DE102017126988A1

DE102017126988A1 - Tool, machine and method for the smooth rolling of toothed workpieces

Info

Publication number: DE102017126988A1
Application number: DE102017126988.6A
Authority: DE
Inventors: Uwe Tittmann
Original assignee: Profiroll Technologies GmbH
Current assignee: Profiroll Technologies GmbH
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Bei einem Werkzeug zum Glätten von mit einer Verzahnung versehenen Werkstücken, bei dem das Werkzeug eine mit dem Werkstück kompatible Verzahnung aufweist, sind die Zahnflanken des Werkzeugs mit einem Wellenprofil mit mehreren Wellen ausgebildet.In a tool for smoothing teeth provided with teeth, in which the tool has a compatible with the workpiece teeth, the tooth flanks of the tool are formed with a wave profile with multiple shafts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, eine Maschine sowie ein Verfahren für das Glattwalzen bzw. das Glätten von verzahnten Werkstücken gemäß dem Oberbegriff der das Werkzeug, die Maschine und das Verfahren betreffenden Ansprüche.The invention relates to a tool, a machine and a method for the smooth rolling or the smoothing of toothed workpieces according to the preamble of the tool, the machine and the method claims.

Die Herstellung von Verzahnungen, insbesondere bei innen- und/oder außenverzahnten Zahnrädern erfolgt in der Regel durch Bearbeitungsverfahren mit geometrisch bestimmten Schneiden wie Fräsen, Räumen, Stoßen, Wälzschälen.The production of gears, especially in internal and / or external gears is usually done by machining with geometrically defined cutting such as milling, broaching, bumping, skiving.

Diese Verfahren erzeugen eine bestimmte geometrische Qualität und eine bestimmte Oberflächenrauheit in der Verzahnung, die meistens für hohe Ansprüche an Laufruhe, Lebensdauer und Wirkungsgrad im Getriebe nicht ausreicht. Darüber hinaus verschleißen derartige Bearbeitungswerkzeuge kontinuierlich während ihrer Nutzung. Die anfangs kleinen, aber immer größeren Ausbrüche an den Schneiden verursachen dann eine sich ständig verschlechternde Oberflächenqualität, welche im Einsatz der Zahnräder in Getrieben störende Geräusche verursachen, die Lebensdauer verringern und schließlich auch zur Zerstörung des betreffenden Gegenrades im Getriebe führen können.These methods produce a certain geometric quality and a certain surface roughness in the teeth, which is usually insufficient for high demands on smoothness, durability and efficiency in the transmission. In addition, such processing tools wear continuously during use. The initially small, but ever larger eruptions on the cutting then cause a constantly deteriorating surface quality, which cause disturbing noises in the use of gearwheels in transmissions, reduce the life and ultimately can also lead to the destruction of the respective counter gear in the transmission.

Im Stand der Technik werden deshalb häufig Feinbearbeitungsverfahren nachgeschaltet, um die Zahnform zu verbessern und die Rauheit der Zahnflanken auf oder unter den zulässigen Wert zu bringen. Zum Großteil sind dies klassische Verfahren mit Spanabtrag wie Schleifen, Honen und Schaben.In the prior art, therefore, fine machining methods are often followed in order to improve the tooth shape and to bring the roughness of the tooth flanks to or below the permissible value. For the most part, these are classic processes with chip removal such as grinding, honing and scraping.

Zunehmend werden spanlose Glattwalzverfahren eingesetzt, deren Wirkmechanismus darin besteht, auf den Zahnflanken noch hervorstehende leichte Erhebungen materialabtragsfrei durch eine plastische Verformung zu beseitigen bzw. wegzudrücken und dadurch die Oberfläche zu verbessern. Möglich ist das Glattwalzen sowohl in Weich- als auch im Hartzustand.Increasingly, non-cutting burnishing methods are used, the mechanism of action of which is to eliminate or lift away on the tooth flanks still projecting slight elevations material removal by a plastic deformation and thereby improve the surface. Smooth rolling is possible in both soft and hard conditions.

Stand der Technik ist der Einsatz von Glattwalzwerkzeugen, die, mit einer entsprechenden Verzahnung versehen, im Eingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück stehen und unter Aufbringung von Druck die Oberfläche spanlos einebnen. Vorteil dieses Verfahrens sind kurze Taktzeiten und hohe Werkzeugstandmengen.State of the art is the use of burnishing tools, which, provided with a corresponding toothing, are in engagement with the workpiece to be machined and the application of pressure level the surface without cutting. Advantage of this method are short cycle times and high tool levels.

Zudem ergibt sich durch die Glättung der Zahnräder durch Glattwalzen auch eine Kaltverfestigung und das Einbringen von Eigenspannungen in die Oberfläche. Im Falle von gesinterten Werkstücken ergibt sich zudem auch ein Verdichtungseffekt in der Randschicht, der zu einer signifikanten Festigkeitssteigerung der Werkstücke führen kann.In addition, the smoothing of the gears by smooth rolling also results in work hardening and the introduction of residual stresses into the surface. In the case of sintered workpieces also results in a compaction effect in the surface layer, which can lead to a significant increase in strength of the workpieces.

In Zusammenhang mit dem Glattwalzen von verzahnten Werkstücken, insbesondere Zahnrädern, sind verschiedene Glättungsverfahren bekannt, und zwar sowohl für Außen- wie auch für Innenverzahnungen.In connection with the smooth rolling of toothed workpieces, in particular gears, various smoothing methods are known, both for external and internal gears.

Zum einen wird ein Glattwalzen mit axialem Vorschub ausgeführt, bei dem ein oder mehrere schmale mit einer Verzahnung versehenen Werkzeuge eingesetzt werden. Das vorzugsweise ballig ausgeführte Werkzeug wird hierbei nach radialer Zustellung auf das zu bearbeitende Werkstück mit axialem Vorschub entlang des Werkstücks geführt, und zwar in Eingriffsstellung mit dem zu bearbeitenden Werkstück. Vorteil dieser Verfahrensweise ist, dass durch die punktuelle Berührung der Verzahnung mit sehr geringen Walzkräften ein großer Glätteeffekt erzielt werden kann. Kleine Walzkräfte haben den Vorteil, dass nur die Verzahnungsoberfläche geglättet und der Grundkörper des bearbeiteten Werkstücks kaum verformt wird.On the one hand, a smooth rolling is performed with axial feed, in which one or more narrow teeth provided with a toothing tools are used. The preferably spherical tool is guided here after radial feed on the workpiece to be machined with axial feed along the workpiece, in the engaged position with the workpiece to be machined. Advantage of this procedure is that a large smoothness effect can be achieved by the selective contact of the teeth with very low rolling forces. Small rolling forces have the advantage that only the tooth surface is smoothed and the base body of the machined workpiece is hardly deformed.

Ein solches Verfahren mit axialem Vorschub eines radial zugestellten Wälzkörpers ist beispielsweise auch aus der DE 10 2013 222 808 A1 bekannt, bei der Zahnräder durch axial geführte Wälzkörper spanlos geglättet und verfestigt werden. Dieses Verfahren wird mitunter auch als Rollieren bezeichnet, worunter man eine Feinstbearbeitung versteht, mit der die Randschichten des zu bearbeitenden Zahnrads plastisch dauerhaft verformt werden. Hierbei wird das Rollierwerkzeug gegen das zu bearbeitende sich drehende Werkstück mit axialem Vorschub und mit einer derart großen radialen Kraft gedrückt, dass es zu einer plastischen Einebnung von Unebenheiten kommt. Damit lassen sich praktisch die Vorteile des Festigkeitsstrahlens erreichen, ohne die Zahnflanken zu schädigen.Such a method with axial feed of a radially supplied rolling element is for example also from DE 10 2013 222 808 A1 known to be smoothed and solidified in the gears by axially guided rolling elements. This process is sometimes referred to as rolling, which is understood as a microfinishing, with which the marginal layers of the gear to be machined are plastically permanently deformed. Here, the roller burnishing tool is pressed against the rotating workpiece to be machined with axial feed and with such a large radial force that it comes to a plastic leveling of bumps. This practically allows the advantages of strength blasting to be achieved without damaging the tooth flanks.

Allerdings ist bei diesen Verfahren mit axialem Vorschub des Werkzeugs nachteilhaft, dass speziell im Eintritts- und Austrittsbereich an den Stirnflächen der bearbeiteten Verzahnung Fehler in der Flankenlinie des Zahnrads erzeugt werden können, die für das Bauteil schließlich einen unzulässigen Qualitätsmangel darstellen. Dies ist insbesondere bei Schrägverzahnungen sehr häufig der Fall.However, in these methods with axial feed of the tool is disadvantageous that especially in the entry and exit area at the end faces of the machined toothing errors in the flank line of the gear can be generated, which ultimately represent an impermissible quality defect for the component. This is very often the case, in particular with helical gears.

Alternativ erfolgt die Glättung durch Walzen mit einem oder mehreren breiten und mit einer Verzahnung versehenen Werkzeugen alleine mit radialer Zustellung, also mit radialem Vorschub auf das zu bearbeitende Werkstück. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der EP 2 283 958 A1 bekannt, bei dem radial zustellbare Glätträder, insbesondere drei winkelmäßig gleichmäßig über den Umfang des zu glättenden Werkstücks versetzte Glätträder, verwendet werden, die gleichmäßig auf das zu bearbeitende Zahnrad radial zugestellt und dabei mit Kraft gegen das zu bearbeitende Zahnrad gedrückt werden. Hierzu werden z.B. Schiebemechanismen mit Hydraulikzylindern verwendet, um die Glätträder entsprechend zuzustellen und mit radialer Kraft gegen das zu bearbeitende Werkstück zu drücken. Während der Bearbeitung wird das zu bearbeitende Zahnrad und/oder das mindestens eine Glättrad drehbar angetrieben, während sich die beiden Räder im Eingriff befinden und wird das Glättrad unter Druck gegen die Zahnflanken des zu bearbeitenden Zahnrades gedrückt. Damit können kleinere Beschädigungen an den Zahnflanken beseitigt und damit die Oberflächenqualität des hergestellten Zahnrads verbessert werden, was sich positiv auf Lebensdauer und Laufruhe des entsprechend bearbeiteten Zahnrades auswirkt. Ein derartiges Verfahren mit dem Einsatz von entsprechenden Glätträdern ist auch aus der EP 1 582 277 A1 bekannt. Durch dieses Verfahren mit radialem Vorschub erreicht man durch gleichzeitige Berührung auf der gesamten Zahnradbreite des zu bearbeitenden Zahnrads eine sehr gute Qualität in der Verzahnung, insbesondere eine einwandfreie Flankenlinie. Aufgrund der Linienberührung in der Verzahnung sind jedoch recht hohe Walzkräfte zur Erzielung des gewünschten Glätteffekts erforderlich. Dies kann insbesondere bei filigranen Zahnrädern zu Verformungen des gesamten Grundkörpers des Zahnrads führen, verbunden mit Veränderungen an engen Passungen. Bei schräg verzahnten Zahnrädern kann dies auch häufig zu einer Verschränkung bzw. Verdrehung des Zahnprofils führen.Alternatively, the smoothing is done by rolling with one or more wide and provided with a toothing tools alone with radial feed, so with radial feed to the workpiece to be machined. Such a method is for example from the EP 2 283 958 A1 known in which radially deliverable smoothing wheels, in particular three angularly evenly over the circumference of the workpiece to be smoothed offset smoothening wheels are used, which are evenly delivered radially to the gear to be machined and thereby pressed with force against the gear to be machined become. For this example, sliding mechanisms are used with hydraulic cylinders to deliver the smoothing wheels accordingly and to press with radial force against the workpiece to be machined. During machining, the gear to be machined and / or the at least one smoothing wheel is rotatably driven while the two wheels are engaged and the smoothing wheel is pressed under pressure against the tooth flanks of the gear to be machined. This can be minor damage to the tooth flanks eliminated and thus the surface quality of the manufactured gear can be improved, which has a positive effect on durability and smoothness of the corresponding machined gear. Such a method with the use of corresponding polishing wheels is also from the EP 1 582 277 A1 known. By this method with radial feed is achieved by simultaneous contact on the entire gear width of the gear to be machined a very good quality in the teeth, in particular a flawless flank line. Due to the line contact in the teeth but quite high rolling forces to achieve the desired smoothness effect are required. This can lead to deformations of the entire main body of the gear, especially with filigree gears, associated with changes to tight fits. In helical gears, this can often lead to entanglement or rotation of the tooth profile.

Im Rahmen der Erfindung ist festzuhalten, dass der Begriff des Zahnrads beispielhaft für jedes Werkstück mit entsprechender Verzahnung steht und insbesondere jegliche Art von Zahnrädern, Stirnrädern, Kegelrädern, etwa Spiralkegelräder, Tellerräder, Ritzel und dergleichen aber auch Zahnspindeln und dergleichen betrifft.In the context of the invention it should be noted that the term of the gear is exemplary for each workpiece with corresponding teeth and in particular any kind of gears, spur gears, bevel gears, such as spiral bevel gears, ring gears, pinion and the like but also involves toothed spindles and the like.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Glattwalzwerkzeug, eine Maschine und ein Verfahren zu für das Glattwalzen von verzahnten Werkstücken schaffen, welches eine schonende und effiziente Einebnung von Oberflächendefekten an mit einer Verzahnung versehenen Werkstücken ermöglicht.The object of the invention is to provide a burnishing tool, a machine and a method for the smooth rolling of toothed workpieces, which allows a gentle and efficient leveling of surface defects on teeth provided with teeth.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Werkzeug, die Maschine und das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale der entsprechenden selbstständigen Ansprüche gelöst, welche auf das Werkzeug, die Maschine und das Verfahren gerichtet sind.This object is achieved according to the invention for the tool, the machine and the method by the characterizing features of the corresponding independent claims, which are directed to the tool, the machine and the method.

Zweckmäßige Weiterbildungen werden durch die Merkmale der entsprechenden Unteransprüche erreicht.Advantageous developments are achieved by the features of the corresponding subclaims.

Nach Maßgabe der Erfindung erfolgt ein spanloses Glätten der Verzahnung von insbesondere Getriebe-Bauteilen über ein an Zahnflanken des Werkzeugs ausgebildetes Wellenprofil, welches wenigstens zwei, insbesondere mehrere Wellen aufweist. Wird ein solches Werkzeug radial zu einem zu bearbeitenden Zahnrad als zu bearbeitendes Werkzeug zugeführt und während dieses Wälzeingriffs zwischen Werkstück und Werkzeug eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und/oder Werkstück initiiert, dann gelangen die einzelnen hohen Punkte des Wellenprofils des Werkzeugs in Eingriff mit dem Werkstück. Es ergeben sich hohe Drücke und demzufolge eine hohe Glättwirkung an den hohen Punkten. Zugleich entsteht eine stabilisierende und ausgleichende Wirkung dieser im Eingriff befindlichen Punkte in gegenseitiger Weise, so dass insbesondere auch bei Schrägverzahnungen kein Verbiegen der Enden der Verzahnung auftreten kann. Bei der ersten Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück werden zunächst abwälzend die höchsten Punkte des Werkzeugs in das Werkstück gedrückt und es bildet sich entsprechend die Wellenform des Werkzeugs ab. Infolge einer Überlagerung dieses Wälzeingriffs im Rahmen einer vorzugsweise oszillierenden axialen Bewegung zwischen Werkzeug und/oder Werkstück werden diese Wellen fortschreitend eingeebnet und die Folge ist eine durchgängig glatte Oberfläche in der Verzahnung. Zudem ergibt sich das Einbringen von Kaltverfestigungen und Eigenspannungen in die Oberfläche des Werkstücks. Ist das Werkstück aus einem Sintermaterial gebildet, entsteht zugleich ein vorteilhafter Verdichtungseffekt, insbesondere in der Randschicht, was wiederum ganz erhebliche Festigkeitssteigerungen des Werkstücks zur Folge hat.According to the invention, a non-cutting smoothing of the teeth of particular gear components via a tooth flanks of the tool formed wave profile, which has at least two, in particular a plurality of waves. If such a tool is supplied radially to a gear to be processed as a tool to be machined and initiated during this rolling engagement between the workpiece and tool relative movement between the tool and / or workpiece, then get the individual high points of the wave profile of the tool in engagement with the workpiece. This results in high pressures and consequently a high smoothing effect at the high points. At the same time creates a stabilizing and balancing effect of these points in engagement in a mutual manner, so that especially in helical gears no bending of the ends of the teeth can occur. At the first contact between the tool and the workpiece, the highest points of the tool are first pressed into the workpiece by rolling, and the waveform of the tool is correspondingly formed. As a result of a superposition of this rolling engagement in the context of a preferably oscillating axial movement between the tool and / or workpiece, these waves are progressively leveled and the result is a consistently smooth surface in the toothing. In addition, the introduction of strain hardening and residual stress results in the surface of the workpiece. If the workpiece is formed from a sintered material, at the same time an advantageous compaction effect arises, in particular in the edge layer, which in turn results in very considerable increases in the strength of the workpiece.

Zweckmäßigerweise ist die Anzahl der Wellen des Wellenprofils auf der Zahnflanke eines Werkzeugs abhängig von der Größe des zu bearbeitenden Werkstücks und damit der Größe des Bearbeitungswerkzeugs so gewählt, dass bei der Bearbeitung des Werkstücks mittels des Eingriffs über das Wellenprofil eine Glättung der Zahnflanken des Werkstücks bewerkstelligt wird. Eine zweckmäßige Auslegung des Wellenprofils besteht in einer Wellenlänge von 1 bis 2 mm und einer Amplitude von 0.03 bis 0.07 mm.Conveniently, the number of waves of the wave profile on the tooth flank of a tool depending on the size of the workpiece to be machined and thus the size of the machining tool is chosen so that during machining of the workpiece by means of engagement via the wave profile, a smoothing of the tooth flanks of the workpiece is accomplished , An expedient design of the wave profile consists in a wavelength of 1 to 2 mm and an amplitude of 0.03 to 0.07 mm.

Zweckmäßigerweise sind auf jeder Zahnflanke zwischen sechs und vierzig Wellen, vorzugsweise 10 bis 22 Wellen (30) des Wellenprofils (28) ausgebildet.Conveniently, between six and forty waves, preferably 10 to 22 shafts ( 30 ) of the wave profile ( 28 ) educated.

Zweckmäßigerweise sind bei einer Zahnbreite von x im Bereich von 10 bis 40 mm eine Anzahl von etwa x/2 bis x ± 0 bis 3 Wellen (30) je Wellenprofil (28) vorgesehen.Conveniently, with a tooth width of x in the range of 10 to 40 mm, a number of about x / 2 to x ± 0 to 3 waves ( 30 ) per wave profile ( 28 ) intended.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Wellenprofil mit sinusartigen Wellen ausgebildet, was eine vorteilhaft gleichmäßige und schonende Glättung zur Folge hat.In a particularly advantageous manner, the wave profile is formed with sinusoidal waves, which has an advantageous even and gentle smoothing result.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Maschine zum Glattwalzen von mit einer Verzahnung versehenen Werkstücken mittels eines Werkzeugs gemäß der Erfindung, wobei die Maschine ein Aufspannelement für das zu bearbeitende Werkstück aufweist und das bzw. die Werkzeuge über Zustelleinrichtungen radial auf das zu bearbeitende Werkstück zustellbar sind und insbesondere gleichzeitig mittels einer axialen Stelleinrichtung eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug während des radialen Wälzeingriffs vorgenommen wird. The invention further relates to a machine for smooth-rolling teeth provided with teeth by means of a tool according to the invention, wherein the machine has a clamping element for the workpiece to be machined and the tool (s) are fed via feed devices radially to the workpiece to be machined and in particular at the same time by means of an axial adjusting device, a relative movement between the workpiece and the tool during the radial rolling engagement is made.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Abrollbewegung zwischen Werkstück und mindestens einem solchen mit Wellenprofil auf den Zahnflanken versehenen Werkzeug bzw. mehreren radial auf das Werkstück zugestellten entsprechenden Werkzeugen eine vorzugsweise kontinuierlich fortschreitende oder oszillierende axiale Bewegung ausgeführt wird, das heißt eine Axialbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug zusätzlich zum radialen Wälzeingriff erfolgt.A method according to the invention is characterized in that the rolling movement between the workpiece and at least one such tool provided with wave profile on the tooth flanks or a plurality of corresponding tools radially delivered onto the workpiece is carried out a preferably continuously advancing or oscillating axial movement, ie an axial movement between Workpiece and tool in addition to the radial rolling engagement takes place.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich optimale Verzahnungsqualitäten hergestellter Zahnräder realisieren, das heißt Zahnflanken mit einer durchgängig glatten Oberfläche in der Verzahnung. Im Falle von gesinterten Bauteilen ergibt sich zusätzlich ein sehr starkes Verdichten der Oberfläche, insbesondere der Randzonen der Sinterbauteile, was zu Festigkeitssteigerungen der Sinterbauteile führt.By means of the method according to the invention, optimal toothing qualities of produced toothed wheels can be realized, that is to say tooth flanks with a continuously smooth surface in the toothing. In the case of sintered components, there is additionally a very strong compaction of the surface, in particular of the edge zones of the sintered components, which leads to an increase in the strength of the sintered components.

Insoweit betrifft die Erfindung ein Werkzeug, eine Maschine und ein Verfahren zum spanlosen Glätten der Verzahnung von außen- und/oder innenverzahnten Zahnrädern, insbesondere von Getriebe-Bauteilen.In that regard, the invention relates to a tool, a machine and a method for chipless smoothing of the teeth of externally and / or internally toothed gears, in particular of transmission components.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen in rein schematischer Darstellung beschrieben. Darin zeigen

1 eine Teilansicht einer Bearbeitungsstation in perspektivischer Darstellung für das Glattwalzen eines Zahnrads mit konvexem Werkzeug und axialem Vorschub,
2 eine Teilansicht einer alternativen Bearbeitungsstation mit radialer Zustellung für das Glattwalzen,
3 eine weitere alternative Teilansicht in der Perspektive mit radialer Zustellung für das Glattwalzen eines Werkstücks mit Innenverzahnung,
4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs in Form eines Zahnrads,
5 eine Draufsicht auf das in 4 dargestellte Zahnrad,
6 eine Darstellung des Eingriffs eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit einem Werkstück in Form eines Zahnrads,
7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Werkzeugs in Form eines schräg verzahnten Zahnrads mit einer vergrößerten Teildarstellung oben links sowie
8 eine Teilansicht einer Eingriffsstellung zwischen Werkzeug und Werkstück in stark vergrößerter Darstellung und rein skizzenmäßig.

Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to drawings in a purely schematic representation. Show in it

1 a partial view of a processing station in perspective for the smooth rolling of a gear with convex tool and axial feed,
2 a partial view of an alternative processing station with radial delivery for the burnishing,
3 Another alternative partial view in perspective with radial feed for the smooth rolling of a workpiece with internal teeth,
4 a perspective view of a tool according to the invention in the form of a gear,
5 a top view of the in 4 illustrated gear,
6 a representation of the engagement of a tool according to the invention with a workpiece in the form of a gear,
7 a perspective view of an embodiment of a tool in the form of a helical gear with an enlarged partial view in the upper left as well
8th a partial view of an engagement position between the tool and the workpiece in greatly enlarged representation and purely sketchy.

Die 1 bis 3 zeigen bereits eingangs beschriebene Bearbeitungsverfahren für das Glattwalzen von Zahnrädern nach dem Stand der Technik. Gemäß 1 erfolgt die Bearbeitung eines in Form eines Zahnrads 10 vorliegenden Werkstücks für das Glattwalzen durch zwei gegenüberliegend dem zu bearbeitenden Zahnrad 10 angeordnete Werkzeuge, wiederum in Form von Zahnrädern 12 und 14, deren Verzahnung mit der Verzahnung des Zahnrads 10 kompatibel ist. Beide Werkzeuge 12 und 14 werden gegensinnig zueinander angetrieben und in Eingriffsstellung mit dem Zahnrad 10 mit axialem Vorschub längs des Zahnrads 10 geführt, und zwar jeweils längs einer zur zentralen Achse des zu bearbeitenden Zahnrads 10 parallelen Achse. Wie 1 zeigt, können bei dieser Bearbeitung mit axialem Vorschub der beiden radial auf das Zahnrad 10 zugestellten Werkzeuge 12, 14 diese Werkzeuge in Form von Zahnrädern eine schmälere Breite als die des zu bearbeitenden Zahnrads 10 aufweisen, was aber nicht zwingend ist.The 1 to 3 show already described at the outset processing method for the smooth rolling of gears according to the prior art. According to 1 the processing takes place in the form of a gear 10 present workpiece for the smooth rolling by two opposite the gear to be machined 10 arranged tools, again in the form of gears 12 and 14 whose toothing with the teeth of the gear 10 is compatible. Both tools 12 and 14 are driven in opposite directions to each other and in engagement with the gear 10 with axial feed along the gear 10 guided, respectively along one to the central axis of the gear to be machined 10 parallel axis. As 1 shows, in this machining with axial feed of the two radially on the gear 10 delivered tools 12 . 14 these tools in the form of gears a narrower width than that of the gear to be machined 10 have, but this is not mandatory.

Im Falle des Bearbeitungsprinzips nach 2 erfolgt die Bearbeitung für das Glattwalzen alleine mit radialem Vorschub der drehend angetriebenen Zahnräder 12, 14 auf das zu bearbeitende Zahnrad 10.In the case of the processing principle after 2 the processing for the smooth rolling takes place solely with radial feed of the rotationally driven gears 12 . 14 on the gear to be machined 10 ,

Bei der Ausführungsform nach 3 erfolgt das Glattwalzen eines nur mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnrads 12 von innen her mittels zweier radial auf den in Verzahnung zugestellter Zahnräder 12 und 14. In allen dargestellten Fällen ist die Zahnausbildung der Werkzeuge kompatibel mit der Verzahnung des zu bearbeitenden Zahnrads 10.In the embodiment according to 3 the smooth rolling of a gear provided with an internal toothing takes place 12 from the inside by means of two radially on the toothed gear teeth 12 and 14 , In all cases shown, the tooth formation of the tools is compatible with the toothing of the gear to be machined 10 ,

4 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Form eines Zahnrads, welches vollumfänglich mit einer Verzahnung aus gleichmäßig beabstandeten Zähnen versehen ist. Das Besondere an diesem Zahnradwerkzeug 20 besteht darin, dass die hier gleichmäßig über einen Umfang angeordneten Zähne 22 der Verzahnung 26 insbesondere auf ihren beiden Zahnflanken mit einem Wellenprofil 28 aus aneinandergereihten Wellen 30 versehen sind. Die Wellen 30 des Wellenprofils 28 des Zahnrads 20 sind vorzugsweise gleichförmig und gleichmäßig ausgebildet, das heißt, die Wellen weisen gleiche Wellenlänge und gleiche Wellenamplituden auf, so dass die Verzahnung 26 mit einheitlichem Wellenprofil je Zahnflanke versehen ist. 4 shows an inventive tool in the form of a gear which is fully provided with a toothing of evenly spaced teeth. The special thing about this gear tool 20 is that the here evenly arranged around a circumference teeth 22 the gearing 26 especially on its two tooth flanks with a wave profile 28 from lined up waves 30 are provided. The waves 30 of the wave profile 28 of the gear 20 are preferably uniform and uniform, that is, the waves are the same Wavelength and same wave amplitudes, so that the gearing 26 is provided with a uniform wave profile per tooth flank.

Da es sich im dargestellten Ausgangsbeispiel nach 4 um ein Zahnrad 20 mit einer Schrägverzahnung 26 handelt, erfolgt die gleichmäßige Ausrichtung der Wellen zueinander bevorzugt längs der durch Pfeile P in 5 angedeuteten Schrägverzahnung.Since it is in the illustrated example after 4 around a gear 20 with a helical toothing 26 is the uniform alignment of the waves to each other preferably along the arrows P in 5 indicated helical gearing.

Das Wellenprofil nach den 4 und 5 ist insbesondere in Art eines sinusartigen Wellenverlaufs ausgelegt. Anstelle von Wellen 28 könnte man auch von Rippen mit abgerundeten Spitzenbereichen sprechen, das heißt von einem wellenartig strukturierten Rippenprofil.The wave profile after the 4 and 5 is designed in particular in the manner of a sinusoidal waveform. Instead of waves 28 One could also speak of ribs with rounded tip areas, that is of a wave-like structured rib profile.

Die 6 zeigt die Eingriffsstellung der entsprechend profilierten Zahnräder, das heißt Werkzeugzahnrad 20 in Eingriffsstellung und zwar im drehenden Wälzeingriff mit einem gegensinnig angetriebenen Werkstück in Form eines zu bearbeitenden Zahnrads 10, ebenfalls mit Schrägverzahnung, wie das Werkzeugzahnrad 20.The 6 shows the engagement position of the corresponding profiled gears, ie tool gear 20 in the engaged position and in the rotating rolling engagement with a counter-driven workpiece in the form of a gear to be machined 10 , also with helical teeth, like the tool gear 20 ,

7 zeigt das Zahnrad 20 in vergrößerter Darstellung, aus der das auf jeder Zahnflanke der Verzahnung 26 vorhandene Wellenprofil 28 mit den jeweils mehreren Wellen 30 hervorgeht. 7 shows the gear 20 on an enlarged scale, from the on each tooth flank of the toothing 26 existing wave profile 28 with each of several waves 30 evident.

Wie am besten aus den 4 und 7 ersichtlich ist, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel alle Zähne des Werkzeugzahnrads 20 mit entsprechendem Wellenprofil ausgestattet, was aber nicht zwingend ist. Geht es um die Bearbeitung eines Werkstücks, welches nur über einen Teilumfang mit einer Verzahnung versehen ist, welches durch Glättung bearbeitet werden soll, könnte im Prinzip auch ein Werkzeugzahnrad mit einer nur teilumfänglichen erfindungsgemäßen wellenförmig geformten Verzahnung ausgestattet sein. Zweckmäßig ist es jedoch, das Wellenprofil auf allen Zähnen der Verzahnung des Zahnrads vorzusehen.How best of the 4 and 7 it can be seen, in the illustrated embodiment, all the teeth of the tool gear 20 equipped with appropriate wave profile, but this is not mandatory. When it comes to the machining of a workpiece, which is provided only over a partial circumference with a toothing, which is to be processed by smoothing, in principle, a tool gear could be equipped with only partially circumferential inventive wavy shaped teeth. It is expedient, however, to provide the wave profile on all teeth of the toothing of the gear.

Wie aus 7 hervorgeht, kann sich, was zweckmäßig ist, das Wellenprofil 28, welches sich in Richtung der Flankenlinie in Wellenform erstreckt, über die gesamte Breite der Verzahnung, das heißt über die gesamte Zahnflanke, erstrecken.How out 7 As can be seen, what is useful is the wave profile 28 which extends in the direction of the flank line in waveform, extend over the entire width of the toothing, that is, over the entire tooth flank.

8 zeigt in sehr vergrößerter Darstellung das vorzugsweise sinusartig ausgebildete Wellenprofil 28 des Werkzeugzahnrads 20 und darüber die zu bearbeitende Zahnflankenfläche des Werkstücks 10. 8th shows in a very enlarged view of the preferably sinusoidal wave profile 28 of the tool gear 20 and above that the tooth flank surface of the workpiece to be machined 10 ,

Zum Glattwalzen des Werkstücks 10 wird das Zahnrad 20 radial entsprechend Pfeilrichtung B1 durch eine hier nicht dargestellte für sich bekannte Zustelleinrichtung an das zu bearbeitende Werkstück 10 unter Kraft zugestellt. Dabei kommen zuerst nur einzelne hohe Punkte des bzw. der Werkzeuge in Eingriff. Dadurch ergeben sich hohe Drücke, die eine entsprechende Glättwirkung an den hohen Punkten zur Folge hat. Dieser Wälzeingriff mit radialer Zustellung B1 bzw. der Abrollbewegung Werkzeug/Werkstück wird erfindungsgemäß überlagert mit einer fortschreitenden, insbesondere oszillierenden Bewegung, hier des Zahnradwerkzeugs 20, wie es durch die Pfeilrichtungen B2 und B3 angedeutet ist. Durch diese oszillierende Hin- und Her-Bewegung des Werkzeugs am Werkstück entsteht eine stabilisierende und ausgleichende Wirkung der im Eingriff befindlichen Punkte des Wellenprofils mit der Gegenverzahnung, was eine hervorragende Glättung bewerkstelligt, wobei bei Schrägverzahnungen auch kein Verbiegen der Enden der Verzahnung auftreten kann.For smoothing the workpiece 10 becomes the gear 20 radially according to arrow direction B1 by a not shown here for known feed device to the workpiece to be machined 10 delivered under power. At first, only single high points of the tool (s) engage. This results in high pressures, which has a corresponding smoothing effect at the high points result. This rolling engagement with radial delivery B1 or the rolling movement tool / workpiece is inventively superimposed with a progressive, in particular oscillating movement, here the gear tool 20 as indicated by the arrow directions B2 and B3 is indicated. By this oscillating reciprocating movement of the tool on the workpiece creates a stabilizing and balancing effect of the engaged points of the wave profile with the counter toothing, which accomplishes an excellent smoothing, with helical gears and no bending of the ends of the teeth can occur.

Im Rahmen der Figurenbeschreibung ist in den 6 bis 8 jeweils nur ein Zahnradwerkzeug 20 in Eingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück 10 dargestellt, jedoch liegt es im Rahmen der Erfindung, zwei oder mehrere radial zustellbare Zahnradwerkzeuge 20 für das zu bearbeitende Werkstück 10 zu verwenden, die bevorzugt im gleichen Winkelabstand um das zu bearbeitende Zahnrad 10 angeordnet sind.In the context of the description of the figures is in the 6 to 8th only one gear tool at a time 20 in engagement with the workpiece to be machined 10 shown, but it is within the scope of the invention, two or more radially deliverable gear tools 20 for the workpiece to be machined 10 to use, preferably at the same angular distance around the gear to be machined 10 are arranged.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel nach 6 weist das Werkzeugzahnrad eine etwas größere Breite als das Werkstückzahnrad 10 auf, was aber nicht zwingend ist. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform weist das Zahnrad 20 nur beispielshalber eine Breite von 22 mm auf und umfasst hierbei ein Wellenprofil 28 mit jeweils zehn Wellen bei sinusartigem Wellenverlauf. Die Höhe der Amplitude berechnet sich hierbei aus einem Verhältnis von Wellenlänge zu Amplitude von 1:20.In the illustrated embodiment according to 6 The tool gear has a slightly greater width than the work gear 10 but that is not mandatory. At the in 4 illustrated embodiment, the gear 20 only for example, a width of 22 mm and this includes a wave profile 28 with ten waves each with sinusoidal wave pattern. The height of the amplitude is calculated from a ratio of wavelength to amplitude of 1:20.

Infolge der Bearbeitung des Werkstücks 10 mittels Zahnradwerkzeugen 22 ergibt sich eine hervorragende Glättung einer hergestellten Verzahnung, insbesondere einer Verzahnung von Getriebe-Bauteilen, und zwar durch spanloses und damit im Wesentlichen spannungsfreien Glättens der Verzahnung. Daraus resultiert eine optimale Verzahnungsqualität, welche eine erhöhte Lebensdauer solcher derart behandelter Zahnräder zur Folge hat und Laufgeräusche eines Getriebes entsprechend vermindert.As a result of machining the workpiece 10 by gear tools 22 results in an excellent smoothing of a manufactured toothing, in particular a toothing of transmission components, by non-cutting and thus substantially stress-free smoothing of the teeth. This results in an optimal gear quality, which has an increased life of such treated gears result and corresponding noise of a gearbox reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013222808 A1 [0010]
EP 2283958 A1 [0012]
EP 1582277 A1 [0012]

Claims

Tool for chipless smoothing provided with a toothed workpieces, in particular externally and / or internally toothed gears, which has a with the workpiece (10) compatible toothing (26), characterized in that the toothing (26) of the tool (20) in each case a wave profile (28) with at least two shafts (30) on at least a part of the tooth flanks of each tooth (22), preferably on each of the entire tooth flank, has the tooth flanks provided for smoothing in flank line direction.

Tool after Claim 1 , characterized in that on each tooth flank between six and forty waves, preferably 10 to 22 shafts (30) of the wave profile (28) are formed.

Tool after one of Claims 1 or 2 , characterized in that the number of shafts (30) of each wave profile (28) on each tooth flank of the tool is selected so that in the machining of the workpiece, a smoothing of the tooth flanks of the workpiece (10) is accomplished.

Tool after one of Claims 1 to 3 , characterized in that at a tooth width of x in the range of 10 to 40 mm, a number of about x / 2 to x ± 0 to 3 shafts (30) per wave profile (28) are provided.

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the wave profile has a sinusoidal waveform.

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of wavelength to amplitude in the range of 20: 1 to 50: 1, in particular 40/1 amounts.

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the shafts (28) are arranged in the flank line of the tool on the circumference in a helical line, so that even without relative axial movement all points of the workpiece can be smoothed.

Machine for smoothing, in particular smooth rolling of workpieces, in particular externally and / or internally toothed gears, with a tool according to one of Claims 1 to 7 with a clamping element for a rotatable mounting of the workpiece (10) and with a clamping device for at least one tool or a plurality of evenly spaced around the workpiece to be machined tools, which or radially deliverable in rolling engagement with the workpiece via a radial feed device characterized in that in addition to the radial feed device an axial adjusting device for the tool or tools is provided, through which the workpiece (10) and / or the tool (20) or the tools (20) an axial relative displacement during the radial Rolling engagement between the workpiece and tool performs.

Process for the smooth rolling of teeth provided with a toothing, such as in particular external and / or internal toothed gears by means of at least one tool according to one of Claims 1 to 7 characterized in that the workpiece (10) and / or the tool (s) (20) are axially movable relative to one another in the state of the rotating rolling engagement in addition to a rotating rolling movement between the workpiece and the tool.

Method according to Claim 9 , characterized in that the axial relative movement is performed by the workpiece and / or the tool.

Method according to Claim 9 or 10 , characterized in that the axial relative movement is carried out either continuously progressing or oscillating.

Tool after one of Claims 1 to 7 , characterized in that the tool is a round tool with toothing (gear) or a rack and pinion tool.