DE102012018948A1

DE102012018948A1 - Werkzeug und Verfahren zum Wälzfräsen von geradverzahnten Kegelrädern

Info

Publication number: DE102012018948A1
Application number: DE201210018948
Authority: DE
Inventors: Niklas Müller
Original assignee: Koepfer Verzahnungsmaschinen & Co KG GmbH
Current assignee: Koepfer Verzahnungsmaschinen & Co KG GmbH
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Wälzfräser zum Bearbeiten von geradverzahnten Kegelrädern (1), mit einem Wälzfräser (2), der am Umfang teilweise mit Werkzeugschneiden (3) bestückt ist und ein Werkzeugschneiden (3) freies Umfangssegment aufweist, wobei der Wälzfräser (2) in Rotation versetzt und mit dem ebenfalls rotierenden Kegelrad (1) in Wälzfräseingriff gebracht wird, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Abtragen eines Teilbetrages der vorgegebenen Schnitttiefe durch eine Relativbewegung von Kegelrad (1) und Wälzfräser (2) wobei die Werkzeugschneiden (3) von einer Ausgangsstellung am Rande eines Zahns ausgehend diesen über die gesamte Zahnbreite (F) bearbeiten, b) Anordnen der Werkzeugschneiden (3) in der Ausgangsstellung, c) Wiederholen des Verfahrensschritte a) und b) bis alle Zähne des Kegelrads (1) bearbeitet wurden, d) Zustellen des Wälzfräsers (2) zum Kegelrad (1) und Wiederholen der Verfahrensschritte a) bis c) bis die vorgegebene Schnitttiefe erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsunterschied zwischen Wälzfräser- und Werkstückteilung durch Relativbewegungen ausgeglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten von geradverzahnten Kegelrädern. Da bei Kegelrädern die Zahndicke, die Zahnlückenweite und damit die Teilung von außen nach innen über die Zahnbreite hinweg abnehmen, werden verzahnungsspezifische Werkzeuge zur Bearbeitung eingesetzt. Aus der DE 929 588 sind ein Fräswerkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten von Kegelrädern bekannt. Dabei ist das Werkstück fest eingespannt. Das Werkzeug besteht aus einer Scheibe, an deren Umfang hintereinander immer größer werdende Schneidezähne angeordnet sind. Während einer Vorschubbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück entlang der Zahnbreite und bei gleichzeitigem Drehen der Scheibe kommen die Schneidzähne nacheinander an verschiedenen Stellen längs der Zahnlücke in Eingriff. Dadurch nehmen Zahndicke und Zahnlückenweite von außen nach innen ab, wie es bei Kegelrädern der Fall ist. Am Umfang der Zahnscheibe befindet sich ein zahnfreies Segment. Während dieses Segment das Werkstück überstreicht, wird das Kegelrad um eine Zahnlücke weiter gedreht. Bei diesem Verfahren ist die Art der Bearbeitung mit dem Räumen vergleichbar.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Werkzeug für die Bearbeitung geradverzahnter Kegelräder zu vereinfachen und ein entsprechendes Bearbeitungsverfahren aufzuzeigen. Es ist auch Aufgabe Bewegungsabläufe zwischen Werkstück und Werkzeug zu optimieren.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und einem Werkzeug nach Patentanspruch 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß werden die Kegelräder durch Wälzfräsen mit einem Wälzfräser mit symmetrischen trapezförmigen Werkzeugschneiden bearbeitet. Dabei sind die Kegelradachse und die Wälzfräserachse über das Verhältnis aus Kegelradzähnezahl und Gangzahl des Wälzfräsers miteinander gekoppelt. Beide drehen sich kontinuierlich. Da beim Wälzfräsen die Steigung der Werkzeugschneiden an die Teilung des Werkstücks angepasst ist, muss bei Kegelrädern entlang der Zahnbreite ein Teilungsausgleich durchgeführt werden. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung erfolgt der Teilungsausgleich durch eine gesteuerte Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Die Relativbewegung kann durch eine zusätzliche rotatorische Bewegung des Kegelrads um seine Rotationsachse und durch eine Linearbewegung parallel zur Rotationsachse des Wälzfräsers erfolgen. Bei einer vorteilhaften Ausführung wird die Teilung des Wälzfräsers so gewählt, dass sie der Werkstückteilung in der Zahnmitte entspricht. Dabei verjüngt sich der Teilungsausgleich entlang der Zahnbreite von einer Anfangsstellung am Rand bis zur Mitte hin auf den Betrag Null und vergrößert sich wieder bis zum gegenüberliegenden Rand in entgegen gesetzter Richtung. Der erfindungsgemäße Wälzfräser ist entlang seines Umfanges maximal bis zur Hälfte mit Werkzeugschneiden bestückt. In der Zeit, in der das unbestückte Segment das Werkstück überstreicht, dreht sich das Kegelrad kontinuierlich weiter, so dass der nachfolgende Kegelradzahn in die Anfangsposition gelangt. Gleichzeitig wird auch der Wälzfräser um einen Teilungsversatz relativ zum Werkstück zurückbewegt, so dass sich der Wälzfräser vor der Bearbeitung des nachfolgenden Kegelradzahnes wieder in der Anfangsposition befindet. Bei einer vorteilhaften Ausführung sind die Werkzeugschneiden zur Bearbeitung gegenüberliegender Zahnflanken in zwei Gängen mit entgegengesetzter Steigungsrichtung angeordnet. Bei jedem Seitenwechsel der Zahnflanken wird die Drehrichtung des Werkstücks umgekehrt.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen
1 die Bezeichnungen am Kegelrad
2 in schematischer Darstellung den Wälzfräser 2 bei der Bearbeitung des Kegelrads 1
3 den Wälzfräser
Beim Kegelrad 1 verändert sich die Teilung entlang der Zahnbreite F. Wie aus 1 ersichtlich ist die Teilung an der Ferse D wesentlich größer als die Teilung an der Zehe E. Diese Differenz muss beim Wälzfräsen durch eine Relativbewegung zwischen Wälzfräser und Kegelrad ausgeglichen werden.
Nach 2 rotieren das Kegelrad 1 zum Wälzfräsen um die C-Achse und der Wälzfräser 2 um die B-Achse. Beide drehen sich kontinuierlich. Die Bewegung des Wälzfräsers entlang der Fräserbahn 6 wird durch Überlagerung der Linearbewegungen entlang der X- und Z-Achse erzeugt.
3 zeigt den Wälzfräser 2 in perspektivischer Darstellung. Die Werkzeugschneiden 3 sind in zwei Gängen angeordnet, welche in entgegengesetzter Steigungsrichtung angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Kegelrad
2, 2': Wälzfräser
3: Werkzeugschneide
4: Zehe
5: Ferse
6: Fräserbahn
7: Umfangsbereich des Wälzfräsers ohne Schneides
A: vertikale Schwenkachse Wälzfräser
B: horizontale Rotationsachse Wälzfräser
C: Rotationsachse Kegelrad
D: Teilung an der Ferse
E: Teilung an der Zehe
F: Zahnbreite
X: vertikale Linearachse der Wälzfräsmaschine
Y: horizontale Linearachse parallel zur B-Achse
Z: horizontale Linearachse parallel zur C-Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 929588 [0001]

Claims

Verfahren zum Bearbeiten von geradverzahnten Kegelrädern (1), mit einem Wälzfräser (2), der am Umfang teilweise mit Werkzeugschneiden (3) bestückt ist und ein Werkzeugschneiden (3) freies Umfangssegment aufweist, wobei der Wälzfräser (2) in Rotation versetzt und mit dem ebenfalls rotierenden Kegelrad (1) in Wälzfräseingriff gebracht wird, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Abtragen eines Teilbetrags einer vorgegebenen Schnitttiefe durch eine Relativbewegung von Kegelrad (1) und Wälzfräser (2) wobei die Werkzeugschneiden (3) von einer Ausgangsstellung am Rande eines Kegelradrohlings ausgehend diesen kontinuierlich über die gesamte Zahnbreite (F) bearbeiten, b) Anordnen der Werkzeugschneiden (3) in der Ausgangsstellung, c) Wiederholen des Verfahrensschritte a) und b) bis die Zahnflanken am Kegelrad (1) entlang der Zahnbreite (F) vollständig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsunterschied zwischen Wälzfräser- und Werkstückteilung durch Relativbewegungen zwischen diesen ausgeglichen wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung durch eine Linearbewegung parallel zur Wälzfräserachse (B-Achse) erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung durch eine Rotationsbewegung des Kegelrads (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Relativbewegungen zwischen Kegelrad (1) und Wälzfräser (2) in einem kartesischen Koordinatensystem (X, Y, Z) erfolgen, wobei der Wälzfräser (1) seiner Steigung entsprechend um eine A-Achse geneigt ist und wobei den Linearachsen (X, Y, Z) Rotationsachsen (A, B, C) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kegelrad (1) um die C-Achse und der Wälzfräser (2) um die B-Achse in eine kontinuierliche Rotation versetzt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Relativbewegungen zwischen Kegelrad (1) und Wälzfräser (2) in den Verfahrensschritten a) und b) durch überlagerte Linearbewegungen entlang der X- und Z-Achse erfolgen.
Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsunterschied zwischen Wälzfräser- und Werkstückteilung durch eine Relativbewegung entlang der Y-Achse ausgeglichen wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 mit einem Wälzfräser, bei dem die Werkzeugschneiden in zwei Gängen mit entgegengesetzter Steigungsrichtung angeordnet sind, wobei eine Zahnflanke mit den Werkzeugschneiden im ersten Gang bearbeitet wird und die gegenüberliegende Zahnflanke mit den Werkzeugschneiden des zweiten Ganges bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Seitenwechsel der Zahnflanken die Drehrichtung des Werkstückes geändert wird.
Wälzfräser zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei der Wälzfräser am Umfang mit Werkzeugschneiden bestückt ist und ein Werkzeugschneiden freies Umfangssegment aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Umfangssegment sich über einen Winkel von mindestens 180° erstreckt.
Wälzfräser nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugschneiden trapezförmig und symmetrisch sind.
Wälzfräser nach Patentanspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugschneiden in zwei Gängen in entgegengesetzter Steigungsrichtung angeordnet sind.