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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils, insbesondere einer Verzahnung einer Schnecke oder eines Schraubritzels eines Schraubradgetriebes, für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils, insbesondere einer Verzahnung einer Schnecke oder eines Schraubritzels eines Schraubradgetriebes, für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Bei heute eingesetzten Schnecken oder Schraubritzeln in Schraubradgetrieben wird eine Zahnflanke der Schnecken bzw. Schraubritzel mit Werkzeugen glattgewalzt , welche über der kompletten Zahnhöhe abwälzen. Diese Bearbeitung bzw. Glättung der Zahnflanke wird in einem Bearbeitungsschritt durchgeführt. Die Schnecken bzw. Schraubritzel werden dabei aus Stahl hergestellt und sind in der späteren Anwendung mit einem Gegenrad aus Kunststoff im Eingriff.
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Bei diesen Werkzeugen entsteht zwischen Werkstück, d.h. Bauteil, und Werkzeug ein gewisser Schlupf über der Zahnhöhe des Werkstücks. Dieser Schlupf ist auch auf dem Glättwerkzeug vorhanden.
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Mit zunehmendem Abstand vom Wälzpunkt der Paarung, an dem ein reines Rollen stattfindet, nimmt der Schlupf bzw. die Relativgeschwindigkeit zu. Die zunehmende Relativgeschwindigkeit erhöht die lokale Reibleistung und führt zu beschleunigtem Verschleiß und somit zu einer Aufrauung des Werkzeugs. Aus diesem Grund sind die Rollwerkzeugstandzeiten begrenzt, da die geforderten Oberflächengüten an der Zahnflanke des Werkstücks nicht mehr erfüllt werden.
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Vor diesem Hintergrund ist es wünschenswert, dass ein Verschleiß infolge der hohen Relativgeschwindigkeiten bzw. des Schlupfes reduziert wird sowie Rollwerkzeugstandzeiten erhöht werden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, durch welche eine Reduzierung des Verschleißes, welcher aufgrund des Schlupfes des Werkzeugs am Werkstück entsteht, und infolgedessen eine Erhöhung der Rollwerkzeugstandzeiten ermöglicht werden kann.
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Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Verfahren zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils, insbesondere einer Verzahnung einer Schnecke oder eines Schraubritzels eines Schraubradgetriebes, für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Segmentrollwerkzeug, welches dazu ausgebildet ist, zumindest eine Zahnflanke der Verzahnung des Bauteils zumindest teilweise glattzuwalzen, mit einem zweiten Segmentrollwerkzeug, welches dazu ausgebildet ist, die zumindest eine Zahnflanke der Verzahnung des Bauteils zumindest teilweise glattzuwalzen, wobei das erste Segmentrollwerkzeug dazu ausgebildet ist, einen ersten Abschnitt einer Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke glattzuwalzen, und wobei das zweite Segmentrollwerkzeug dazu ausgebildet ist, einen zu dem ersten Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke versetzt angeordneten zweiten Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke glattzuwalzen.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils, insbesondere einer Verzahnung einer Schnecke oder eines Schraubritzels eines Schraubradgetriebes, für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst ein zumindest teilweises Glattwalzen zumindest einer Zahnflanke der Verzahnung des Bauteils durch ein erstes Segmentrollwerkzeug. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein zumindest teilweises Glattwalzen der zumindest einen Zahnflanke der Verzahnung des Bauteils durch ein zweites Segmentrollwerkzeug, wobei das erste Segmentrollwerkzeug einen ersten Abschnitt einer Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke glattwalzt, und wobei das zweite Segmentrollwerkzeug einen zu dem ersten Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke versetzt angeordneten zweiten Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke glattwalzt.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen des ersten Segmentrollwerkzeugs derart, dass dieses den ersten Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke glattwalzt sowie Vorsehen des zweiten Segmentrollwerkzeugs derart, dass dieses den zu dem ersten Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke versetzt angeordneten zweiten Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke glattwalzt, eine Reduzierung des Schlupfes des ersten Segmentrollwerkzeugs und des zweiten Segmentrollwerkzeugs am Bauteil zu erreichen, da ein jeweiliges Segmentrollwerkzeug nunmehr einen kleineren Abschnitt der Profilhöhe der Zahnflanke bearbeitet.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke und der zweite Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke zusammen eine komplette Profilhöhe des Bauteils bilden. Somit kann die komplette Profilhöhe des Bauteils in vorteilhafter Weise in den ersten Abschnitt und den hierzu versetzt angeordneten zweiten Abschnitt aufgeteilt werden, wobei jedes der Segmentrollwerkzeuge lediglich einen der Abschnitte bearbeitet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke benachbart zu einem Zahnkopf der Verzahnung des Bauteils angeordnet ist, und wobei der zweite Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke benachbart zu einem Zahngrund der Verzahnung des Bauteils angeordnet ist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind in vorteilhafter Weise derart dimensioniert, dass diese benachbart zueinander angeordnet sind, um somit ein optimales Ergebnis zu erzielen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich der erste Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke und der zweite Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke überlappen. Eine solche Anordnung weist den Vorteil auf, dass sichergestellt wird, dass die komplette Zahnhöhe der Verzahnung durch die beiden Segmentrollwerkzeuge bearbeitet wird und es somit nicht zu einer Ausbildung einer Kante im Übergangsbereich kommen kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke und der zweite Abschnitt der Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke im Wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen. Somit kann in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiges Glattwalzen über die gesamte Profilhöhe der Verzahnung erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Segmentrollwerkzeug und das zweite Segmentrollwerkzeug eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Somit kann durch das erste Segmentrollwerkzeug in vorteilhafter Weise die Zahnflanke im Bereich benachbart zu einem Zahnkopf bearbeitet werden und durch das zweite Segmentrollwerkzeug die Zahnflanke im Bereich benachbart zu einem Zahngrund bearbeitet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Segmentrollwerkzeug und das zweite Segmentrollwerkzeug dazu ausgebildet sind, die zumindest eine Zahnflanke in einer Aufspannung glattzuwalzen. Somit kann das Glattwalzen der gesamten Profilhöhe der zumindest einen Zahnflanke des Bauteils in einem Arbeitsschritt erfolgen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Segmentrollwerkzeug und das zweite Segmentrollwerkzeug dazu ausgebildet sind, einen axialen Austrieb des zwischen dem ersten Segmentrollwerkzeug und dem zweiten Segmentrollwerkzeug angeordneten Bauteils zu minimieren.
Das Bauteil kann somit in vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Krafteinwirkung bzw. sonstiger Zentriervorrichtungen zwischen den Segmentrollwerkzeugen gehalten werden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht der Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Verzahnung des Bauteils für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine schematische Detailansicht der Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Verzahnung des Bauteils für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Feinbearbeitung der Verzahnung des Bauteils für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine Längsschnittansicht der Vorrichtung zur Feinbearbeitung einer Verzahnung eines Bauteils für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Vorrichtung 1 zur Feinbearbeitung der Verzahnung 2 des Bauteils 10 weist ein erstes Segmentrollwerkzeug 12 und ein zweites Segmentrollwerkzeug 14 auf.
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Das erste Segmentrollwerkzeug 12 ist in der vorliegenden Ausführungsform zu dem zweiten Segmentrollwerkzeug 14 derart versetzt angeordnet, dass das erste Segmentrollwerkzeug 12 im Wesentlichen zu dem zweiten Segmentrollwerkzeug 14 gegenüberliegend bzw. um im Wesentlichen 180° versetzt angeordnet ist. Das Bauteil 10 wird somit zwischen dem ersten Segmentrollwerkzeug 12 und dem zweiten Segmentrollwerkzeug 14 gehalten.
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Das erste Segmentrollwerkzeug 12 weist eine erste Werkzeugachse A1 auf und ist mit dem Bauteil 10 im Bereich zumindest einer Zahnflanke des Bauteils 10 im Eingriff.
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Das zweite Segmentrollwerkzeug 14 weist eine zweite Werkzeugachse A2 auf und ist mit dem Bauteil 10 im Bereich einer weiteren Zahnflanke des Bauteils 10 im Eingriff.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht der Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Verzahnung des Bauteils für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Werkstück bzw. Bauteil 10 ist relativ zu dem ersten Segmentrollwerkzeug 12 von dem zweiten Segmentrollwerkzeug 14 vorzugsweise derart positioniert, dass die Mittelpunkte des Bauteils 10, des ersten Segmentrollwerkzeugs 12 und des zweiten Segmentrollwerkzeugs 14 entlang einer Geraden angeordnet sind.
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3 zeigt eine schematische Detailansicht der Vorrichtung zur Feinbearbeitung der Verzahnung des Bauteils für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Bauteil 10 ist vorzugsweise eine Schnecke eines Schraubradgetriebes. Alternativ kann das Bauteil 10 beispielsweise durch ein Schraubritzel des Schraubradgetriebes ausgebildet sein.
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Das erste Segmentrollwerkzeug 12 ist dazu ausgebildet, zumindest eine Zahnflanke 2a der Verzahnung 2 des Bauteils 10 zumindest teilweise glattzuwalzen.
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Das zu dem ersten Segmentrollwerkzeug 12 versetzt angeordnete zweite Segmentrollwerkzeug 14 ist dazu ausgebildet, die zumindest eine Zahnflanke 2a der Verzahnung 2 des Bauteils 10 zumindest teilweise glattzuwalzen.
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Bei Drehung des Bauteils 10 um seine Achse relativ zum ersten Segmentrollwerkzeug 12 und zum zweiten Segmentrollwerkzeug 14 wird die zumindest eine Zahnflanke 2a abwechselnd durch das erste Segmentrollwerkzeug 12 und das zweite Segmentrollwerkzeug 14 zumindest teilweise glattgewalzt.
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Das erste Segmentrollwerkzeug 12 ist ferner dazu ausgebildet, einen ersten Abschnitt 16 einer Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a glattzuwalzen. Das zweite Segmentrollwerkzeug 14 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen zu dem ersten Abschnitt 16 der Profilhöhe H der Zahnflanke 2a versetzt angeordneten zweiten Abschnitt 18 der Profilhöhe H der Zahnflanke 2a glattzuwalzen.
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Es ist jedoch bevorzugt, dass das erste Segmentrollwerkzeug 12 und das zweite Segmentrollwerkzeug 14 dazu ausgebildet sind, sämtliche Zahnflanken 2a der Verzahnung 2 des Bauteils 10 gleichzeitig zu bearbeiten.
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Alternativ kann beispielsweise eine alternierende oder konsekutive Bearbeitung des Bauteils 10 durch das erste Segmentrollwerkzeug 12 und das zweite Segmentrollwerkzeug 14 erfolgen.
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Der erste Abschnitt 16 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a und der zweite Abschnitt 18 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a bilden zusammen eine komplette Profilhöhe H des Bauteils 10.
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Der erste Abschnitt 16 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a ist vorzugsweise benachbart zu einem Zahnkopf 20 der Verzahnung 2 des Bauteils 10 angeordnet. Der zweite Abschnitt 18 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a ist vorzugsweise benachbart zu einem Zahngrund 22 der Verzahnung 2 des Bauteils 10 angeordnet. Alternativ kann die Anordnung beispielsweise umgekehrt sein.
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Ferner überlappen sich der erste Abschnitt 16 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a und der zweite Abschnitt 18 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a zumindest abschnittsweise. Ein beim Glattwalzen durch das erste Segmentrollwerkzeug 12 auftretender Schlupf F1 am Bauteil 10 wird mit zunehmendem Abstand zum Wälzpunkt des ersten Segmentrollwerkzeugs 12 am Bauteil 10 größer.
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Ebenso nimmt der Schlupf F2 des zweiten Segmentrollwerkzeugs 14 ebenfalls mit zunehmendem Abstand von dem Wälzpunkt des zweiten Segmentrollwerkzeugs 14 am Bauteil 10 zu.
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Der erste Abschnitt 16 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a und der zweite Abschnitt 18 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a weisen im Wesentlichen gleiche Abmessungen auf. Alternativ können sich die Abmessungen je nach baulichen Anforderungen bzw. der Ausgestaltung der jeweiligen Verzahnung des Bauteils beispielsweise unterscheiden.
Das erste Segmentrollwerkzeug 12 und das zweite Segmentrollwerkzeug 14 weisen vorzugsweise eine unterschiedliche Geometrie auf, da diese unterschiedliche Bereiche der zumindest einen Zahnflanke 2a der Verzahnung 2 des Bauteils 10 bearbeiten.
Das erste Segmentrollwerkzeug 12 und das zweite Segmentrollwerkzeug 14 sind ferner dazu ausgebildet, einen axialen Austrieb des zwischen dem ersten Segmentrollwerkzeug 12 und dem zweiten Segmentrollwerkzeug 14 angeordneten Bauteils zu minimieren.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Feinbearbeitung der Verzahnung des Bauteils für das Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Verfahren umfasst ein Glattwalzen S1 zumindest einer Zahnflanke 2a der Verzahnung 2 des Bauteils 10 durch ein erstes Segmentrollwerkzeug 12.
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Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Glattwalzen S2 der zumindest einen Zahnflanke 2a der Verzahnung 2 des Bauteils 10 durch ein zu dem ersten Segmentrollwerkzeug 12 versetzt angeordnetes zweites Segmentrollwerkzeug 14.
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Das erste Segmentrollwerkzeug 12 walzt hierbei einen ersten Abschnitt 16 der Profilhöhe H der zumindest einen Zahnflanke 2a glatt. Das zweite Segmentrollwerkzeug 14 walzt einen zu dem ersten Abschnitt 16 der Profilhöhe H der Zahnflanke 2a versetzt angeordneten zweiten Abschnitt 18 der Profilhöhe H der Zahnflanke 2a glatt.
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Das erste Segmentrollwerkzeug 12 und das zweite Segmentrollwerkzeug 14 walzen die zumindest eine Zahnflanke 2a des Weiteren in einer Aufspannung.
