DE102012105185B4

DE102012105185B4 - Process for producing worm shafts using the skiving process, tool for carrying out the process, worm shaft and use of a worm shaft

Info

Publication number: DE102012105185B4
Application number: DE102012105185.2A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Paul Capellmann
Original assignee: Cvt Capellmann & Co KG GmbH
Current assignee: Cvt Capellmann & Co KG GmbH
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: DE102012105185A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schneckenwellen (10) im Wälzschälverfahren, bei dem ein als Schälrad (105) ausgebildetes Werkzeug an einer Werkzeugmaschine (100) in einer Werkzeugachse (15) drehbar angetrieben ist und mit der in einer Werkstückachse (16) drehbar angetriebenen, das Werkstück ausbildenden Schneckenwelle (10) zusammenwirkt, wobei die beiden Achsen (15, 16) in einem Achskreuzwinkel (η) zueinander geneigt angeordnet sind, wobei das eine Ist-Geometrie aufweisende Schälrad (105) eine Ist-Geometrie (1) der Verzahnung der Schneckenwelle (10) ausbildet, die mittels einer Variation von Maschineneinstelldaten (Δa, η) der Werkzeugmaschine (100) beeinflussbar ist, und wobei das Schälrad (105) Schneidkanten (106) aufweist, die eine Schneidebene (20) ausbilden.The invention relates to a method for producing worm shafts (10) using the power skiving process, in which a tool in the form of a skiving wheel (105) is rotatably driven on a machine tool (100) in a tool axis (15) and rotatable with it in a workpiece axis (16) driven worm shaft (10) forming the workpiece interacts, the two axes (15, 16) being inclined to one another at an axis intersection angle (η), the peeling wheel (105) having an actual geometry having an actual geometry (1) of the Forms toothing of the worm shaft (10), which can be influenced by means of a variation of machine setting data (Δa, η) of the machine tool (100), and wherein the peeling wheel (105) has cutting edges (106) which form a cutting plane (20).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schneckenwellen im Wälzschälverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for producing worm shafts using the power skiving method according to the preamble of claim 1.

Bei einem derartigen, aus der Praxis bekannten Verfahren wirkt ein eine Ist-Geometrie aufweisendes Schälwerkzeug in Form eines Schälrads mit der Umfangsfläche an einer Schneckenwelle zusammen, um eine gewünschte Soll-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle auszubilden. Das Schälwerkzeug weist Schneidkanten auf, die mit der Achse der Schneckenwelle eine Schneidebene ausbilden. Ferner weist das Schälwerkzeug zur Erzeugung der gewünschten Soll-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle eine Profilwinkelabweichung von Null auf. Die in der Praxis durch ein derartiges Schälwerkzeug hergestellten Schneckenwellen können aufgrund unterschiedlichster Gründe bei den oben beschriebenen Voraussetzungen eine Ist-Geometrie aufweisen, die von der Soll-Geometrie abweicht.In such a method known from practice, a peeling tool having an actual geometry in the form of a peeling wheel interacts with the circumferential surface on a worm shaft in order to form a desired target geometry of the toothing of the worm shaft. The peeling tool has cutting edges which form a cutting plane with the axis of the worm shaft. Furthermore, the peeling tool has a profile angle deviation of zero for generating the desired target geometry of the toothing of the worm shaft. The worm shafts produced in practice by such a peeling tool can have an actual geometry that deviates from the target geometry due to the most varied of reasons under the conditions described above.

Weiterhin ist es bekannt, bei dem Vorhandensein einer Abweichung der Ist-Geometrie von der Soll-Geometrie an der Schneckenwelle durch eine Variation der Maschineneinstelldaten, insbesondere durch eine Variation eines Achsversatzes zwischen Schneidebene des Schälwerkzeugs und der Achse der Schneckenwelle, die Ist-Geometrie der Schneckenwelle bzw. deren Verzahnungsgeometrie zu beeinflussen. Nachteilig dabei ist, dass eine derartige Beeinflussung des Achsversatzes, sei es durch ein Anordnen der Schneidebene unter- oder oberhalb der Achse der Schneckenwelle, jeweils nur eine Veränderung der Profilwinkelabweichung an der Verzahnungsgeometrie der Schneckenwelle in ein und derselben Richtung bewirkt, und zwar in Richtung eines schwächeren Zahnkopfes sowie eines stärkeren Zahnfußes, das heißt in Richtung einer negativen Profilwinkelabweichung. Weist die Ist-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle demgegenüber bereits eine negative Profilwinkelabweichung auf, so ist eine Veränderung der Ist-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle durch die angesprochene Veränderung der Position der Schneidebene des Schälrads zur Schneckenachse an der Werkzeugmaschine nicht zielführend.Furthermore, it is known that if there is a deviation of the actual geometry from the target geometry on the worm shaft due to a variation of the machine setting data, in particular due to a variation of an axial offset between the cutting plane of the peeling tool and the axis of the worm shaft, the actual geometry of the worm shaft or to influence their toothing geometry. The disadvantage here is that such an influencing of the axial offset, be it by arranging the cutting plane below or above the axis of the worm shaft, only causes a change in the profile angle deviation on the toothing geometry of the worm shaft in one and the same direction, namely in the direction of one weaker tooth tip and a stronger tooth root, i.e. in the direction of a negative profile angle deviation. If, on the other hand, the actual geometry of the toothing of the worm shaft already has a negative profile angle deviation, then changing the actual geometry of the toothing of the worm shaft by changing the position of the cutting plane of the peeling wheel to the worm axis on the machine tool is not expedient.

Es ist auch bekannt, dass eine Änderung des Achskreuzwinkels einen zwar geringen Einfluss auf die Profilwinkelabweichung hat, sie wirkt sich jedoch nicht auf die erzeugte Zahndicke aus. Damit können sowohl mit dem Achsversatz, als auch mit dem Achskreuzwinkel die Profilwinkelabweichung und die erzeugte Zahndicke beeinflusst werden.It is also known that a change in the axis intersection angle has a small influence on the profile angle deviation, but does not affect the generated tooth thickness. This means that the profile angle deviation and the generated tooth thickness can be influenced both with the axis offset and with the axis intersection angle.

Weiterhin ist es aus der DE 39 15 976 A1 bekannt, bei der Fertigung von Zylinderrädern im Wälzschälverfahren u.a. die Schneidebene des Werkzeugs außermittig zur Werkstückachse zu variieren, wobei gleichzeitig das Werkzeug zur Herstellung der Zahnräder eine Geometrie aufweist, bei der in der Zahnbreitenmitte des Zahnrads keine Profilwinkelabweichung entsteht. Die bekannte Schrift beschäftigt sich mit der Herstellung von Zahnrädern, bei der die bei der Erzeugung der Flankenlinienmodifikation entstehende Verbindung der Werkstückflanke kompensiert wird.Furthermore, it is from the DE 39 15 976 A1 known to vary the cutting plane of the tool off-center to the workpiece axis in the production of cylindrical gears in the power skiving process, while at the same time the tool for producing the gears has a geometry in which no profile angle deviation occurs in the tooth width center of the gear. The known document deals with the production of gears, in which the connection of the workpiece flank that occurs when the tooth trace modification is generated is compensated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Schneckenwellen im Wälzschälverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Ist-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle durch eine Veränderung von Maschineneinstelldaten derart beeinflussbar ist, dass sowohl positive als auch negative Profilwinkelabweichungen der Verzahnungsgeometrie der Schneckenwelle durch eine entsprechende Variation der Maschineneinstelldaten korrigiert werden können. Dadurch lassen sich in einer Serienproduktion bei geringen Ausschusszahlen und somit relativ geringen Produktionskosten Schneckenwellen mit hoher Genauigkeit der Verzahnungsgeometrie herstellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Herstellen von Schneckenwellen im Wälzschälverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Ist-Geometrie des Schälwerkzeugs von einer Soll-Geometrie des Schälwerkzeugs abweicht, wobei sich die Soll-Geometrie des Schälwerkzeugs auf den Fall bezieht, bei der die Schneidebene der Schneidkanten mit der Werkstückachse fluchtet, und dass zum Ausgleich der Ist-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle von der Soll-Geometrie die Maschineneinstelldaten derart gewählt werden, dass die Schneidebene unter- oder oberhalb der Werkstückachse verläuft. Mit anderen Worten gesagt bedeutet das, dass die Ist-Geometrie des Schälwerkzeugs derart gewählt wird, dass alleine durch die Geometrie des Schälwerkzeugs an der Verzahnung der Schneckenwelle eine positive Profilwinkelabweichung erzeugt werden würde, die jedoch durch eine Variation der Maschineneinstelldaten derart beeinflusst wird, dass durch die Anordnung der Schneidebene des Schälwerkzeugs unter- oder oberhalb der Werkstückachse eine negative Profilwinkelabweichung erzeugt wird, die in Verbindung mit der durch die Ist-Geometrie des Schälwerkzeugs erzeugenden positiven Profilwinkelabweichung insgesamt zu einer Ist-Geometrie der Schneckenwelle führt, bei der die Profilwinkelabweichung Null beträgt.Based on the prior art presented, the invention is based on the object of developing a method for producing worm shafts using the power skiving method according to the preamble of claim 1 in such a way that the actual geometry of the toothing of the worm shaft can be influenced by changing machine setting data in such a way that Both positive and negative profile angle deviations in the toothing geometry of the worm shaft can be corrected by varying the machine setting data accordingly. As a result, worm shafts with a high degree of accuracy of the toothing geometry can be manufactured in series production with low reject rates and thus relatively low production costs. This object is achieved according to the invention in a method for producing worm shafts in the power skiving process with the features of claim 1 in that the actual geometry of the peeling tool deviates from a target geometry of the peeling tool, the target geometry of the peeling tool relating to the case , in which the cutting plane of the cutting edges is aligned with the workpiece axis, and that to compensate for the actual geometry of the toothing of the worm shaft from the target geometry, the machine settings are selected such that the cutting plane runs below or above the workpiece axis. In other words, this means that the actual geometry of the peeling tool is selected in such a way that the geometry of the peeling tool alone would generate a positive profile angle deviation on the toothing of the worm shaft The arrangement of the cutting plane of the peeling tool below or above the workpiece axis generates a negative profile angle deviation which, in conjunction with the positive profile angle deviation generated by the actual geometry of the peeling tool, leads to an actual geometry of the worm shaft in which the profile angle deviation is zero.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Schneckenwellen im Wälzschälverfahren sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Dabei sollen verfahrenstechnisch offenbarte Merkmale vorrichtungstechnisch beanspruchbar und offenbart sein und vorrichtungstechnisch offenbarte Merkmale als verfahrenstechnisch offenbart und beanspruchbar gelten.Advantageous further developments of the method according to the invention for producing worm shafts using the power skiving method are listed in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention. In this case, features disclosed in terms of process technology should be claimable and disclosed in terms of device technology, and features disclosed in terms of device technology should be deemed to be disclosed and claimable in terms of process technology.

Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ist-Geometrie des Schälwerkzeugs (Schälrad) eine Profilwinkelabweichung von +3µm bis +15µm, vorzugsweise von +5µm bis +12µm, umfasst. Eine derartige Abweichung der Ist-Geometrie des Schälwerkzeugs ermöglicht es, durch die Wahl eines entsprechenden Achsversatzes zwischen der Schneidebene des Schälwerkzeugs und der Achse der Schneckenwelle die Ist-Geometrie der Schneckenwelle in gewünschter Art und Weise zu beeinflussen, wobei die Achsabweichung etwa (je nach Dimensionierung der Schneckenwelle) im Bereich von einigen Zehntelmillimeter beträgt.In particular, it is provided according to the invention that the actual geometry of the peeling tool (peeling wheel) includes a profile angle deviation of + 3 μm to + 15 μm, preferably of + 5 μm to + 12 μm. Such a deviation in the actual geometry of the peeling tool makes it possible to influence the actual geometry of the worm shaft in the desired manner by selecting a corresponding axial offset between the cutting plane of the peeling tool and the axis of the worm shaft the worm shaft) is in the range of a few tenths of a millimeter.

Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn neben der Anordnung der Schneidebene der Schneidkanten des Schälrads unter- oder oberhalb der Achse der Schneckenwelle die Maschineneinstelldaten derart gewählt werden, dass eine Abweichung des Achskreuzwinkels zwischen -3° und +3° von einem Soll-Achskreuzwinkel vorgesehen ist, wobei sich der Soll-Achskreuzwinkel auf denjenigen Achskreuzwinkel bezieht, der bei der Soll-Geometrie des Schälrads gewählt werden würde, wenn dessen Profilwinkelabweichung Null beträgt. Durch die zusätzliche Variation des Achskreuzwinkels lässt sich der besondere Vorteil erzielen, dass sowohl eine positive, als auch eine negative Beeinflussung der Profilwinkelabweichung in Abhängigkeit der Richtung des gewählten Achskreuzwinkels ermöglicht wird. Es sind somit durch den Achsversatz und die Änderung des Achskreuzwinkels zwei Einflussgrößen zur Steuerung der Profilwinkelabweichung verfügbar. Weiterhin ermöglicht die Variation des Achskreuzwinkels die Beeinflussung der Zahndicke, zum Beispiel in Form eines diametralen Prüfmaßes. Beide Einflussgrößen wirken sich unterschiedlich stark auf die Profilwinkelabweichung und die erzeugte Zahndicke aus, so dass sie sich gegenseitig ergänzend einsetzen lassen, je nachdem, ob bevorzugt die Zahndicke oder die Profilwinkelabweichung beeinflusst werden soll.It is particularly preferred if, in addition to the arrangement of the cutting plane of the cutting edges of the peeling wheel below or above the axis of the worm shaft, the machine setting data are selected in such a way that a deviation of the axis intersection angle between -3 ° and + 3 ° from a target axis intersection angle is provided , wherein the target axis crossing angle relates to that axis crossing angle which would be selected for the target geometry of the peeling wheel if its profile angle deviation is zero. The additional variation of the cross-axis angle can achieve the particular advantage that both a positive and a negative influence on the profile angle deviation is made possible depending on the direction of the cross-axis angle selected. There are thus two influencing variables available for controlling the profile angle deviation due to the axis offset and the change in the axis intersection angle. Furthermore, the variation of the axis intersection angle enables the tooth thickness to be influenced, for example in the form of a diametrical test dimension. Both influencing variables have different effects on the profile angle deviation and the generated tooth thickness, so that they can be used in addition to one another, depending on whether the tooth thickness or the profile angle deviation is to be influenced.

Bei dem zuletzt genannten Verfahren, bei dem zusätzlich eine Variation des Achskreuzwinkels vorgesehen ist, wird darüber hinaus insbesondere vorgeschlagen, dass in einem ersten Schritt die Ist-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle unter Verwendung eines Schälrads erfasst wird, und dass in Abhängigkeit von der Abweichung der Ist-Geometrie von der Soll-Geometrie die Maschineneinstelldaten verändert werden, wobei zur Änderung der Maschineneinstelldaten eine Kombination eines bestimmten Achsversatzes und eines bestimmten Achskreuzwinkels aus mehreren unterschiedlichen möglichen Achsversätzen und Achskreuzwinkeln umfasst, derart, dass die Kombination des gewählten Achsversatzes und Achskreuzwinkels die Erzeugung der Soll-Geometrie der Verzahnung der Schneckenwelle bewirkt.In the last-mentioned method, in which a variation of the axis intersection angle is also provided, it is also proposed in particular that in a first step the actual geometry of the toothing of the worm shaft is recorded using a peeling wheel, and that depending on the deviation of the Actual geometry of the target geometry, the machine setting data are changed, whereby to change the machine setting data, a combination of a certain axis offset and a certain axis intersection angle from several different possible axis offsets and axis intersection angles includes, such that the combination of the selected axis offset and axis intersection angle generates the target -Geometry of the toothing of the worm shaft causes.

Ein derartiges Verfahren (der Auswahl der Werkzeugeinstelldaten) findet bevorzugt rechnergestützt im Rahmen der Steuer- bzw. Regelungstechnik einer Werkzeugmaschine statt. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass in einer Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine zumindest ein erster Datensatz mit unterschiedlichen Achsversätzen und ein zweiter Datensatz mit unterschiedlichen Achskreuzwinkeln sowie deren jeweilige Auswirkung auf die Profilwinkelabweichung bezüglich der Geometrie der Schneckenverzahnung abgelegt sind, und dass die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer erfassten Ist-Geometrie der Schneckenverzahnung zur Erzielung einer Soll-Geometrie eine Kombination eines bestimmten Achsversatzes aus dem ersten Datensatz und einem bestimmten Achskreuzwinkel aus einem zweiten Datensatz auswählt. Hierbei kann es bei dem Vorhandensein mehrerer Kombinationsmöglichkeiten von Achsversätzen und Achskreuzwinkeln vorgesehen sein, dass in der Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine zusätzliche Parameter abgelegt sind, die beispielsweise bewirken, dass ein bestimmtes Wertepaar von Achsversatz und Achskreuzwinkel derart gewählt wird, dass beispielsweise ein bestimmter Achsversatz nicht überschritten wird.Such a method (the selection of the tool setting data) preferably takes place with the aid of a computer within the framework of the control or regulation technology of a machine tool. For this purpose, it can be provided that at least a first data set with different axial offsets and a second data set with different axis intersection angles as well as their respective effects on the profile angle deviation with regard to the geometry of the worm gearing are stored in a control device of the machine tool Actual geometry of the worm gear to achieve a target geometry selects a combination of a specific axial offset from the first data set and a specific axial intersection angle from a second data set. When there are several possible combinations of axial offsets and axial intersection angles, additional parameters are stored in the control device of the machine tool, which for example cause a specific value pair of axial offset and axial intersection angle to be selected in such a way that, for example, a specific axial offset is not exceeded .

Die Erfindung umfasst auch ein Werkzeug, insbesondere ein Schälrad, zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Geometrie des Schälwerkzeugs eine Profilwinkelabweichung von +3µm bis +15µm, vorzugsweise von +5µm bis +12µm, aufweist.The invention also comprises a tool, in particular a peeling wheel, for carrying out a method according to the invention. The invention provides that the geometry of the peeling tool has a profile angle deviation of + 3 μm to + 15 μm, preferably of + 5 μm to + 12 μm.

Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Werkzeug einen positiven Kopfspanwinkel von größer 4°, vorzugsweise von größer 6°, aufweist. Damit werden einerseits die Schnittbedingungen verbessert, andererseits kann durch eine Änderung des Kopfspanwinkels bei einem Nachschliff der Schneidkanten die Zahndicke sowie die Profilwinkelabweichung an der Schneckenwelle zusätzlich beeinflusst werden.In addition, it can be provided that the tool has a positive head rake angle of greater than 4 °, preferably greater than 6 °. On the one hand this improves the cutting conditions, on the other hand the tooth thickness and the profile angle deviation on the worm shaft can also be influenced by changing the rake angle when regrinding the cutting edges.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung an dem Werkzeug sieht vor, dass das Werkzeug ein Flankenfreiwinkel von mindestens 3° aufweist. Hierdurch können insbesondere Änderungen des Achskreuzwinkels von mehr als 3° zugelassen werden, um damit auf effektive Art und Weise die Profilwinkelabweichung sowie die Zahndicke an der Schneckenverzahnung korrigieren bzw. beeinflussen zu können.Another advantageous embodiment of the tool provides that the tool has a flank clearance angle of at least 3 °. In this way, in particular, changes in the axis intersection angle of more than 3 ° can be permitted in order to be able to correct or influence the profile angle deviation and the tooth thickness on the worm gear in an effective manner.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawing.

Diese zeigt in:

1 eine Darstellung einer Schneckenwelle und eines ein Schälrad aufweisenden Werkzeugkopfes einer Werkzeugmaschine in perspektivischer Darstellung,
2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß 1 unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 und 4 Tabellen zur Verdeutlichung der Beeinflussung der Profilwinkelabweichung fHa bei unterschiedlichen Positionen der Schneidebene sowie einer Variation des Achskreuzwinkels, sowie deren Einfluss auf die Zahndicke,
5 einen Längsschnitt durch eine Schälrad und
6 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

This shows in:

1 a representation of a worm shaft and a tool head of a machine tool having a peeling wheel in a perspective representation,
2 a section through the arrangement according to 1 using the method according to the invention,
3 and 4 tables to illustrate the influence of the profile angle deviation fHa with different positions of the cutting plane as well as a variation of the axis intersection angle, as well as their influence on the tooth thickness,
5 a longitudinal section through a peeling wheel and
6th a flow chart to illustrate the method according to the invention.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Herstellung einer Verzahnungsgeometrie 1 an einer Schneckenwelle 10. Die Schneckenwelle 10 ist hierbei insbesondere, jedoch nicht einschränkend, Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie einem Sitzverstellungsantrieb, einem Spiegelverstellungsantrieb, einem Schiebedachantrieb oder ähnlichem. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass das Material der Schneckenwelle 10 metallisch ist, jedoch sind auch andere Materialien, insbesondere Kunststoffe wie POM (Polyoxymethylen), denkbar. Auch wird vereinfacht davon ausgegangen, dass die Verzahnungsgeometrie 1 einen einzigen Schneckengang umfasst, es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, eine mehrgängige Verzahnungsgeometrie 1 vorzusehen.The present invention is concerned with the production of a gear geometry 1 on a worm shaft 10 . The worm shaft 10 is in particular, but not limiting, a component of a comfort drive in a motor vehicle, such as a seat adjustment drive, a mirror adjustment drive, a sunroof drive or the like. It is also assumed that the material of the worm shaft 10 is metallic, but other materials, in particular plastics such as POM (polyoxymethylene), are also conceivable. It is also assumed, in a simplified manner, that the toothing geometry 1 comprises a single worm thread, but it is also within the scope of the invention, a multi-thread toothing geometry 1 to be provided.

Zur Herstellung der Verzahnungsgeometrie 1 an der Schneckenwelle 10 ist eine Werkzeugmaschine 100 vorgesehen, die zwei Werkzeugaufnahmen 101, 102, insbesondere in Form von Spannbacken, aufweist, um die Schneckenwelle 10 einzuspannen. Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, zur Einspannung der Schneckenwelle 10 eine andere Einspanntechnik vorzusehen. Weiterhin umfasst die Werkzeugmaschine 100 einen Werkzeugkopf 103, der die Aufnahme eines Schälwerkzeugs 105 in Form eines Schälrads ermöglicht. Das Schälwerkzeug 105 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Schneidzähnen 106 auf. Die Anzahl der Schneidzähne 106 beträgt, abhängig vom jeweiligen spezifischen Anwendungsfall, typischerweise etwa zwischen zwanzig und vierzig. Weiterhin sind die Schneidzähne 106 geradlinig ausgebildet, d.h., dass diese zur Werkzeugachse 15 fluchten bzw. koaxial zu dieser angeordnet sind.For producing the gear geometry 1 on the worm shaft 10 is a machine tool 100 provided the two tool holders 101 , 102 , in particular in the form of clamping jaws, to the worm shaft 10 to clamp. Of course, it is also within the scope of the invention to clamp the worm shaft 10 to provide a different clamping technique. Also includes the machine tool 100 a tool head 103 holding a peeling tool 105 made possible in the form of a peeling wheel. The peeling tool 105 has a plurality of cutting teeth in the illustrated embodiment 106 on. The number of cutting teeth 106 is typically between twenty and forty, depending on the specific application. Furthermore, the cutting teeth are 106 rectilinear, ie that this is to the tool axis 15th are aligned or arranged coaxially to this.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, leicht schrägverzahnte Schneidzahne 106 zu verwenden, die bei Schneckenwellen 10 mit relativ großem Steigungswinkel zu einem günstigen Achskreuzwinkel η (nahe 90° führen), wodurch sich günstigere Schnittbedingungen ergeben. Der Schrägungswinkel der Schneidzähne 106 ist jedoch vorzugsweise auf maximal etwa 8° begrenzt, da ansonsten ein aufwändiger Treppenschliff an den Schneidzähnen 106 erforderlich werden würde.It is also within the scope of the invention to have slightly helical cutting teeth 106 to be used with worm shafts 10 with a relatively large helix angle leads to a favorable axis crossing angle η (close to 90 °), which results in more favorable cutting conditions. The helix angle of the cutting teeth 106 however, it is preferably limited to a maximum of about 8 °, otherwise the cutting teeth would be an expensive stepped cut 106 would be required.

Die Schneckenwelle 10, die das zu bearbeitende Werkstück darstellt, weist eine Werkstückachse 16 auf. Zur Ausbildung der Steigung an der Verzahnungsgeometrie 1 sind die Werkzeugachse 15 des Schälwerkzeugs 105 und die Werkstückachse 16 um einen Achskreuzwinkel η zueinander geneigt angeordnet.The worm shaft 10 , which represents the workpiece to be machined, has a workpiece axis 16 on. For forming the pitch on the gear geometry 1 are the tool axis 15th of the peeling tool 105 and the workpiece axis 16 arranged inclined to one another by an axis crossing angle η.

Ergänzend wird erwähnt, dass der Achskreuzwinkel η bei einer Schrägverzahnung der Schneidzähne 106 um den entsprechenden Winkel korrigiert bzw. angepasst werden muss.In addition, it is mentioned that the cross-axis angle η in the case of a helical toothing of the cutting teeth 106 has to be corrected or adjusted by the corresponding angle.

In an sich bekannter Art und Weise werden durch den Antrieb der Werkzeugmaschine 100 die Werkzeugachse 15 und die Werkstückachse 16 beispielsweise in Richtung der Pfeile 17, 18 gedreht. Ferner ist der radiale Abstand des Schälwerkzeugs 105 zur Schneckenwelle 10 bzw. zur Werkzeugachse 15 in an sich bekannter Art und Weise derart eingestellt, dass bei einem Abwälzen des Schälwerkzeugs 105 an dem Außenumfang der Schneckenwelle 10 die Verzahnungsgeometrie 1 ohne zusätzliche radiale Zustellung des Schälwerkzeugs 105 in einem Arbeitsgang erzeugt wird. Hierzu ist es weiterhin erforderlich, dass beispielsweise der Werkzeugkopf 103 in Richtung des Pfeils 19 parallel zur Werkstückachse 16 bewegt wird.In a manner known per se, the drive of the machine tool 100 the tool axis 15th and the workpiece axis 16 for example in the direction of the arrows 17th , 18th turned. Furthermore, is the radial distance of the peeling tool 105 to the worm shaft 10 or to the tool axis 15th set in a manner known per se in such a way that when the peeling tool rolls 105 on the outer circumference of the worm shaft 10 the gear geometry 1 without additional radial infeed of the peeling tool 105 is generated in one operation. For this purpose, it is also necessary, for example, that the tool head 103 in the direction of the arrow 19th parallel to the workpiece axis 16 is moved.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Ist-Geometrie des Schälwerkzeugs 105 eine Profilwinkelabweichung fHa zwischen+3µm und
+15µm, vorzugsweise zwischen +5µm und +12µm, aufweist. Wie ferner anhand der 2 erkennbar ist, weist das Schälwerkzeug 105 bzw. deren Schneidkanten eine Schneidebene 20 auf, die nicht mit der Werkstückachse 16 fluchtet, sondern im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Achsversatz Δa oberhalb der Werkstückachse 16 verläuft. Der Achsversatz Δa ist Bestandteil von (variablen) Maschineneinstelldaten, die eine Beeinflussung der Ist-Geometrie an der Verzahnungsgeometrie 1 der Schneckenwelle 10 ermöglicht.According to the invention it is provided that the actual geometry of the peeling tool 105 a profile angle deviation fHa between + 3 µm and
+ 15 µm, preferably between + 5 µm and + 12 µm. How also based on the 2 can be seen, the peeling tool 105 or their cutting edges a cutting plane 20th on that do not align with the workpiece axis 16 is aligned, but in the illustrated embodiment by an axial offset Δa above the workpiece axis 16 runs. The axis offset Δa is part of (variable) machine setting data that influence the actual geometry of the gear geometry 1 the worm shaft 10 enables.

In der 3 ist eine Wertetabelle dargestellt, bei der sowohl positive als auch negative Achsversatze Δa (das heißt Achsversatze Δa , die in Bezug zur Werkstückachse 16 ober- oder unterhalb der Werkstückachse 16 verlaufen) sowie deren Auswirkung auf die Profilwinkelabweichung fHa und die Zahndicke in Form des diametralen Rollenmaßes ΔMdR an der Verzahnungsgeometrie 1 der Schneckenwelle 10 verdeutlicht sind. Insbesondere erkennt man, dass die sich einstellende Profilwinkelabweichung fHa an der Verzahnungsgeometrie 1 der Schneckenwelle 10, unabhängig davon, ob der Achsversatz Δa positiv oder negativ ist, d.h., ob die Schneidebene 20 unter- oder oberhalb der Werkstückachse 16 verläuft, stets negativ ist. Weiterhin erkennt man, dass die (negative) Profilwinkelabweichung fHa mit größer werdendem Achsversatz Δa ebenfalls betragsmäßig größer wird.In the 3 a table of values is shown in which both positive and negative offsets Δa (i.e. offsets Δa in relation to the workpiece axis 16 above or below the workpiece axis 16 run) as well as their effect on the profile angle deviation fHa and the tooth thickness in the form of the diametrical roller dimension ΔMdR on the tooth geometry 1 the worm shaft 10 are made clear. In particular, it can be seen that the profile angle deviation that occurs fHa on the gear geometry 1 the worm shaft 10 , regardless of whether the axial offset Δa is positive or negative, that is, whether the cutting plane 20th below or above the workpiece axis 16 runs, is always negative. It can also be seen that the (negative) profile angle deviation fHa with increasing axial offset Δa also becomes larger in terms of amount.

In der 4 ist in tabellarischer Form die Profilwinkelabweichung fHa der Verzahnungsgeometrie 1 der Schneckenwelle 10 und die Änderung der Zahndicke in Form des diametralen Rollenmaßes ΔMdR über unterschiedliche (positive sowie negative) Achskreuzwinkel η dargestellt. Hierbei ist erkennbar, dass in Abhängigkeit von einem positiven oder negativen Achskreuzwinkel η positive oder negative Profilwinkelabweichungen fHa an der Verzahnungsgeometrie 1 der Schneckenwelle 10 erzeugt werden können.In the 4th is the profile angle deviation in tabular form fHa the gear geometry 1 the worm shaft 10 and the change in tooth thickness in the form of the diametrical roller dimension ΔMdR over different (positive and negative) axis intersection angles η. It can be seen here that, depending on a positive or negative axis intersection angle η, positive or negative profile angle deviations fHa on the gear geometry 1 the worm shaft 10 can be generated.

In der 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Herstellung von Schneckenwellen 10 dargestellt, bei der die Ist-Geometrie der Verzahnungsgeometrie 1 innerhalb der zulässigen Toleranzen einer Soll-Geometrie entsprechen soll. Hierbei wird in einem ersten Schritt 50 die Ist-Geometrie an der Schneckenwelle 10 vermessen bzw. erfasst. In einem Schritt 51 werden die gemessenen Werte mit Sollwerten verglichen. Bei einer Überschreitung von Eingriffsgrenzen bei der Ist-Geometrie wird in einem Schritt 52 in einer Steuereinrichtung der Werkzeugmaschine 100 aus den in elektronischer Form abgelegten Tabellen bzw. Datensätzen entsprechend der 3 und 4, Wertepaare von Achsversatzen Δa und Kopfkreuzwinkeln η ermittelt, die in Kombination die gemessene Profilabweichung fHa (Ist-Geometrie) an der Verzahnungsgeometrie 1 der Schneckenwelle 10 derart beeinflussen, dass die Abweichung auf eine Profilabweichung fHa an der Schneckenwelle 10 auf Null korrigieren. Diese Werte werden in einem Schritt 53 in der Werkzeugmachine 100 als neue Maschineneinstelldaten verwendet.In the 6th Fig. 3 is a flow chart for manufacturing worm shafts 10 shown in which the actual geometry of the gear geometry 1 should correspond to a target geometry within the permissible tolerances. The first step here is 50 the actual geometry on the worm shaft 10 measured or recorded. In one step 51 the measured values are compared with target values. If the control limits for the actual geometry are exceeded, in one step 52 in a control device of the machine tool 100 from the tables or data records stored in electronic form in accordance with the 3 and 4th , Value pairs of axial offsets Δa and cross-head angles η are determined, which in combination the measured profile deviation fHa (Actual geometry) on the gear geometry 1 the worm shaft 10 influence in such a way that the deviation is based on a profile deviation fHa on the worm shaft 10 correct to zero. These values are in one step 53 in the machine tool 100 used as new machine setting data.

Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass des Schälwerkzeug 105 bzw. die Schneidkanten 106 mit einem Kopfspanwinkel β von größer 4°, vorzugsweise von größer 6°, ausgebildet sind. Weiterhin weisen die Schneidkanten 106 einen Flankenfreiwinkel von mehr als 3° auf.In addition, it can be provided that the peeling tool 105 or the cutting edges 106 with a rake angle β of greater than 4 °, preferably greater than 6 °. Furthermore, the cutting edges 106 a flank clearance angle of more than 3 °.

Das soweit beschriebene Verfahren zum Herstellen von Schneckenwellen 10 im Wälzschälverfahren kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht insbesondere in der Verwendung einer sich von der korrekten Geometrie des Schälwerkzeugs 105 abweichenden Geometrie, sodass das Schälwerkzeug 105 eine positive Profilwinkelabweichung aufweist. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass die Wahl der negativen Profilwinkelabweichung am Schälwerkzeug 105 auch noch vom Eingriffswinkel der Verzahnung der Schneckenwelle 10 abhängig ist.The method described so far for the manufacture of worm shafts 10 The power skiving process can be modified or modified in many ways without deviating from the inventive concept. This consists in particular in the use of a peeling tool that differs from the correct geometry 105 different geometry, so that the peeling tool 105 has a positive profile angle deviation. In particular, it should be noted that the choice of the negative profile angle deviation on the peeling tool 105 also from the pressure angle of the toothing of the worm shaft 10 is dependent.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Verzahnungsgeometrie Gear geometry
1010: SchneckenwelleWorm shaft
1515th: WerkzeugachseTool axis
1616: WerkstückachseWorkpiece axis
1717th: Pfeilarrow
1818th: Pfeilarrow
1919th: Pfeilarrow
2020th: SchneidebeneCutting plane
5050: Schrittstep
5151: Schrittstep
5252: Schrittstep
5353: Schritt step
100100: WerkzeugmaschineMachine tool
101101: WerkzeugaufnahmeTool holder
102102: WerkzeugaufnahmeTool holder
103103: WerkzeugkopfTool head
105105: SchälwerkzeugPeeling tool
106106: Schneidkante Cutting edge
AA.: Achsversatz Offset
αα: AchskreuzwinkelAxis cross angle
ββ: Kopfspanwinkel Rake angle
fHafHa: WinkelabweichungAngular deviation

Claims

Method for producing worm shafts (10) using the power skiving process, in which a tool designed as a skiving wheel (105) on a machine tool (100) in a tool axis (15) is rotatably driven and cooperates with the worm shaft (10) which is rotatably driven in a workpiece axis (16) and which forms the workpiece, the two axes (15, 16) being arranged inclined to one another at an axis intersection angle (η), the one actual geometry The peeling wheel (105) having an actual geometry (1) of the toothing of the worm shaft (10) forms which can be influenced by means of a variation of machine setting data (Δa, η) of the machine tool (100), and wherein the peeling wheel (105) has cutting edges (106 ) which form a cutting plane (20), characterized in that the actual geometry of the peeling wheel (105) deviates from a target geometry of the peeling wheel (105), the target geometry of the peeling wheel (105) being the case refers, in which the cutting plane (20) of the cutting edges (106) is aligned with the workpiece axis (16), and that to compensate for the actual geometry (1) of the toothing of the worm shaft (10) from the target geometry, the machine setting data ten (Δa, η) can be selected such that the cutting plane (20) runs below or above the workpiece axis (16).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the actual geometry of the peeling wheel (105) comprises a profile angular deviation (fHa) of + 3 µm to + 15 µm, preferably of + 5 µm to + 12 µm.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the machine setting data additionally include at least one deviation of the cross axis angle (η) between -3 degrees and + 3 degrees from a target cross axis angle (η) that is present in the target geometry of the peeling wheel (105).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that in a first step (50) the actual geometry (1) of the toothing of the worm shaft (10) is recorded using a peeling wheel (105), and that depending on the deviation of the actual geometry from the target -Geometry the machine setting data (Δa, η) can be changed, whereby to change the machine setting data (Δa, η) a combination of a certain axis offset (Δa) and a certain axis cross angle (η) from several different possible axis offsets (Δa) and axis cross angles (η) includes, in such a way that the combination of the selected axial offset (Δa) and axial intersection angle (η) causes the generation of the target geometry (1) of the toothing of the worm shaft (10).

Procedure according to Claim 4 , characterized in that in a control device of the machine tool (100) at least a first data set with different axial offsets (Δa) and a second data set with different axis intersection angles (η) as well as their respective effect on the profile angle deviation (fHa) of the toothing of the worm shaft ( 10) are stored, and that the control device, depending on a recorded actual geometry of the toothing of the worm shaft (10) to achieve a target geometry (1), a combination of a certain axis offset (Δa) from the first data set and a certain axis intersection angle ( η) from the second data set.

Tool, in particular peeling wheel (105), for carrying out a method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the geometry of the tool has a profile angle deviation (fHa) of + 3 µm to + 15 µm, preferably of + 5 µm to + 12 µm.

Tool after Claim 6 , characterized in that the tool has a head rake angle (β) of more than 4 degrees, preferably of more than 6 degrees.

Tool after Claim 6 or 7th , characterized in that the tool has a flank clearance angle of at least 3 degrees.

Worm shaft (10), produced by a method according to one of the Claims 1 until 5 or / and using a tool according to one of the Claims 5 until 8th .

Use a worm shaft (10) after Claim 9 as part of a comfort drive in a motor vehicle, such as seat adjustment drive, mirror adjustment drive, sunroof drive.