall performance can be achieved.

Im Unterschied zu diesem Ausführungsbeispiel kann die rotatorische Zusatzbewegung 9 auch nur einer Drehbewegung, also der Drehbewegung 13 des Werkzeugs 5 oder der Drehbewegung 15 des Werkstücks 7 überlagert werden. So muss der Antrieb 23 bzw. 25 der jeweils anderen Drehachse c1 bzw. c2 nicht ganz so leistungsstark sein.In contrast to this embodiment, the rotational additional movement 9 also only a rotational movement, ie the rotational movement 13 of the tool 5 or the rotational movement 15 of the workpiece 7 be superimposed. That's the drive 23 respectively. 25 the other axis of rotation c1 or c2 not quite as powerful.

Als Antriebe 23, 25 werden in diesem Beispiel direktangetriebene Elektromotoren 27, 29 verwendet. Diese weisen keine Getriebe und daher auch kein Spiel auf, was eine hohe Präzision mit sich bringt. Insbesondere werden hier Torque-Motoren eingesetzt. Dies sind hochpolige, permanent erregte Synchronmotoren, die als Außenläufer, also mit einem außen liegenden Rotor konzipiert sind. Sie bieten den Vorteil, sehr schnelle Drehbewegungen mit einer hohen Bewegungsdynamik und hohen Genauigkeit auf die Antriebsachsen c1, c2 aufprägen zu können und sind daher sehr gut für die Erzeugung der Zusatzbewegung 9 geeignet. Mit konventionellen, spielbehafteten Antrieben wäre das Verfahren nicht durchführbar.As drives 23 . 25 in this example are directly driven electric motors 27 . 29 used. These have no gear and therefore no play, which brings a high precision with it. In particular, torque motors are used here. These are high-poled, permanently excited synchronous motors, which are designed as external rotor, so with an external rotor. They offer the advantage of being able to impress very fast rotational movements with a high dynamic range of motion and high accuracy on the drive axes c1, c2 and are therefore very good for generating the additional movement 9 suitable. The procedure would not be feasible with conventional drives with play.

In 5 sind beispielhaft weitere Ausführungsformen der Flankenlinienkorrekturen 11 gezeigt. Während die linke Zahnflanke 19 konisch ausgeführt ist, sind verschiedene Varianten der Flankenlinienkorrektur 11 für die rechte Zahnflanke 17 angedeutet. Denkbar sind beispielsweise ballige Ausführungen oder konische Ausführungen oder beliebige Kombinationen von konischen, geraden und balligen Teilstücken. Diese Geometrien sind beliebig über die Steuerung der Antriebe 23, 25 beziehungsweise deren Zusammenspiel programmierbar; Somit kann die Flankenlinienkorrektur 11 auf den jeweiligen Belastungsfall abgestellt werden. Mit diesem Verfahren sind Geometrien realisierbar, die bisher nicht mechanisch herstellbar waren.In 5 are exemplary embodiments of the edge line corrections 11 shown. While the left flank 19 tapered are different variants of the flank line correction 11 for the right tooth flank 17 indicated. Conceivable, for example, spherical designs or conical designs or any combination of conical, straight and spherical sections. These geometries are arbitrary via the control of the drives 23 . 25 or their interaction programmable; Thus, the flank line correction 11 be turned off on the respective load case. With this method geometries can be realized that were previously not mechanically produced.

Als Werkstoffe für die Zahnräder 1 stehen in diesem Anwendungsbeispiel, wie auch generell in der Praxis Metallwerkstoffe, speziell Stähle, allein schon wegen der guten mechanischen Bearbeitbarkeit im Vordergrund. Das Verfahren ist aber auch gut geeignet zur Herstellung oder Bearbeitung von Zahnrädern aus Kunststoffen oder keramischen Werkstoffen. Insbesondere bei keramischen Werkstoffen ist es denkbar, ein Werkstück 7 im halbgesinterten Zustand durch das Verfahren zu bearbeiten und dann durch einen weiteren Sinterprozess fertig zu stellen.As materials for the gears 1 In this application example, as well as in general metal materials, especially steels, are in the foreground because of the good mechanical workability alone. The method is also well suited for the production or processing of gears made of plastics or ceramic materials. Especially with ceramic materials, it is conceivable to have a workpiece 7 in the semi-sintered state by the process to edit and then complete by another sintering process.

Weiterhin ist es möglich, sowohl weiche als auch harte Werkstoffe auf diese Weise zu bearbeiten, also beispielsweise ein Werkstück 7 zunächst durch das Verfahren zu bearbeiten und anschließend zu härten oder umgekehrt ein bereits gehärtetes Werkstück 7 zu bearbeiten.Furthermore, it is possible to process both soft and hard materials in this way, so for example a workpiece 7 first by the process to edit and then to harden or vice versa an already hardened workpiece 7 to edit.

Darüber hinaus dienen das Verfahren und die Vorrichtung 21 sowohl zur Komplettbearbeitung, also zur Herstellung eines Zahnrades 1 aus einem Vollmaterial, als auch zur Fertigbearbeitung eines bereits vorgefertigten Zahnrades 1. Es ist beispielsweise denkbar, einen Zahnradrohling mit einem anderen Verfahren, z.B. einem Wälzfräsverfahren zu fertigen und dann lediglich die Flankenlinienkorrektur 11 mit dem oben vorgestellten Verfahren durchzuführen.In addition, the method and the device serve 21 both for complete machining, so for the production of a gear 1 from a solid material, as well as for finishing an already prefabricated gear 1 , It is conceivable, for example, to manufacture a gear blank with another method, for example a hobbing method, and then only the flank line correction 11 with the procedure presented above.

Die hergestellten Bauteile können überall in der industriellen Praxis eingesetzt werden, wo Zahnräder mit stoßbaren Verzahnungen Verwendung finden. Ein großer Einsatzbereich ist der Automobilsektor, wo derartige Zahnräder in Getrieben, in Zahnkränzen im Motortrieb oder in Achsen eingesetzt werden können. Denkbar sind aber auch andere Anwendungsbereiche wie Haushaltsgeräte wie Kettensägen oder Küchenmixer.The manufactured components can be found anywhere in the used in industrial practice where gears with impactable gears use Find. A large Field of application is the automotive sector, where such gears in gears, in sprockets can be used in motor drive or in axles. But they are also conceivable other applications such as household appliances such as chainsaws or Kitchen blender.

Das Verfahren und die Vorrichtung 21 sind nicht beschränkt auf die dargestellten Ausführungsbeispiele.The method and the device 21 are not limited to the illustrated embodiments.

Beispielsweise kann die Vorrichtung 21 auch mehr als die vier in 3 dargestellten Maschinenachsen c1, c2, x und z umfassen.For example, the device 21 even more than the four in 3 illustrated machine axes c1, c2, x and z include.

Weiterhin ist die herstellbare Verzahnung 3 nicht beschränkt auf die in den Figuren dargestellte Außenverzahnung. Diese wurde hier nur aus Gründen der Anschaulichkeit gewählt. Denkbar sind Zahnräder mit Innen- und Außenverzahnung sowie Kronräder. Besonders günstig ist das Verfahren auch bei einer Verzahnung gegen einen Bund einsetzbar.Furthermore, the producible gearing 3 not limited to the external teeth shown in the figures. This was chosen here only for the sake of clarity. Are conceivable gears with internal and external teeth and crown wheels. The method can also be used particularly advantageously with a toothing against a collar.

Selbstverständlich sind ferner Flankenlinienkorrekturen 11 sowohl an Schräg- als auch an Geradverzahnungen durch das Verfahren durchführbar. Weiterhin ist das Verfahren auch auf Verzahnungen anwendbar, die nicht die Form einer Evolvente aufweisen.Of course, further flank line corrections 11 both oblique and to Geradverzahnungen by the method feasible. Furthermore, the method is also applicable to gears that do not have the shape of an involute.

Claims

Method of making or machining a gear ( 1 ) by a Wälzstoßverfahren with a gear-shaped tool ( 5 ), wherein the Wälzstoßen by a cutting stroke movement of tool ( 5 ) and / or workpiece ( 7 ) in combination with an opposite rotational movement of tool ( 5 ) and workpiece ( 7 ) and a feed movement in the radial direction of the tool ( 5 ), characterized in that the rotational movement between tool ( 5 ) and workpiece ( 7 ) a rotary additional movement ( 9 ) for producing a flank line correction ( 11 ) is superimposed.

Method according to claim 1, characterized in that the additional movement ( 9 ) of the rotational movement ( 13 ) of the tool ( 5 ) is superimposed.

Method according to claim 1, characterized in that the additional movement ( 9 ) of the rotational movement ( 15 ) of the workpiece ( 7 ) is superimposed.

Method according to claim 1, characterized in that the additional movement ( 9 ) on the two rotational movements ( 15 . 17 ) for tools ( 5 ) and workpiece ( 7 ) can be divided.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the right-hand tooth flank ( 17 ) and the left tooth flank ( 19 ) are processed separately.

Contraption ( 21 ) for producing and / or machining a toothed wheel ( 1 ) by rolling, comprising: - a tool ( 5 ) for machining the workpiece ( 7 ), - an axis of rotation (c1) for the tool ( 5 ) with a drive ( 23 ), - a rotation axis (c2) for the workpiece ( 7 ) with a drive ( 25 ), - a lifting axis (z) and - a feed axis (x), characterized in that by the control of the drives ( 23 . 25 ) for the axes of rotation (c1, c2) of the tool ( 5 ) and / or the workpiece ( 7 ) of the rolling motion between tool ( 5 ) and workpiece ( 7 ) a rotary additional movement ( 9 ) is superimposed.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the axes of rotation (c1, c2) for the tool ( 5 ) and / or the workpiece ( 7 ) via directly driven electric motors ( 27 . 29 ) are driven.

Device according to claim 7, characterized in that the motors ( 27 . 29 ) are designed as torque motors.

Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the drives ( 23 . 25 ) of the axes of rotation (c1, c2) for the tool ( 5 ) and the workpiece ( 7 ) and the lifting movement are synchronized with each other.

Gear ( 1 ) with a toothing produced by a Wälzstoßverfahren ( 3 ), characterized in that the tooth flanks ( 16 ) of the gear ( 1 ) a flank line correction ( 11 ) which, during rolling, is caused by one of the rotating movement between the tool ( 5 ) and workpiece ( 7 ) superimposed rotary additional movement ( 9 ) is generated.

Gearwheel according to claim 10, characterized in that it is in the toothing ( 3 ) is an internal toothing.

Gearwheel according to claim 10 or 11, characterized in that the gear ( 1 ) consists of a metal material.