DE102017129613A1 - Method for tooth machining a workpiece - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche, bei welchem das Werkzeug zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit seiner Mantelfläche tangential zu der zu erzeugenden Sollkontur an einer Zahnflanke des Werkstücks entlang geführt wird. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs relativ zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von dem Verlauf einer die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade gewählt wird, und/oder dass ein Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von einem Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel der Verzahnung gewählt wird.The present invention shows a method for gear processing of a workpiece with a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface, in which the tool for generating an involute toothing with its lateral surface is guided tangentially to the target contour to be generated on a tooth flank of the workpiece. It is characterized in that the orientation of the axis of rotation of the tool relative to the axis of rotation of the workpiece is selected in dependence on the course of the involute toothing generating line, and / or that an angle between an engagement line of the lateral surface of the tool with the toothing and a plane perpendicular is selected to the axis of rotation of the workpiece as a function of a base bevel angle and / or basic pitch angle of the toothing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche, bei welchem das Werkzeug zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit seiner Mantelfläche tangential zu der zu erzeugenden Sollkontur an einer Zahnflanke des Werkstücks entlang geführt wird. Insbesondere kann als Werkzeug ein Fingerfräser zum Einsatz kommen, welcher mit einer tangentialen Ausrichtung in mindestens einem Bearbeitungshub entlang der Zahnflanke geführt wird.The present invention relates to a method for gear machining a workpiece with a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface, in which the tool for generating an involute toothing with its lateral surface is guided tangentially to the target contour to be generated on a tooth flank of the workpiece along. In particular, as a tool a finger milling cutter can be used, which is guided with a tangential alignment in at least one machining stroke along the tooth flank.

Die Verzahnbearbeitung von Werkstücken mit einem Fingerfräser hat insbesondere im Bereich der Kleinserien, Prototypen oder Einzelanfertigungen von verzahnten Werkstücken besondere Vorteile, da Fingerfräser als Universalwerkzeug die Bearbeitung von Verzahnungen bei einer beliebigen Geometrie erlauben. Zwar ist die Verzahnbearbeitung mit einem Fingerfräser erheblich langwieriger als die Verzahnbearbeitung mit einem in seiner Geometrie auf das herzustellende Werkstück angepassten Werkzeug. Es entfallen jedoch die Kosten und die Lieferzeiten für die Bereitstellung eines solchen Werkzeugs.The tooth processing of workpieces with a milling cutter has particular advantages in the field of small series, prototypes or custom-made toothed workpieces particular advantages, as end mill allow as universal tool to edit gears in any geometry. Although the gear processing with a milling cutter is considerably more tedious than the gear processing with a matched in geometry to the workpiece to be produced tool. However, it eliminates the costs and delivery times for the provision of such a tool.

Die Verzahnbearbeitung kann beispielsweise in einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum erfolgen, durch welches die Position und Ausrichtung des Fingerfräsers relativ zum Werkstück frei bestimmt werden kann.The gear processing can take place, for example, in a 5-axis machining center, by means of which the position and orientation of the end mill relative to the workpiece can be determined freely.

Druckschrift EP 2 314 404 B1 zeigt den Einsatz eines Fingerfräsers zur Hart-Feinbearbeitung einer vorgefertigten Zahnflanke, bei welchem das Werkzeug in einer Erzeugungsbewegung tangential in mehreren Spuren entlang der Zahnflanke geführt wird. Die Erzeugungsbewegung folgt dabei Bewegungsvektoren, welche virtuellen Messerspuren, die bei einer Bearbeitung mittels Wälzfräsen entstehen würden, entsprechen oder angenähert sind. Hierdurch soll trotz des Einsatzes eines Fingerfräsers ein Bearbeitungsbild erzeugt werden, welches vom Wälzfräsen bekannt ist. Die Spuren verlaufen dabei schräg über die Zahnflanke, wobei die Drehachse des Fingerfräsers mit einem Winkel zwischen 45° und 135° relativ zu den Spuren ausgerichtet ist.pamphlet EP 2 314 404 B1 shows the use of a milling cutter for hard finishing a prefabricated tooth flank, in which the tool is guided in a generating movement tangentially in several tracks along the tooth flank. The generating movement follows motion vectors which correspond or approximate virtual blade tracks that would be produced by hobbing. In this way, despite the use of a milling cutter, a processing image is to be generated, which is known from hobbing. The tracks run obliquely over the tooth flank, wherein the axis of rotation of the end mill is aligned at an angle between 45 ° and 135 ° relative to the tracks.

Aus der WO 2008/133517 A1 ist ein Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstückes mittels eines Fingerfräsers bekannt, dessen Mantellinien leicht gekrümmt sind, um hierdurch eine Annäherung an die gewünschte Flankenform des Werkstückes mit weniger Bearbeitungshüben zu erreichen.From the WO 2008/133517 A1 is a method of tooth processing a workpiece by means of a milling cutter known whose generatrices are slightly curved, thereby to achieve an approximation to the desired edge shape of the workpiece with fewer processing strokes.

Der Einsatz von 5-Achs-Bearbeitungszentren ist auch aus folgenden Artikeln bekannt: Uwe Gaiser, 5-axis gear manufacturing gets practical, Gear Technology, March/April 2017, Seite 32 und Julian Staudt, Performance of gears manufactured by 5-axis milling, Gear Technology March/April 2017, Seite 58.The use of 5-axis machining centers is also known from the following articles: Uwe Gaiser, 5-axis gear manufacturing gets practical, Gear Technology, March / April 2017, page 32 and Julian Staudt, 5-axis milling, Gear Technology March / April 2017, page 58.

1 und 2 zeigen die Verzahnbearbeitung von Werkstücken mittels eines Kugelkopffräsers bzw. eines Fingerfräsers gemäß dem Stand der Technik. In 1A und 2A ist der Einsatz eines Kugelkopffräsers gezeigt. Dieser wird in einer Vielzahl von Bearbeitungshüben entlang der Zahnflanke geführt, um hierdurch die gewünschte Verzahnungsgeometrie anzunähern. Der in 1B und 2B gezeigte Einsatz eines Fingerfräsers mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche ermöglicht die Herstellung der Verzahnungsgeometrie mit etwas weniger Bearbeitungshüben, da der Fingerfräser tangential zur Verzahnung ausgerichtet wird. Hierdurch ist die Annäherung an die gewünschte Verzahnungsgeometrie über Tangenten an die gewünschte Verzahnungsgeometrie möglich. Dennoch ist die Verzahnbearbeitung mittels Fingerfräsern weiterhin sehr aufwendig. Insbesondere wenn hohe Oberflächengüten erreicht werden sollen, ist auch hier weiterhin eine hohe Anzahl an Bearbeitungshüben notwendig. 1 and 2 show the gear processing of workpieces by means of a ball nose cutter or a milling cutter according to the prior art. In 1A and 2A the use of a ball nose cutter is shown. This is performed in a variety of processing strokes along the tooth flank, thereby approximating the desired tooth geometry. The in 1B and 2 B shown use of a milling cutter with a circular cylindrical surface allows the production of the tooth geometry with a little less machining strokes, since the end mill is aligned tangentially to the toothing. This makes it possible to approach the desired gear geometry via tangents to the desired gear geometry. Nevertheless, the gear processing by means of end mills continues to be very expensive. In particular, when high surface qualities are to be achieved, a high number of processing strokes is also necessary here.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstückes mittels eines Werkzeugs mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Bearbeitung mit einer geringeren Anzahl an Bearbeitungshüben und/oder verbesserter Oberflächenqualität erfolgt.The object of the present invention is to further develop a method for tooth processing a workpiece by means of a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface such that the machining takes place with a smaller number of machining strokes and / or improved surface quality.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahren gemäß Anspruch 1 und Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the method according to claim 1 and claim 3. Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung umfasst in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche, bei welchem das Werkzeug zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit seiner Mantelfläche tangential zu der zu erzeugenden Sollkontur an einer Zahnflanke des Werkstücks entlang geführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs relativ zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von dem Verlauf einer die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade gewählt wird.The present invention comprises in a first aspect a method for tooth processing of a workpiece with a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface, in which the tool for generating an involute toothing with its lateral surface is guided tangentially to the target contour to be generated on a tooth flank of the workpiece along. It is provided that the alignment of the axis of rotation of the tool is selected relative to the axis of rotation of the workpiece as a function of the course of the involute toothing generating line.

Die Erfindung macht sich hierbei zunutze, dass Evolventenverzahnungen durch eine Geradenschar von die Evolvente erzeugenden Geraden beschreibbar sind. Durch Berücksichtigung dieser Tatsache kann das Werkzeug so ausgerichtet werden, dass die Abweichung zwischen der Eingriffslinie der Mantelfläche in die Verzahnung, welche die tatsächlich erzeugte Kontur der Zahnflanke definiert, und der Sollkontur der Zahnflanke gegenüber Verfahren aus dem Stand der Technik verringert wird.The invention makes use of this fact that involute gears can be described by a straight line of the involute generating straight lines. By taking account of this fact, the tool can be aligned so that the deviation between the line of engagement of the lateral surface in the toothing, which defines the actual generated contour of the tooth flank, and the Target contour of the tooth flank is reduced compared to methods of the prior art.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und der die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade von kleiner 40 Grad gewählt wird, bevorzugt von kleiner 20 Grad, weiter bevorzugt kleiner 10 Grad. Bevorzugt steht die Eingriffslinie dabei steiler als die erzeugenden Geraden auf der Zahnflanke oder verläuft parallel zu diesen.According to a possible embodiment of the present invention, it is provided that an angle between an engagement line of the lateral surface of the tool with the toothing and the involute toothing generating straight line is selected from less than 40 degrees, preferably less than 20 degrees, more preferably less than 10 degrees. Preferably, the engagement line is steeper than the generating straight lines on the tooth flank or runs parallel to these.

Je kleiner der Winkel, desto geringer sind die Abweichungen zwischen der tatsächlich erzeugten Kontur und der Sollkontur der Zahnflanke. Entsprechend weniger Bearbeitungshübe werden benötigt. Verläuft die Eingriffslinie entlang der erzeugenden Gerade, kann ein einziger Bearbeitungshub zur Bearbeitung der Zahnflanke über ihre gesamte Höhe ausreichen, und theoretisch sogar eine exakte Evolventenform erzeugt werden.The smaller the angle, the smaller are the deviations between the actually generated contour and the nominal contour of the tooth flank. Accordingly fewer processing strokes are needed. If the engagement line runs along the generating straight line, a single machining stroke for machining the tooth flank over its entire height can be sufficient, and theoretically even an exact involute shape can be produced.

Die vorliegende Erfindung umfasst in einem zweiten Aspekt ein Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche, bei welchem das Werkzeug zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit seiner Mantelfläche tangential zu der zu erzeugenden Sollkontur an einer Zahnflanke des Werkstücks entlang geführt wird. Dabei ist vorgesehen, dass ein Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von einem Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkels der Verzahnung gewählt wird. Der Grundschrägungswinkel definiert den Verlauf der erzeugenden Geraden der Zahnflanke, so dass sich durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt die gleichen Vorteile ergeben wie durch ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt.The present invention comprises, in a second aspect, a method for tooth machining a workpiece with a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface, in which the tool for generating an involute toothing with its lateral surface is guided tangentially to the desired contour to be generated on a tooth flank of the workpiece. It is provided that an angle between an engagement line of the lateral surface of the tool with the toothing and a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece in dependence on a base bevel angle and / or basic pitch angle of the toothing is selected. The base skew angle defines the course of the generating line of the tooth flank, so that the same advantages result from a method according to the second aspect as by a method according to the first aspect.

Bevorzugt liegt der Winkel zwischen der Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks in einem Bereich von ± 30° zum Grundschrägungswinkel, weiter bevorzugt in einem Bereich von ± 20° zum Grundschrägungswinkel liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich von ± 10° zum Grundschrägungswinkel liegt. Bevorzugt ist der Winkel dabei größer oder gleich dem Grundschrägungswinkel. Entspricht der Winkel dem Grundschrägungswinkel, so verläuft die Eingriffslinie entlang der erzeugenden Geraden.Preferably, the angle between the line of engagement of the lateral surface of the tool with the toothing and a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece is in a range of ± 30 ° to the base skew angle, more preferably in a range of ± 20 ° to the base skew angle, more preferably in a range of ± 10 ° to the base bevel angle. Preferably, the angle is greater than or equal to the base bevel angle. If the angle corresponds to the base skew angle, then the engagement line runs along the generating straight line.

Wird ein Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche eingesetzt, gelten die gleichen Winkelangaben, welche oben für den ersten Aspekt und den zweiten Aspekt für die Eingriffslinie gemacht wurden, auch für die Drehachse des Werkzeugs, da diese parallel zu der Eingriffslinie verläuft. Bei einer konischen Mantelfläche ist dagegen der Konuswinkel hinzuzurechnen.If a tool with a circular cylindrical surface is used, the same angle indications made above for the first aspect and the second aspect for the engagement line apply also to the axis of rotation of the tool, since it runs parallel to the engagement line. For a conical surface, however, the cone angle must be added.

Es versteht sich, dass mit der Mantelfläche des Werkzeugs nicht notwendigerweise die gesamte Seitenfläche des Werkzeugs gemeint ist, sondern dass das Werkzeug beispielweise in Kopfbereich eine von einer kreiszylinderförmigen oder konischen Form abweichende Gestaltung aufweisen kann.It is understood that with the lateral surface of the tool is not necessarily meant the entire side surface of the tool, but that the tool, for example, in the head area may have a deviating from a circular cylindrical or conical shape design.

Der erste und der zweite Aspekt können bevorzugt in Kombination verwirklicht werden. Bevorzugte Ausgestaltungen, welche sich sowohl auf den ersten, als auch den zweiten Aspekt beziehen, werden im folgenden näher beschrieben.The first and second aspects may preferably be realized in combination. Preferred embodiments, which relate both to the first and the second aspect, are described in more detail below.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann bevorzugt folgende Schritte umfassen:

  • - Vorgabe eines Grundschrägungswinkels und/oder Grundsteigungswinkels und
  • - Ausrichtung der Werkzeugdrehachse relativ zur Drehachse des Werkstücks und/oder einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von dem Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel.
A method according to the invention may preferably comprise the following steps:
  • - Specification of a base bevel angle and / or basic pitch angle and
  • - Alignment of the tool axis of rotation relative to the axis of rotation of the workpiece and / or a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece as a function of the base skew angle and / or basic pitch angle.

Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfassen:

  • - Ermittlung der die Evolventenfläche erzeugenden Geraden und
  • - Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs und/oder der Eingriffslinie zwischen der Mantelfläche des Werkzeugs und der Zahnflanke in Abhängigkeit den erzeugenden Geraden.
Alternatively or additionally, the method according to the invention may comprise the following steps:
  • - Determination of the involute generating lines and
  • - Alignment of the axis of rotation of the tool and / or the line of engagement between the lateral surface of the tool and the tooth flank depending on the generating line.

Bevorzugt wird die Abweichung zwischen dem Winkel der Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks und dem Grundschrägungswinkel und/oder der Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und der die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade in Abhängigkeit von der Länge des Werkzeugs bestimmt. Denn je kleiner die Abweichung bzw. der Winkel gewählt wird, desto länger muss das Werkzeug sein. Steht daher nur ein kürzeres Werkzeug zur Verfügung, muss mit einer größeren Abweichung bzw. einem größeren Winkel zur erzeugenden Gerade gearbeitet werden.Preferably, the deviation between the angle of the line of engagement of the lateral surface of the tool with the toothing and a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece and the base skew angle and / or the angle between an engagement line of the lateral surface of the tool with the teeth and the involute toothing generating straight line in dependence determined by the length of the tool. Because the smaller the deviation or the angle is chosen, the longer the tool must be. Therefore, if only a shorter tool is available, you must work with a larger deviation or a larger angle to the generating line.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen der Drehachse des Werkzeugs und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks während eines Bearbeitungshubs und/oder während der Bearbeitung konstant ist. Dies ist darin begründet, dass der Winkel der erzeugenden Geraden zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks über die gesamte Zahnflanke identisch ist.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the angle between the axis of rotation of the tool and a plane perpendicular to the axis of rotation of the Workpiece is constant during a machining stroke and / or during machining. This is because the angle of the generating line to a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece over the entire tooth flank is identical.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeug in mindestens einem relativ zur Drehachse des Werkstücks radialen oder axialen oder schrägen Bearbeitungshub entlang der Zahnflanke bewegt wird.According to one possible embodiment of the present invention, it is provided that the tool is moved along the tooth flank in at least one radial or axial or oblique machining stroke relative to the axis of rotation of the workpiece.

Bevorzugt werden das Werkzeug und/oder Werkstück über den Bearbeitungshub so bewegt, dass die Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung in einem Schnitt mit mindestens einer und bevorzugt im Schnitt mit jeder Stirnebene der Verzahnung einer Evolvente folgt.Preferably, the tool and / or workpiece over the machining stroke are moved so that the line of engagement of the lateral surface of the tool with the toothing in a section with at least one and preferably in section with each end plane of the teeth of an involute follows.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung einer Geradverzahnung das Werkzeug in einem Bearbeitungshub zumindest auch in Höhenrichtung entlang der Zahnflanke geführt wird, während das Werkstück gedreht wird, um die Evolventenform der Zahnflanke zu erzeugen. Bevorzugt wird das Werkzeug hierzu in einem relativ zur Drehachse des Werkstücks radialen Bearbeitungshub geführt.According to one possible embodiment of the present invention, it is provided that, in order to produce a straight toothing, the tool is guided along the tooth flank in a machining stroke, at least also in the height direction, while the workpiece is rotated in order to produce the involute shape of the tooth flank. For this purpose, the tool is preferably guided in a radial machining stroke relative to the axis of rotation of the workpiece.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung einer Schrägverzahnung das Werkzeug in einem Bearbeitungshub zumindest auch in Breitenrichtung entlang der Zahnflanke geführt wird, während das Werkstück gedreht wird, um dem Schrägungswinkel der Zahnflanke zu folgen. Bevorzugt wird das Werkzeug hierzu in einem relativ zur Drehachse des Werkstücks axialen Bearbeitungshub entlang der Zahnflanke geführt.According to one possible embodiment of the present invention, it is provided that, for producing a helical toothing, the tool is guided along the tooth flank in a machining stroke, at least also in the width direction, while the workpiece is rotated in order to follow the helix angle of the tooth flank. For this purpose, the tool is preferably guided along the tooth flank in a machining stroke that is axial relative to the axis of rotation of the workpiece.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass durch einen zumindest auch in Breitenrichtung erfolgenden, bevorzugt relativ zur Drehachse des Werkstücks axial geführten einen Teils eines Bearbeitungshubs nur ein Teil der Zahnflanke bearbeitet wird, wobei zum Bearbeiten eines anderen Teils der Zahnflanke das Werkzeug in einem anderen Teil des Bearbeitungshubs in einer anderen Richtung zumindest auch in Höhenrichtung entlang der Zahnflanke und bevorzugt radial zu einer Drehachse des Werkstücks geführt wird.According to one possible embodiment of the present invention, it is provided that only part of the tooth flank is machined by a part of the tooth flank which is axially guided, preferably axially relative to the axis of rotation of the workpiece, wherein for machining another part of the tooth flank the tool is machined another part of the machining stroke is guided in a different direction at least in the height direction along the tooth flank and preferably radially to a rotational axis of the workpiece.

Bevorzugt wird während des zumindest auch in Breitenrichtung erfolgenden, bevorzugt relativ zur Drehachse des Werkstücks axialen einen Teils des Bearbeitungshubs das Werkstück zumindest gedreht, um dem Schrägungswinkel der Zahnflanke zu folgen.Preferably, during the at least also in the width direction, preferably relative to the axis of rotation of the workpiece axial part of the machining stroke, the workpiece is at least rotated to follow the helix angle of the tooth flank.

Bevorzugt wird während des zumindest auch in Höhenrichtung und bevorzugt radial zu einer Drehachse des Werkstücks erfolgenden anderen Teils des Bearbeitungshubs das Werkstück zumindest gedreht, um die Evolventenform der Zahnflanke zu erzeugen und dem Schrägungswinkel der Zahnflanke zu folgen.Preferably, during the at least also in the height direction and preferably radially to a rotational axis of the workpiece taking place other part of the Bearbeitungshubs the workpiece is at least rotated to produce the involute of the tooth flank and to follow the helix angle of the tooth flank.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Bearbeitung der Zahnflanke über ihre gesamte Höhe und/oder Breite in maximal 10 Bearbeitungshüben erfolgt, bevorzugt in maximal 5 Bearbeitungshüben, weiter bevorzugt in maximal 3 Bearbeitungshüben und bevorzugt in nur einem Bearbeitungshub.According to a possible embodiment of the present invention, it is provided that the machining of the tooth flank over its entire height and / or width in maximum 10 Processing strokes, preferably in maximum 5 Processing strokes, more preferably in maximum 3 Processing strokes and preferably in only one processing stroke.

Werden mehrere Bearbeitungshübe eingesetzt, so verlaufen diese bevorzugt zumindest über eine Teilbereich der Flanke in axialer Richtung zur Drehachse des Werkstücks, so dass sich Bearbeitungsspuren ergeben, welche entlang von Höhenlinien der Verzahnung verlaufen.If a plurality of machining strokes are used, they preferably extend at least over a partial region of the flank in the axial direction to the axis of rotation of the workpiece, so that machining tracks which run along contour lines of the toothing result.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnbearbeitung in mindestens zwei Bearbeitungshüben erfolgt, wobei ein erster Bearbeitungshub mit einem kürzeren Werkzeug erfolgt als ein zweiter Bearbeitungshub. Hierdurch können Stabilitätsprobleme bei langen Werkzeugen verringert werden.According to a possible embodiment of the present invention, it is provided that the gear cutting takes place in at least two processing strokes, wherein a first processing stroke is carried out with a shorter tool than a second processing stroke. This can reduce stability problems with long tools.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnbearbeitung in mindestens zwei Bearbeitungshüben erfolgt, wobei ein erster Bearbeitungshub mit einer Eingriffsrichtung des Werkzeugs von einer ersten Stirnseite des Werkstücks in die Verzahnung und ein zweiter Bearbeitungshub mit einer Eingriffsrichtung des Werkzeugs von einer zweiten Stirnseite des Werkstücks in die Verzahnung erfolgt. Hierdurch kann die für die Verzahnbearbeitung benötigte Länge des Werkzeugs verringert werden.According to one possible embodiment of the present invention, it is provided that the gear cutting takes place in at least two machining strokes, wherein a first machining stroke with an engagement direction of the tool from a first end side of the workpiece in the toothing and a second machining stroke with an engagement direction of the tool from a second end face of the workpiece into the toothing takes place. As a result, the length of the tool required for the gear processing can be reduced.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs relativ zur Drehachse des Werkstücks nur zur Bearbeitung eines Teils der Zahnflanke in Abhängigkeit von dem Verlauf einer die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade gewählt wird, und zur Bearbeitung eines zweiten Teils andere Ausrichtung der Drehachse gewählt wird, bevorzugt um eine Störkontur auf dem Werkstück zu berücksichtigen. Hierdurch wird berücksichtigt, dass beim Vorliegen von Störkonturen in bestimmten Fällen nicht die gesamte Zahnflanke gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden kann.According to one possible embodiment of the present invention, it is provided that the orientation of the axis of rotation of the tool relative to the axis of rotation of the workpiece is selected only for processing a portion of the tooth flank in dependence on the course of a straight line generating the involute toothing, and for the processing of a second part other orientation the axis of rotation is selected, preferably to take into account an interference contour on the workpiece. This takes into account that in the presence of interference contours in certain cases, not the entire tooth flank can be processed according to the present invention.

Bevorzugt werden zur Bearbeitung des einen Teils der Zahnflanke weniger in Höhenrichtung versetzte Bearbeitungshübe eingesetzt als zur Bearbeitung des anderen Teils. Preference is given to machining one part of the tooth flank less offset in the vertical direction processing strokes used as for processing the other part.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Hart-Fein-Bearbeitung eines vorverzahnten Werkstücks eingesetzt werden.The inventive method can be used in particular for hard-fine machining of a pre-toothed workpiece.

Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer schrägen Evolventenverzahnung und/oder zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit oder ohne Modifikationen eingesetzt werden.Alternatively or additionally, the method according to the invention can be used for producing an oblique involute toothing and / or for producing an involute toothing with or without modifications.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verzahnbearbeitung in einer Werkzeugmaschine mit mindestens vier und bevorzugt fünf unabhängigen Achsen erfolgt, über welche das Werkzeug relativ zu dem Werkstück bewegt werden kann. Zusätzlich erfolgt eine Rotationsbewegung des Werkzeugs zur Erzeugung einer Schneidbewegung. Insbesondere kann es sich bei der Werkzeugmaschine um ein Bearbeitungszentrum handeln.According to a possible embodiment of the present invention, it is provided that the gear cutting takes place in a machine tool having at least four and preferably five independent axes, via which the tool can be moved relative to the workpiece. In addition, a rotational movement of the tool for generating a cutting movement takes place. In particular, the machine tool may be a machining center.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Herstellung von Zahnrädern, insbesondere zur Herstellung von Zahnrädern mit einer Stirnradverzahnung oder einer Beveloidverzahnung und/oder von Zahnrädern mit einer zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Grundform eingesetzt werden.The inventive method can be used in particular for the production of gears, in particular for the production of gears with a spur gear or Beveloidverzahnung and / or gears with a cylindrical or frusto-conical basic shape.

Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Werkzeugmaschine mit einer Aufnahme für mindestens ein Werkzeug, einer Aufnahme für mindestens ein Werkstück und einer Mehrzahl von Maschinenachsen zur Einstellung der Relativposition zwischen Werkzeug und Werkstück. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Mehrzahl von NC-Maschinenachsen. Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist durch eine Steuerung gekennzeichnet, welche so programmiert ist, dass die Verzahnmaschine ein Verfahren durchführt, wie es oben beschrieben wurde. Insbesondere ist die Steuerung so programmiert, dass die Verzahnmaschine ein solches Verfahren automatisch durchführen kann, d.h. ohne dass ein Benutzer während der laufenden Verzahnbearbeitung in diese eingreifen muss.The present invention further comprises a machine tool with a receptacle for at least one tool, a receptacle for at least one workpiece and a plurality of machine axes for adjusting the relative position between the tool and the workpiece. In particular, these are a plurality of NC machine axes. The machine tool according to the invention is characterized by a controller which is programmed so that the gear cutting machine performs a method as described above. In particular, the controller is programmed so that the gear machine can perform such a procedure automatically, i. without a user having to intervene during the ongoing gear processing in this.

Die Steuerung umfasst bevorzugt einen Mikroprozessor, einen Speicher, auf welchem das Steuerprogramm gespeichert ist, und Steuerleitungen zur Ansteuerung der Maschinenachsen.The controller preferably comprises a microprocessor, a memory on which the control program is stored, and control lines for controlling the machine axes.

Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine handelt es sich bevorzugt um ein Mehr-Achs-Bearbeitungszentrum, insbesondere um ein Bearbeitungszentrum mit vier oder mehr Achsen, insbesondere um ein Bearbeitungszentrum mit vier Achsen zusätzlich zu der Drehachse der Werkzeugaufnahme und der Drehachse der Werkstückaufnahme.The machine tool according to the invention is preferably a multi-axis machining center, in particular a machining center with four or more axes, in particular a machining center with four axes in addition to the axis of rotation of the tool holder and the axis of rotation of the workpiece holder.

Insbesondere kann es sich bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine um eine Verzahnmaschine und/oder bei dem Bearbeitungszentrum um ein Verzahnungszentrum handeln.In particular, the machine tool according to the invention may be a gear cutting machine and / or a gear center at the machining center.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist bevorzugt eine Eingabefunktion und/oder eine Steuerungsfunktion auf, durch welche die erfindungsgemäßen Verfahren durchführbar sind.The machine tool according to the invention preferably has an input function and / or a control function, by means of which the methods according to the invention can be carried out.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine kann insbesondere eine Eingabefunktion aufweisen, über welche der Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel der zu erzeugenden Verzahnung eingebbar ist. Dies kann beispielsweise über eine Eingabemaske, und/oder durch eine elektronische Übertragung von Verzahnungsdaten auf die Werkzeugmaschine erfolgen.In particular, the machine tool according to the invention can have an input function via which the base bevel angle and / or basic pitch angle of the toothing to be generated can be entered. This can be done for example via an input mask, and / or by an electronic transmission of gear data on the machine tool.

Weiterhin bevorzugt umfasst die Werkzeugmaschine eine Steuerungsfunktion, welche die Ausrichtung der Drehachse der Werkzeugaufnahme relativ zur Drehachse der Werkstückaufnahme und/oder eine Ebene senkrecht zur Drehachse der Werkstückaufnahme in Abhängigkeit von einem Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel einstellt.Further preferably, the machine tool comprises a control function which sets the orientation of the axis of rotation of the tool holder relative to the axis of rotation of the workpiece holder and / or a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece holder in dependence on a base skew angle and / or basic pitch angle.

Die Werkzeugmaschine kann weiterhin eine Eingabefunktion aufweisen, durch welche ein Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkstücks mit der Verzahnung und einer erzeugenden Gerade der Verzahnung eingebbar und/der veränderbar ist. Beispielsweise kann die Eingabefunktion eine Eingabemaske aufweisen, durch welche der Winkel eingebbar und/oder veränderbar ist.The machine tool can furthermore have an input function, by means of which an angle between an engagement line of the lateral surface of the workpiece with the toothing and a generating straight line of the toothing can be entered and / or changed. For example, the input function can have an input mask, by means of which the angle can be input and / or changed.

Weiterhin kann eine Eingabemaske vorgesehen sein, durch welche der Winkel zwischen der Drehachse der Werkzeugaufnahme und dem Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel bzw. die Abweichung hiervon eingebbar und/oder verstellbar ist.Furthermore, an input mask can be provided by which the angle between the axis of rotation of the tool holder and the base bevel angle and / or basic pitch angle or the deviation thereof can be input and / or adjusted.

Die Werkzeugmaschine weist bevorzugt eine Funktion auf, durch welche bestimmt wird, wie groß der Winkel zwischen Eingriffslinie und erzeugenden Gerade und/oder die Abweichung vom Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel gewählt werden muss, um bei einem vorgegebenen Werkzeug und einer vorgegebenen zu erzeugenden Verzahnung eine Verzahnbearbeitung durchführen zu können.The machine tool preferably has a function by which it is determined how large the angle between the line of action and the generating straight line and / or the deviation from the base skew angle and / or basic pitch angle has to be selected in order to machine a toothing for a given tool and a given toothing to be generated to carry out.

Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl der Bearbeitungshübe in Abhängigkeit von dem Winkel bzw. der Abweichung, mit welcher gearbeitet werden soll, und in Abhängigkeit von einer einzuhaltenden Toleranz berechnet werden.Alternatively or additionally, the number of processing strokes in dependence on the angle or the deviation, which are worked with should be calculated, and depending on a tolerance to be maintained.

Alternativ oder zusätzlich kann die Werkzeugmaschine eine Eingabefunktion aufweisen, mit welcher die Breite der durch die einzelnen Bearbeitungshübe erzeugten Bearbeitungsspuren einstellbar ist.Alternatively or additionally, the machine tool can have an input function with which the width of the processing tracks generated by the individual processing strokes can be set.

Bei der Werkzeugmaschine kann es sich insbesondere um ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum handeln. Bevorzugt ist die Werkzeugaufnahme über mindestens drei Linearachsen und mindestens eine Schwenkachse relativ zum Werkstück verfahrbar. Die Werkzeugaufnahme und die Werkstückaufnahme sind jeweils durch Antriebe um ihre Drehachsen antreibbar. Bei der Drehachse der Werkstückaufnahme handelt es sich bevorzugt um eine NC-Achse.The machine tool may in particular be a 5-axis machining center. Preferably, the tool holder via at least three linear axes and at least one pivot axis is movable relative to the workpiece. The tool holder and the workpiece holder can each be driven by drives about their axes of rotation. The axis of rotation of the workpiece holder is preferably an NC axis.

Wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer Bewegung des Werkzeugs, insbesondere von einer Bewegung relativ zum Werkstück, gesprochen, so umfasst dieser Begriff auch ein Vorgehen, bei welchem die absolute Position des Werkzeuges unverändert bleibt, und stattdessen das Werkstück bewegt wird, um die entsprechende Relativbewegung zu erzeugen. Weiterhin umfasst dies auch ein Vorgehen, bei welchem sowohl das Werkstück, als auch das Werkzeug bewegt werden, um die entsprechende Relativbewegung zu erzeugen.If, in the context of the present invention, a movement of the tool, in particular a movement relative to the workpiece, is discussed, then this term also encompasses a procedure in which the absolute position of the tool remains unchanged, and instead the workpiece is moved to the corresponding one To generate relative movement. Furthermore, this also includes a procedure in which both the workpiece and the tool are moved to produce the corresponding relative movement.

Bevorzugt wird jedoch die absolute Position des Werkzeugs verändert, um die Relativposition zwischen Werkstück und Werkzeug zu verändern, und das Werkstück lediglich um seine Drehachse gedreht.Preferably, however, the absolute position of the tool is changed to change the relative position between the workpiece and the tool, and the workpiece only rotated about its axis of rotation.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen sowie Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The present invention will now be described in more detail with reference to drawings and exemplary embodiments.

Dabei zeigen:

  • 1A und 1B: zwei Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks gemäß dem Stand der Technik in einem Stirnschnitt;
  • 2A und 2B: die in 1 gezeigten Verfahren in einer perspektivischen Ansicht;
  • 3: die erzeugenden Geraden einer schrägen Evolventenverzahnung;
  • 4: eine weitere Darstellung, aus welcher sich die erzeugenden Geraden einer schrägen Evolventenverzahnung ergeben;
  • 5: den Verlauf der Flankenlinien auf einem Teilzylinder abgerollt in eine Teilebene bei einer Schrägverzahnung;
  • 6: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Stirnschnitt und in einer perspektivischen Ansicht;
  • 7: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Eingriffslinie entlang der erzeugenden Geraden verläuft und
  • 8: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Eingriffslinie in einem Winkel ungleich Null zu den erzeugenden Geraden verläuft.
Showing:
  • 1A and 1B two methods for gear cutting a workpiece according to the prior art in a front section;
  • 2A and 2 B : in the 1 shown methods in a perspective view;
  • 3 : the generating line of an oblique involute gear;
  • 4 a further representation, from which the generating lines of an oblique involute toothing arise;
  • 5 : the course of the flank lines on a partial cylinder unrolled in a part plane in a helical toothing;
  • 6 : An embodiment of a method according to the invention in a front section and in a perspective view;
  • 7 an embodiment of a method according to the invention, in which the engagement line runs along the generating line and
  • 8th : An embodiment of a method according to the invention, in which the engagement line extends at an angle not equal to zero to the generating line.

Die verzahntechnischen Grundlagen, auf welchen die vorliegende Erfindung beruht, werden zunächst anhand der 3 und 4 näher beschrieben. Beide Figuren zeigen ein Zahnrad mit einer Evolventen-Verzahnung. Das Zahnrad weist zwei Stirnkanten 1 und 2 und eine Drehachse 20 auf. Von der Verzahnung ist zur besseren Übersicht nur eine Zahnflanke 4 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 3 wird der Grundkreis der Verzahnung bezeichnet. In 4 ist die tatsächliche Zahnflanke zur Verdeutlichung der Evolventenform über den Kopfkreisradius hinaus verlängert dargestellt.The interlocking fundamentals on which the present invention is based, are first based on the 3 and 4 described in more detail. Both figures show a gear with an involute toothing. The gear has two end edges 1 and 2 and a rotation axis 20 on. Of the teeth is for better clarity, only one tooth flank 4 shown. With the reference number 3 is called the base circle of the teeth. In 4 the actual tooth flank is shown extended to illustrate the involute shape beyond the tip circle radius.

Ein Evolventen-Profil hat die Eigenschaft, dass in jeder Schnittebene die Normalen auf die Zahnflanke tangential zum Grundkreisradius verlaufen. Bildlich gesprochen kann eine Evolvente daher dadurch erzeugt werden, indem eine Mantelfläche des Grundkreises vom Grundkreis abgerollt wird. Bei einer Geradverzahnung weist diese Mantelfläche, welche abgerollt wird, eine Vorderkante auf, welche parallel zur Drehachse 20 verläuft. Bei Schrägverzahnungen weist die gerade Vorderkante der abgerollten Mantelfläche dagegen einen Winkel β bezüglich der Drehachse 20 auf, welcher dem Grundschrägungswinkel der Schrägverzahnung entspricht.An involute profile has the property that in each cutting plane the normals on the tooth flank are tangent to the base circle radius. Figuratively speaking, an involute can therefore be generated by unrolling a lateral surface of the base circle from the base circle. In a straight toothing, this lateral surface, which is unrolled, has a front edge which is parallel to the axis of rotation 20 runs. In helical teeth, however, the straight front edge of the rolled-up lateral surface has an angle β with respect to the axis of rotation 20 which corresponds to the base skew angle of the helical gearing.

Dies hat zur Folge, dass die Zahnflanke einer Evolventen-Verzahnung durch eine Geradenschar aus die Zahnflanke erzeugenden Geraden 6 beschrieben werden kann, wobei diese Geraden jeweils der Vorderkante der die Evolvente durch Abrollen auf dem Grundkreis erzeugenden Mantelfläche entsprechen. Die erzeugenden Geraden 6 weisen daher alle einen Winkel β zur Drehachse 20 des Werkstückes auf, welche dem Grundschrägungswinkel der Verzahnung entspricht. Anders ausgedrückt weisen alle erzeugenden Geraden 6 einen Winkel γ bezüglich einer Ebene, welche senkrecht auf der Drehachse 20 des Werkstückes steht auf, welche dem Grundsteigungswinkel der Verzahnung entspricht.This has the consequence that the tooth flank of an involute toothing by a set of straight lines from the tooth flank generating lines 6 can be described, these lines correspond respectively to the leading edge of the involute by rolling on the base circle generating lateral surface. The generating line 6 Therefore, all have an angle β to the axis of rotation 20 of the workpiece, which corresponds to the base bevel angle of the toothing. In other words, all generating lines point 6 an angle γ with respect to a plane which is perpendicular to the axis of rotation 20 of the workpiece stands up, which corresponds to the basic pitch angle of the toothing.

Mit dem Bezugszeichen 5 sind dabei jeweils die stirnseitigen Seitenkanten der Mantelfläche in der entsprechenden abgerollten Stellung bezeichnet. Der Schnitt zwischen der Evolvente und dem Grundkreiszylinder bildet eine Schraubenlinie 8 auf dem Grundkreiszylinder.With the reference number 5 In this case, in each case the frontal side edges of the lateral surface are designated in the corresponding unrolled position. The section between the involute and the Base circle cylinder forms a helix 8th on the base circle cylinder.

5 zeigt noch einmal die abgerollte Mantelfläche eines Teilkreiszylinders 3' mit den Flankenlinien 8' auf dem Teilkreiszylinder 3' und den entsprechenden Flankenlinien 8" in der abgerollten Mantelebene. Weiterhin ist eine parallel zur Drehachse 20 verlaufende Wälzachse 7 sowie der Grundschrägungswinkel β mit den Flankenlinien 8" in der abgerollten Teilebene gezeigt. 5 again shows the unrolled lateral surface of a pitch circle cylinder 3 ' with the flank lines 8th' on the pitch circle cylinder 3 ' and the corresponding flank lines 8th" in the unrolled sheath plane. Furthermore, one is parallel to the axis of rotation 20 extending rolling axis 7 and the base skew angle β with the flank lines 8th" shown in the unrolled part plane.

Die vorliegende Erfindung macht sich die oben beschriebene Tatsache zu Nutze, dass die Evolvente durch eine Geradenschar erzeugt wird, indem sie ein Werkzeug einsetzt, dessen Mantelfläche ebenfalls durch eine Geradenschar beschreibbar ist, und die Ausrichtung jener die Mantelfläche des Werkzeugs beschreibenden Gerade, welche mit der Zahnflanke in Eingriff kommt, an dem Verlauf der die Evolventenform erzeugenden Geraden auf der Zahnflanke ausrichtet.The present invention takes advantage of the fact described above that the involute is generated by a straight line by using a tool whose lateral surface is also described by a straight line, and the alignment of those describing the lateral surface of the tool straight, which with the Flank comes into engagement, aligning the course of the involute form generating lines on the tooth flank.

Insbesondere kann ein Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche eingesetzt werden, bei welcher die die kreiszylinderförmige Mantelfläche erzeugenden Geraden jeweils parallel zur Drehachse des Werkzeugs verlaufen. Alternativ kann jedoch auch ein Werkzeug mit einer konusförmigen Mantelfläche eingesetzt werden, bei welchem die die Mantelfläche erzeugenden Geraden jeweils mit dem Konuswinkel zur Drehachse des Werkzeugs ausgerichtet sind.In particular, a tool having a circular cylindrical lateral surface can be used, in which the straight-line lateral surface generating lines extend parallel to the axis of rotation of the tool. Alternatively, however, it is also possible to use a tool with a conical lateral surface in which the straight lines which generate the lateral surface are each aligned with the cone angle with respect to the axis of rotation of the tool.

Im Idealfall wird das Werkzeug mit seiner Drehachse 10 so relativ zur Drehachse 20 des Werkstückes ausgerichtet und so an die Zahnflanke angestellt, dass die Eingriffslinie der Mantelfläche mit der Verzahnung eine die Mantelfläche erzeugende Gerade ist und mit einer die Evolvente erzeugenden Gerade der Zahnflanke übereinstimmt.Ideally, the tool with its axis of rotation 10 so relative to the axis of rotation 20 aligned with the workpiece and adjusted to the tooth flank such that the line of engagement of the lateral surface with the toothing is a straight line generating the lateral surface and coincides with a straight line of the tooth flank producing the involute.

Dies hat zum einen den Vorteil, dass die gesamte Zahnflanke in nur einem Bearbeitungshub bearbeitet werden kann, und zum anderen den Vorteil, dass die Evolvente exakt erzeugt wird.On the one hand, this has the advantage that the entire tooth flank can be machined in only one processing stroke, and, on the other hand, the advantage that the involute is produced exactly.

Bei einem zylindrischen Werkzeug 11, wie es in 6 dargestellt ist, kann eine solche Ausrichtung dadurch erreicht werden, dass die Drehachse 10 des Werkzeugs zu einer Ebene 9, welche senkrecht auf der Drehachse steht, mit einem Winkel α ausgerichtet wird, welcher dem Grundsteigungswinkel γ der Verzahnung entspricht. Hierdurch ist sowohl die Drehachse 10, als auch die entsprechende Eingriffslinie der Mantelfläche mit der Verzahnung parallel zu den jeweiligen erzeugenden Geraden der Evolventenverzahnung ausgerichtet.For a cylindrical tool 11 as it is in 6 is shown, such alignment can be achieved in that the axis of rotation 10 of the tool to a plane 9 , which is perpendicular to the axis of rotation, is aligned with an angle α, which corresponds to the basic pitch angle γ of the toothing. As a result, both the axis of rotation 10 , as well as the corresponding line of engagement of the lateral surface aligned with the toothing parallel to the respective generating lines of the involute.

Für den Spezialfall einer geraden Verzahnung ist die Drehachse 10 daher parallel zur Drehachse 20 des Werkstücks ausgerichtet. Um die gesamte Zahnflanke zu bearbeiten, wird das Werkzeug dann in radialer Richtung zu der Drehachse des Werkstückes bewegt, während das Werkstück um seine Drehachse so gedreht wird, dass die Eingriffslinie mit der Mantelfläche des Werkzeugs eine Evolvente beschreibt.For the special case of a straight toothing is the axis of rotation 10 therefore parallel to the axis of rotation 20 aligned to the workpiece. In order to machine the entire tooth flank, the tool is then moved in the radial direction to the axis of rotation of the workpiece, while the workpiece is rotated about its axis of rotation so that the line of engagement with the lateral surface of the tool describes an involute.

Insbesondere wird die radiale Bewegung des Werkzeugs und die Drehbewegung des Werkstücks so aufeinander abgestimmt, dass in jeder Stirnschnittebene des Werkstücks eine Gerade, welche die Drehachse 10 des Werkzeugs und einen Schnittpunkt zwischen der Eingriffslinie zwischen Werkzeug 11 und Verzahnung verbindet, tangential zum Grundkreis der Verzahnung verläuft.In particular, the radial movement of the tool and the rotational movement of the workpiece are coordinated so that in each end-sectional plane of the workpiece, a straight line which the axis of rotation 10 of the tool and an intersection between the line of action between the tool 11 and toothing connects tangent to the base circle of the toothing.

Das Werkzeug 11 kann während der radialen Bewegung zusätzlich axial bewegt werden, was jedoch keinen Einfluss auf die erzeugte Verzahnung hat, und lediglich unterschiedliche Bereiche der Mantelfläche mit der Verzahnung in Eingriff bringt.The tool 11 can additionally be moved axially during the radial movement, but this has no influence on the generated teeth, and only brings different areas of the lateral surface with the teeth in engagement.

Bei einer Schrägverzahnung ergibt sich dagegen ein Winkel α ungleich 90 Grad zwischen der Drehachse 10 des Werkzeugs und einer Ebene 9, welche senkrecht auf der Drehachse 20 des Werkstücks steht, welcher im Idealfall dem Grundsteigungswinkel γ entspricht.In a helical toothing, however, results in an angle α not equal to 90 degrees between the axis of rotation 10 of the tool and a plane 9 which is perpendicular to the axis of rotation 20 of the workpiece, which ideally corresponds to the basic pitch angle γ.

Bevorzugt wird das Werkzeug in diesem Fall so an der Flanke positioniert, dass es über deren gesamten Höhe mit der Flanke 4 in Eingriff steht. Das Werkzeug kann daraufhin in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 20 des Werkstücks an der Zahnflanke entlang geführt werden, während gleichzeitig das Werkstück gedreht wird, um der Schrägverzahnung zu folgen. Gegebenenfalls kann zusätzlich hierzu eine radiale Bewegung des Werkzeugs relativ zur Drehachse 20 des Werkstücks erfolgen, welche durch eine entsprechende zusätzliche Drehbewegung des Werkstücks kompensiert wird, um der Evolvente in Höhenrichtung zu folgen. Gegebenenfalls kann auch eine Bewegung nur in radialer Richtung erfolgen.In this case, the tool is preferably positioned on the flank in such a way that it overlaps its entire height with the flank 4 engaged. The tool can then in the axial direction with respect to the axis of rotation 20 of the workpiece are guided along the tooth flank while simultaneously rotating the workpiece to follow the helical toothing. Optionally, in addition to this, a radial movement of the tool relative to the axis of rotation 20 of the workpiece, which is compensated by a corresponding additional rotational movement of the workpiece to follow the involute in the height direction. Optionally, a movement can take place only in the radial direction.

Besteht auf einer Seite der Verzahnung eine Störkontur, durch welche das Werkzeug auf einer Stirnfläche der Verzahnung nur eine geringe Strecke aus der Verzahnung heraustreten kann, so kann es sich beispielsweise anbieten, mit dem Werkzeug von der anderen Stirnseite ausgehend in die Verzahnung einzugreifen und das Werkzeug solange axial entlang der Zahnflanke zu führen, bis dieses auf der anderen Stirnseite mit der Störkontur aus der Verzahnung austritt. Daraufhin wird das Werkzeug radial von der Drehachse des Werkstücks wegbewegt, und behält daher seine axiale Position relativ zur Verzahnung bei. Hierdurch kann trotz der Störkontur die gesamte Zahnflanke mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden.If there is an interference contour on one side of the toothing, through which the tool can emerge only a small distance from the toothing on an end face of the toothing, it may be appropriate, for example, to engage the toothing with the tool from the other end face and the tool as long as axially along the tooth flank until it emerges on the other end face with the interference contour from the toothing. Thereafter, the tool is moved radially away from the axis of rotation of the workpiece, and therefore retains its axial position relative to the toothing at. In this way, despite the interference contour, the entire tooth flank can be processed by the method according to the invention.

Befindet sich die Störkontur allerdings auf der anderen Seite der Verzahnung, so kann es sich anbieten, nur einen Teil der Zahnflanke mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeiten. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht zugängliche Teil der Zahnflanke kann dann mit einem konventionellen Verfahren, wie es in 1 und 2 dargestellt ist, bearbeitet werden. Insbesondere kann die Bearbeitung in diesem Bereich mit einer Ausrichtung der Werkzeugdrehachse erfolgen, bei welcher der Winkel α zu der Stirnschnittebene 9 kleiner ist als der Grundsteigungswinkel und gegebenenfalls gleich 0 ist, sodass die Achse 10 des Werkzeugs in der Stirnschnittebene verläuft. In diesem Fall wird jedoch eine Mehrzahl von Bearbeitungshüben benötigt, um die Verzahnung über die gesamte Höhe zu bearbeiten.However, if the interfering contour is located on the other side of the toothing, it may be advisable to machine only a part of the tooth flank using a method according to the invention. The part of the tooth flank not accessible by the method according to the invention can then be removed by a conventional method as described in US Pat 1 and 2 is displayed, edited. In particular, the machining in this area can take place with an alignment of the tool rotation axis, in which the angle α to the end cutting plane 9 is smaller than the basic pitch angle and if necessary equal to 0, so that the axis 10 of the tool runs in the front section plane. In this case, however, a plurality of processing strokes is required to machine the teeth over the entire height.

Da der Verlauf der erzeugenden Geraden auf gegenüberliegenden Zahnflanken umgekehrt ist, kann eine einseitige Störkante dazu führen, dass die Zahnflanken auf einer Zahnseite komplett mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt werden können, die anderen Zahnflanken dagegen nur teilweise. Gemäß einem möglichen Aspekt der Erfindung können daher nur die linken oder die rechten Zahnflanken einer Verzahnung komplett mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet werden, während die jeweils anderen Zahnflanken nur teilweise erfindungsgemäß bearbeitet werden, und bevorzugt der verbleibende Teil mit einem anderen Verfahren, beispielsweise einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei welchem die Form der Zahnflanke zeilenweise erzeugt wird, bearbeitet werden.Since the course of the generating straight lines on opposite tooth flanks is reversed, a one-sided interference edge can lead to the tooth flanks on one side of the tooth being able to be produced completely by a method according to the invention, while the other tooth flanks are only partially produced. According to one possible aspect of the invention, therefore, only the left or the right tooth flanks of a toothing can be completely processed by a method according to the invention, while the other tooth flanks are only partially processed according to the invention, and preferably the remaining part with another method, for example a method according to The prior art, in which the shape of the tooth flank is generated line by line, are processed.

Das prinzipielle Vorgehen bei der erfindungsgemäßen Erzeugung einer evolventischen Zahnflanke 4 mit einem Werkzeug 11 mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche ist noch einmal in 7 für den Fall einer Schrägverzahnung dargestellt. Die Drehachse des Werkzeugs 11 wird dabei so ausgerichtet, dass die Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Zahnflanke einer erzeugenden Gerade 6 entspricht. Bevorzugt reicht das Werkzeug dabei in Höhenrichtung über die gesamte Zahnflanke. Das Werkzeug wird daraufhin in einer Richtung Z parallel zur Drehachse des Werkstücks bewegt, während das Werkstück um einen Winkel φ gedreht wird, welcher der Schrägung der Verzahnung entspricht.The basic procedure in the generation according to the invention of an involute tooth flank 4 with a tool 11 with a circular cylindrical lateral surface is again in 7 represented in the case of a helical gearing. The axis of rotation of the tool 11 is aligned so that the line of engagement of the lateral surface of the tool with the tooth flank of a generating line 6 equivalent. Preferably, the tool extends in the vertical direction over the entire tooth flank. The tool is then moved in a direction Z parallel to the axis of rotation of the workpiece, while the workpiece is rotated by an angle φ, which corresponds to the skew of the toothing.

Handelt es sich um einen Werkstück mit relativ geringer Breite, kann jedoch gegebenenfalls auch mit einer rein radialen Zustellbewegung des Werkzeugs relativ zur Drehachse bearbeitet werden. In diesem Fall muss die gleichzeitige Drehung des Werkstücks um den Winkel φ so mit der radialen Zustellbewegung koordiniert werden, dass eine Evolvente entsteht. Gemischte Verfahren mit axialer und radialer Zustellung sind ebenfalls möglich.If it is a workpiece with a relatively small width, but may also be processed with a purely radial feed movement of the tool relative to the axis of rotation. In this case, the simultaneous rotation of the workpiece by the angle φ must be coordinated with the radial feed motion so that an involute occurs. Mixed methods with axial and radial delivery are also possible.

Je höher jedoch der Zahn und je breiter das Werkstück ist, und je größer der Schrägungswinkel β der Verzahnung ausgebildet ist, desto länger muss das Werkzeug 11 sein, um über die gesamte Höhe bzw. Breite der Zahnflanke zu reichen und die Zahnflanke in einem Arbeitsgang bearbeiten zu können. Bei einer Geradverzahnung muss die Länge des Werkzeugs mindestens der Zahnbreite entsprechen.However, the higher the tooth and the wider the workpiece, and the greater the helix angle β of the toothing is formed, the longer the tool must 11 be enough to reach over the entire height or width of the tooth flank and edit the tooth flank in one operation. With straight teeth, the length of the tool must be at least equal to the tooth width.

Wird ein zu langes Werkzeug eingesetzt, können hierdurch jedoch Stabilitätsprobleme entstehen, sodass die Zahnflanke nicht mehr in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden kann.However, using too long a tool can cause stability problems, so that the tooth flank can no longer be machined in a single operation.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann die Bearbeitung der Zahnflanke daher beispielsweise in zwei Bearbeitungshüben erfolgen, wobei im ersten Bearbeitungshub das Werkzeug ausgehend von einer ersten Stirnseite des Werkstücks in die Verzahnung eingeführt wird, und in einem zweiten Bearbeitungshub ausgehend von der anderen Stirnseite.According to a possible embodiment of the invention, the machining of the tooth flank can therefore take place, for example, in two machining strokes, wherein in the first machining stroke the tool is introduced into the toothing starting from a first end face of the workpiece, and in a second machining stroke starting from the other end face.

Weiterhin ist es denkbar, zwei Fräser mit einer unterschiedlichen Länge einzusetzen. Ein oberer Bereich der Zahnflanke kann dann mit dem kürzeren, stabileren Werkzeug bearbeitet werden. Der restliche Teil der Zahnflanke bis zum Zahnfuß wird dann mit einem längeren Werkzeug bearbeitet. Hierdurch würde man zwar nicht mehr wie im Optimalfall die volle Evolvente in einem Arbeitsgang erzeugen können. Trotz des mehrhubigen Verfahrens könnte die Evolvente jedoch weiterhin weitgehend exakt erzeugt werden und immer noch eine enorme Zeitersparnis gegenüber herkömmlichen Bearbeitungsmethoden erreicht werden.Furthermore, it is conceivable to use two cutters with a different length. An upper portion of the tooth flank can then be machined with the shorter, more stable tool. The remainder of the tooth flank to the root of the tooth is then treated with a longer tool. As a result, one would not be able to produce the full involute in one operation, as in the optimal case. Despite the multi-stroke process, however, the involute could still be largely accurately produced and still achieve an enormous time savings over conventional machining methods.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Durchmesser des Werkzeugs zu erhöhen, um die Stabilitätsprobleme durch eine entsprechend größere Breite des Werkzeugs zu vermeiden. Dieser Methode sind durch die Gegenflanke jedoch enge Grenzen gesetzt.Another possibility is to increase the diameter of the tool in order to avoid the stability problems by a correspondingly greater width of the tool. However, this method is limited by the counter flank.

Gemäß einer Weiterentwicklung kann statt eines Werkzeugs mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche jedoch ein Werkzeug mit einer konischen Mantelfläche eingesetzt werden, bei welchem der Durchmesser des Werkzeugs zur Spitze des Werkzeugs hin abnimmt.According to a further development, instead of a tool with a circular cylindrical lateral surface, however, a tool with a conical lateral surface can be used in which the diameter of the tool decreases towards the tip of the tool.

Durch ein solches Werkzeug ist exakt das gleiche Verfahren, wie es oben für ein Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche beschrieben wurde, durchführbar. Hier muss lediglich der Konuswinkel zwischen der Mantelfläche und der Drehachse bei der Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs berücksichtigt werden. Bei dem konischen Werkzeug ergibt sich durch die Konusform eine höhere Stabilität, ohne dass die für ein kreiszylinderförmiges, dickes Werkzeug bestehenden Kollisionsprobleme mit der Gegenflanke auftreten.By such a tool is exactly the same method as described above for a tool with a circular cylindrical surface feasible. Here only the cone angle between the lateral surface and the axis of rotation in the orientation of the axis of rotation of the Tool be considered. In the case of the conical tool, the conical shape results in a higher stability without the collision problems with the counter flank that exist for a circular-cylindrical, thick tool.

Die exakte Ausrichtung der Eingriffslinie zwischen Werkzeug und Verzahnung entlang der erzeugenden Geraden der Zahnflanke, welche bisher beschrieben wurde, stellt lediglich den optimalen Fall im Hinblick auf die Schnelligkeit des Verfahrens und die erzielbare Oberflächenqualität dar. Die vorliegende Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt.The exact alignment of the engagement line between the tool and the toothing along the generating line of the tooth flank, which has been described so far, represents only the optimal case with regard to the speed of the method and the achievable surface quality. However, the present invention is not limited thereto.

Wie in 8 gezeigt, kann die Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung auch mit einem Winkel δ bezüglich der erzeugenden Geraden 6 der Zahnflanke 4 ausgerichtet werden. Bei einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen Mantelfläche entspricht der Winkel δ der Differenz zwischen dem Winkel zwischen der Drehachse 10 des Werkzeuges 11 und einer Ebene senkrecht zu der Drehachse des Werkzeugs und dem Grundsteigungswinkel γ der Verzahnung. Bei einem konischen Werkzeug ist zusätzlich der Konuswinkel zu berücksichtigen. Je kleiner der Winkel δ ist, desto größer sind die erfindungsgemäß erzielbaren Effekte. Es ergeben sich jedoch auch noch bei einem relativ großen Winkel δ erhebliche Vorteile gegenüber Verfahren gemäß dem Stand der Technik.As in 8th shown, the engagement line of the lateral surface of the tool with the toothing can also with an angle δ with respect to the generating line 6 the tooth flank 4 be aligned. In the case of a tool with a circular cylindrical surface, the angle δ corresponds to the difference between the angle between the axis of rotation 10 of the tool 11 and a plane perpendicular to the axis of rotation of the tool and the basic pitch angle γ of the toothing. For a conical tool, the cone angle must also be considered. The smaller the angle δ, the greater the effects that can be achieved according to the invention. However, even at a relatively large angle δ, considerable advantages over prior art methods result.

Während nämlich gemäß dem Stand der Technik im schlechtesten Fall ein Winkel von 90 Grad auf die erzeugende Gerade besteht, beispielsweise bei einer Geradeverzahnung und einer in einer Stirnschnittebene des Werkstücks verlaufenden Drehachse des Werkzeugs, kann dieser Winkel δ erfindungsgemäß kleiner als 90 Grad und bevorzugt kleiner als 40 Grad gewählt werden. Hierdurch ist die Länge des Abschnitts auf der Eingriffslinie, welcher innerhalb einer vorgegebenen Toleranz zur gewünschten Evolvente liegt, erheblich länger als bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik. Daher werden weniger Bearbeitungshübe benötigt, um die Zahnflanke mit der zulässigen Toleranz bezüglich der Solloberfläche herzustellen.Namely, while according to the prior art in the worst case, an angle of 90 degrees to the generating line, for example, in a straight toothing and extending in an end-sectional plane of the workpiece axis of rotation of the tool, this angle δ according to the invention may be less than 90 degrees and preferably less than 40 degrees. As a result, the length of the section on the engagement line, which is within a predetermined tolerance to the desired involute, considerably longer than in the prior art method. Therefore, fewer processing strokes are needed to make the tooth flank with the allowable tolerance to the sol surface.

Wir dabei mit einem Winkel δ gearbeitet, welcher so klein ist, dass sich die hierdurch ergebenden Abweichungen von der idealen Evolventenform noch innerhalb der zulässigen Toleranzen liegen, so kann weiterhin mit nur einem einzigen Bearbeitungshub gearbeitet werden. Übersteigen die Abweichungen jedoch die zulässigen Toleranzen, so muss mit mehreren Bearbeitungshüben gearbeitet werden. Bevorzugt sind diese zumindest in Höhenrichtung versetzt.We worked with an angle δ, which is so small that the resulting deviations from the ideal involute still within the allowable tolerances, so you can continue to work with only a single machining stroke. However, if the deviations exceed the permissible tolerances, it is necessary to work with several machining strokes. These are preferably offset at least in the vertical direction.

Bei solchen mehreren Bearbeitungshüben sind grundsätzlich die gleichen Verfahrstrategien für jeden einzelnen Bearbeitungshub denkbar, welche oben bereits näher beschrieben wurden. Auch die Überlagerung zwischen der Bewegung des Werkzeugs und der Drehbewegung des Werkstücks gelten dabei in gleicher Weise für die einzelnen Hübe wie dies bereits oben beschrieben wurde.In principle, the same traverse strategies for each individual machining stroke are conceivable for such a plurality of machining strokes, which have already been described in more detail above. The superposition between the movement of the tool and the rotational movement of the workpiece apply equally to the individual strokes, as has already been described above.

Besonders bevorzugt erfolgt ein Verfahren des Werkzeugs zumindest über einen Teilbereich der Zahnflanke für mehrere und bevorzugt alle Hübe ausschlie0lich in axialer Richtung bezüglich der Drehachse des Werkstücks, so dass die Bearbeitungsspuren parallel zu den Höhenlinien der Verzahnung verlaufen.Particularly preferably, the tool is moved at least over a partial region of the tooth flank for several and preferably all strokes exclusively in the axial direction with respect to the axis of rotation of the workpiece, so that the machining tracks run parallel to the contour lines of the toothing.

Die Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Zahnflanke steht bevorzugt steiler auf der Zahnflanke als die erzeugenden Geraden, da hierdurch die für die Werkzeuglänge verringert werden kann. Steht daher kein Werkzeug zur Verfügung, durch welches eine Bearbeitung über die gesamte Zahnflanke mit einer Ausrichtung der Eingriffslinie entlang der erzeugenden Geraden zur Verfügung, kann das Werkzeug steiler angestellt werden, um eine Bearbeitung zu ermöglichen, bei welcher allerdings ggf. mehrere Hübe und/oder Abweichungen in Kauf genommen werden müssen.The engagement line of the lateral surface of the tool with the tooth flank is preferably steeper on the tooth flank than the generating straight line, since this can be reduced for the tool length. Therefore, if no tool is available through which machining over the entire tooth flank with an alignment of the engagement line along the generating line available, the tool can be made steeper to allow processing, in which, however, if necessary, several strokes and / or Deviations must be accepted.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Ausrichtung des Werkzeugs während eines Bearbeitungshubs und/oder während der Bearbeitung üblicherweise nicht verändert. Vielmehr erfolgt bevorzugt eine lineare Bewegung des Werkzeugs in axialer und/oder radialer Richtung, kombiniert mit einer Drehbewegung des Werkstücks. Dies gilt insbesondere für einen Winkel δ = 0, da in diesem Fall die Eingriffslinie entlang der erzeugenden Geraden gehalten wird.In the context of the present invention, the orientation of the tool during a machining stroke and / or during machining is usually not changed. Rather, preferably takes place a linear movement of the tool in the axial and / or radial direction, combined with a rotational movement of the workpiece. This is especially true for an angle δ = 0, since in this case the engagement line is held along the generating line.

Wird mit einem Winkel δ ≠ 0 zur erzeugenden Gerade gearbeitet, so kann in bestimmten Situationen jedoch eine Änderung dieses Winkels, insbesondere zwischen den Bearbeitungshüben, vorgenommen werden.If an angle δ ≠ 0 is used for the generating straight line, however, in certain situations a change in this angle can be made, in particular between the machining strokes.

Beispielsweise kann dabei zur Bearbeitung eines unteren Bereiches der Zahnflanke mit einem größeren Winkel δ gearbeitet werden als zur Bearbeitung eines oberen Bereiches der Zahnflanke. Eine Abweichung von der eigentlich idealen Ausrichtung entlang der erzeugenden Gerade ist üblicherweise dadurch bedingt, dass das Werkzeug keine für eine solche Ausrichtung ausreichende Länge aufweist. Insbesondere zur Bearbeitung eines unteren Teils der Zahnflanke, für welchen der obere Teil der Zahnflanke eine Störkontur darstellt, bedarf es daher gegebenenfalls eines Winkels δ zwischen der Eingriffslinie zwischen Werkzeug und Zahnflanke und der erzeugenden Gerade ungleich Null. Im oberen Bereich der Zahnflanke kann dagegen mit einem kleineren Winkel δ oder sogar mit einem Winkel δ = 0 gearbeitet werden.For example, it can be used for processing a lower portion of the tooth flank with a larger angle δ than for processing an upper portion of the tooth flank. A deviation from the actually ideal orientation along the generating straight line is usually due to the fact that the tool has no sufficient length for such an orientation. In particular, for machining a lower part of the tooth flank, for which the upper part of the tooth flank constitutes an interference contour, it may therefore be necessary to make an angle δ between the engagement line between the tool and the tooth flank and the generating straight line not equal to zero. In the upper area of the tooth flank, on the other hand, with a smaller one Angle δ or even be worked with an angle δ = 0.

Werden mehrere Bearbeitungshübe eingesetzt, muss die Breite der hierdurch erzeugten Bearbeitungsspuren in Höhenrichtung nicht für alle Bearbeitungsspuren gleich groß sein. Beispielsweise kann eine in Höhenrichtung in einem mittleren Bereich der Zahnflanke angeordnete Bearbeitungsspur eine größere Breite in Höhenrichtung aufweisen als darüber und/oder darunter liegende Bearbeitungsspuren. Hierdurch werden die durch den Anschluss zweier Bearbeitungsspuren aneinander entstehenden Kanten aus dem hoch belasteten mittleren Bereich der Verzahnung heraus verlegt.If several processing strokes are used, the width of the processing tracks produced in this way in the height direction need not be the same for all processing tracks. For example, a processing track arranged in the vertical direction in a central region of the tooth flank can have a greater width in the height direction than processing tracks above and / or below it. As a result, the edges resulting from the connection of two machining tracks are moved out of the heavily loaded central region of the toothing.

Wird erfindungsgemäß von einer Eingriffslinie zwischen der Mantelfläche des Werkzeugs und der Verzahnung bzw. der Zahnflanke gesprochen, so ist dabei jene im Eingriff mit der Zahnflanke stehende Linie der Mantelfläche gemeint, welche die Geometrie der durch die Bearbeitung erzeugten Zahnflanke bestimmt. Dadurch, dass das Werkzeug Material von der Zahnflanke abträgt, ist es auf der in Vorschubrichtung vorderen Seite flächig mit der Zahnflanke in Eingriff. Für die spätere Form der Zahnflanke ist jedoch lediglich jene in einer radial zur Werkzeugdrehachse verlaufenden Ebene liegende Eingriffslinie relevant, welche bei einer Vorschubbewegung zuletzt in Kontakt mit der Verzahnung steht. Diese Linie wird erfindungsgemäß als Eingriffslinie bezeichnet. Es handelt sich dabei um jene Linie, mit welcher das Werkzeug, würde die Bearbeitung ohne Materialabtrag noch einmal auf der fertig bearbeiteten Flanke mit gleicher Verfahrensführung erfolgen, mit dem Werkstück in Kontakt stehen würde.If, according to the invention, an engagement line between the lateral surface of the tool and the toothing or the tooth flank is used, then that line of the circumferential surface which is in engagement with the tooth flank is meant, which determines the geometry of the tooth flank produced by the machining. Due to the fact that the tool removes material from the tooth flank, it is in surface contact with the tooth flank on the front side in the feed direction. For the later shape of the tooth flank, however, only those engaging in a plane extending radially to the tool axis axis engagement line is relevant, which is in a feed movement last in contact with the toothing. This line is referred to as an engagement line according to the invention. This is the line with which the tool would be in contact with the workpiece if the machining were carried out again without material removal on the finished flank with the same procedure.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl für eine Weichbearbeitung, als auch für eine Hart-Feinbearbeitung des Werkstücks eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch für eine Hart-Feinbearbeitung eingesetzt, da erfindungsgemäß hervorragende Oberflächenqualitäten erzielbar sind.The inventive method can be used both for a soft machining, as well as for a hard fine machining of the workpiece. However, the method according to the invention is particularly preferably used for hard finishing, since according to the invention excellent surface qualities can be achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin sowohl für eine Schrupp-Bearbeitung, als auch für eine Schlichtbearbeitung eingesetzt werden. Bei der Schrupp-Bearbeitung wird aus dem Rohling unter hohem Materialabtrag die Verzahnung erzeugt. Bei der Schlichtbearbeitung wird dagegen ein bereits schruppbearbeitetes Werkstück zur Erziehung einer besseren Oberflächenqualität noch einmal bearbeitet. Dabei erfolgt üblicherweise nur ein relativ geringer Materialabtrag.The method according to the invention can furthermore be used both for roughing and for finishing. During the roughing process, the teeth are produced from the blank with a high material removal. In the finishing process, however, an already roughed-up workpiece is re-processed to bring about a better surface quality. Usually only a relatively small amount of material is removed.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Schlichtbearbeitung eingesetzt, so kann die Länge der Eingriffslinie zwischen Werkzeug und Werkstück durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung erheblich verlängert werden, ohne die Abweichungen von der Soll-Geometrie zu erhöhen. Dementsprechend sind bei gleicher Oberflächenqualität weniger Bearbeitungshübe bzw. bei gleicher Anzahl von Bearbeitungshüben eine höhere Oberflächenqualität möglich.If the method according to the invention for finishing machining is used, the length of the line of action between the tool and the workpiece can be considerably extended by the method according to the invention without increasing the deviations from the desired geometry. Accordingly, with the same surface quality less processing strokes or with the same number of processing strokes a higher surface quality possible.

Weiterhin ist insbesondere dann, wenn mit einem kleinen Winkel δ gearbeitet wird, eine Oberflächenqualität möglich, welche mit konventionellen Verfahren mit dem gleichen Werkzeug kaum oder nicht erzielbar wären.Furthermore, especially when working with a small angle δ, a surface quality is possible which would hardly or not be achievable with conventional methods using the same tool.

Als Werkzeug kommt bevorzugt ein Fräswerkzeug, insbesondere ein Fingerfräser zum Einsatz. Alternativ kann jedoch auch ein Schleifwerkzeug, insbesondere ein Schleifstift eingesetzt werden.The preferred tool is a milling tool, in particular a milling cutter. Alternatively, however, a grinding tool, in particular a grinding pin can be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2314404 B1 [0004]EP 2314404 B1 [0004]
  • WO 2008/133517 A1 [0005]WO 2008/133517 A1 [0005]

Claims (14)

Verfahren zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche, bei welchem das Werkzeug zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit seiner Mantelfläche tangential zu der zu erzeugenden Sollkontur an einer Zahnflanke des Werkstücks entlang geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs relativ zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von dem Verlauf einer die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade gewählt wird.Method for gear processing of a workpiece with a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface, in which the tool for generating an involute toothing with its lateral surface is guided tangentially to the target contour to be generated on a tooth flank of the workpiece, characterized in that the orientation of the axis of rotation of Tool is selected relative to the axis of rotation of the workpiece as a function of the course of the involute toothing generating line. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und der die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade von kleiner 40 Grad gewählt wird, bevorzugt von kleiner 20 Grad, weiter bevorzugt kleiner 10 Grad, wobei die Eingriffslinie bevorzugt steiler auf der Flanke steht als die erzeugenden Geraden oder entlang der erzeugenden Geraden verläuft.Method according to Claim 1 , wherein an angle between an engagement line of the lateral surface of the tool with the toothing and the involute toothing generating straight line of less than 40 degrees is selected, preferably less than 20 degrees, more preferably less than 10 degrees, wherein the engagement line is preferably steeper on the flank than the generating straight lines or along the generating line. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 zur Verzahnbearbeitung eines Werkstücks mit einem Werkzeug mit einer kreiszylinderförmigen oder konischen Mantelfläche, bei welchem das Werkzeug zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit seiner Mantelfläche tangential zu der zu erzeugenden Sollkontur an einer Zahnflanke des Werkstücks entlang geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zwischen einer Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks in Abhängigkeit von einem Grundschrägungswinkel und/oder Grundsteigungswinkel der Verzahnung gewählt wird, wobei der Winkel zwischen der Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung und der Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks bevorzugt in einem Bereich von ± 30° zum Grundschrägungswinkel liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich von ± 20° zum Grundschrägungswinkel liegt, weiter bevorzugt in einem Bereich von ± 10° zum Grundschrägungswinkel liegt, wobei der Winkel bevorzugt größer als oder gleich groß wie der Grundschrägungswinkel ist.Method in particular after Claim 1 for tooth processing of a workpiece with a tool having a circular cylindrical or conical lateral surface, in which the tool for generating an involute toothing with its lateral surface is guided tangentially to the target contour to be generated on a tooth flank of the workpiece along, characterized in that an angle between an engagement line of Mantle surface of the tool with the toothing and a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece as a function of a base bevel angle and / or pitch angle of the toothing is selected, the angle between the line of engagement of the lateral surface of the tool with the toothing and the plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece preferred is in a range of ± 30 ° to the base skew angle, more preferably in a range of ± 20 ° to the base skew angle, more preferably in a range of ± 10 ° to the base skew angle, the Wi is preferably greater than or equal to the base bevel angle. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Winkel zwischen der Drehachse des Werkzeugs und einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Werkstücks während eines Bearbeitungshubs und/oder der Bearbeitung konstant ist.Method according to one of the preceding claims, wherein an angle between the axis of rotation of the tool and a plane perpendicular to the axis of rotation of the workpiece during a processing stroke and / or processing is constant. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Werkzeug in mindestens einem relativ zur Drehachse des Werkstücks radialen oder axialen oder schrägen Bearbeitungshub entlang der Zahnflanke bewegt wird, wobei bevorzugt das Werkzeug und/oder Werkstück über den Bearbeitungshub so bewegt werden, dass die Eingriffslinie der Mantelfläche des Werkzeugs mit der Verzahnung in einem Schnitt mit mindestens einer und bevorzugt im Schnitt mit jeder Stirnebene der Verzahnung einer Evolvente folgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the tool is moved in at least one relative to the axis of rotation of the workpiece radial or axial or oblique machining stroke along the tooth flank, wherein preferably the tool and / or workpiece are moved over the machining stroke so that the line of engagement of the lateral surface the tool with the toothing in a section with at least one and preferably in section with each end plane of the teeth of an involute follows. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zur Erzeugung einer Geradverzahnung das Werkzeug in einem Bearbeitungshub zumindest auch in Höhenrichtung entlang der Zahnflanke geführt wird, während das Werkstück gedreht wird, um die Evolventenform der Zahnflanke zu erzeugen, wobei das Werkzeug bevorzugt in einem relativ zur Drehachse des Werkstücks radialen Bearbeitungshub geführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for generating a straight toothing, the tool is guided in a machining stroke at least in the height direction along the tooth flank, while the workpiece is rotated to produce the involute of the tooth flank, the tool preferably in a relative to the axis of rotation of the workpiece radial machining stroke is performed. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zur Erzeugung einer Schrägverzahnung das Werkzeug in einem Bearbeitungshub zumindest auch in Breitenrichtung entlang der Zahnflanke geführt wird, während das Werkstück gedreht wird, um dem Schrägungswinkel der Zahnflanke zu folgen, wobei das Werkzeug bevorzugt in einem relativ zur Drehachse des Werkstücks axialen Bearbeitungshub entlang der Zahnflanke geführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for generating a helical gearing, the tool is guided in a machining stroke at least also in the width direction along the tooth flank, while the workpiece is rotated to follow the helix angle of the tooth flank, the tool preferably in a relative to the axis of rotation of the workpiece axial machining stroke along the tooth flank is guided. Verfahren nach Anspruch 7, wobei durch einen zumindest auch in Breitenrichtung erfolgenden, bevorzugt relativ zur Drehachse des Werkstücks axial geführten einen Teils eines Bearbeitungshubs nur ein Teil der Zahnflanke bearbeitet wird, wobei zum Bearbeiten eines anderen Teils der Zahnflanke das Werkzeug in einem anderen Teil des Bearbeitungshubs in einer anderen Richtung zumindest auch in Höhenrichtung entlang der Zahnflanke und bevorzugt radial zu einer Drehachse des Werkstücks geführt wird, wobei bevorzugt während des zumindest auch in Breitenrichtung erfolgenden, bevorzugt relativ zur Drehachse des Werkstücks axialen einen Teils des Bearbeitungshubs das Werkstück zumindest gedreht, um dem Schrägungswinkel der Zahnflanke zu folgen, und/oder wobei bevorzugt während des zumindest auch in Höhenrichtung und bevorzugt radial zu einer Drehachse des Werkstücks erfolgenden anderen Teils des Bearbeitungshubs das Werkstück zumindest gedreht, um die Evolventenform der Zahnflanke zu erzeugen und dem Schrägungswinkel der Zahnflanke zu folgen.Method according to Claim 7 , wherein only a part of the tooth flank is machined by a part of a machining stroke which is axially guided, preferably axially relative to the axis of rotation of the workpiece, wherein for machining another part of the tooth flank the tool is in another part of the machining stroke in another direction at least also in the height direction along the tooth flank and preferably radially to an axis of rotation of the workpiece is performed, preferably during at least in the width direction, preferably relative to the axis of rotation of the workpiece axial part of the Bearbeitungshubs the workpiece at least rotated to the helix angle of the tooth flank follow, and / or wherein preferably during the at least also in the height direction and preferably radially to an axis of rotation of the workpiece taking place other part of the Bearbeitungshubs the workpiece at least rotated to produce the involute of the tooth flank and Schrägu ngswinkel to follow the tooth flank. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Verzahnbearbeitung in mindestens zwei Bearbeitungshüben erfolgt, wobei ein erster Bearbeitungshub mit einem kürzeren Werkzeug erfolgt als ein zweiter Bearbeitungshub und/oder wobei ein erster Bearbeitungshub mit einer Eingriffsrichtung des Werkzeugs von einer ersten Stirnseite des Werkstücks in die Verzahnung und ein zweiter Bearbeitungshub mit einer Eingriffsrichtung des Werkzeugs von einer zweiten Stirnseite des Werkstücks in die Verzahnung erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein the gear processing takes place in at least two processing strokes, wherein a first processing stroke is performed with a shorter tool than a second processing stroke and / or wherein a first processing stroke with an engagement direction of the tool from a first end side of the workpiece in the toothing and a second machining stroke with an engagement direction of the tool from a second end face of the workpiece into the toothing takes place. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ausrichtung der Drehachse des Werkzeugs relativ zur Drehachse des Werkstücks nur zur Bearbeitung eines Teils der Zahnflanke in Abhängigkeit von dem Verlauf einer die Evolventenverzahnung erzeugenden Gerade gewählt wird, und zur Bearbeitung eines zweiten Teils andere Ausrichtung der Drehachse gewählt wird, bevorzugt um eine Störkontur auf dem Werkstück zu berücksichtigen, wobei bevorzugt zur Bearbeitung des einen Teils der Zahnflanke weniger in Höhenrichtung versetzte Bearbeitungshübe eingesetzt werden als zur Bearbeitung des anderen Teils.Method according to one of the preceding claims, wherein the orientation of the axis of rotation of the tool relative to the axis of rotation of the workpiece is selected only for processing a part of the tooth flank in dependence on the course of the involute toothing generating straight line, and for processing a second part other orientation of the axis of rotation is, preferably to account for a disturbing contour on the workpiece, preferably used for the processing of one part of the tooth flank less offset in the vertical direction processing strokes than for processing the other part. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Hart-FeinBearbeitung eines vorverzahnten Werkstücks und/oder zur Erzeugung einer schrägen Evolventenverzahnung und/oder zur Erzeugung einer Evolventenverzahnung mit oder ohne Modifikationen.Method according to one of the preceding claims for hard-fine machining of a pre-toothed workpiece and / or for generating an oblique involute toothing and / or for generating an involute toothing with or without modifications. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Verzahnbearbeitung in einer Werkzeugmaschine mit mindestens vier und bevorzugt fünf unabhängigen Achsen erfolgt, über welche das Werkzeug relativ zu dem Werkstück bewegt werden kann.Method according to one of the preceding claims, wherein the gear processing takes place in a machine tool having at least four and preferably five independent axes, via which the tool can be moved relative to the workpiece. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche zur Herstellung von Zahnrädern, insbesondere zur Herstellung von Zahnrädern mit einer Stirnradverzahnung oder einer Beveloidverzahnung und/oder von Zahnrädern mit einer zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Grundform.Method according to one of the preceding claims for the production of gears, in particular for the production of gears with a spur gear toothing or Beveloidverzahnung and / or of gears with a cylindrical or frusto-conical basic shape. Werkzeugmaschine, insbesondere Mehr-Achs-Bearbeitungszentrum, mit einer Aufnahme für mindestens ein Werkzeug, einer Aufnahme für mindestens ein Werkstück und einer Mehrzahl von Maschinenachsen zur Einstellung der Relativposition zwischen Werkzeug und Werkstück, gekennzeichnet durch eine Steuerung, welche programmiert ist, um ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.Machine tool, in particular multi-axis machining center, with a receptacle for at least one tool, a receptacle for at least one workpiece and a plurality of machine axes for adjusting the relative position between the tool and workpiece, characterized by a controller which is programmed to a method according to to carry out any of the preceding claims.
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WO2008133517A1 (en) 2007-04-26 2008-11-06 Hpg Nederland B.V. Method for designing and manufacturing a gear
EP2314404A1 (en) 2009-10-22 2011-04-27 Klingelnberg AG Method for hard fine processing of the tooth flanks of a gear wheel

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