DE102020106910A1

DE102020106910A1 - Verfahren zur Wälzbearbeitung eines Zahnrads

Info

Publication number: DE102020106910A1
Application number: DE102020106910.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Kopton; Gábor Szalai; Markus Heilmann
Original assignee: Audi AG; Audi Hungaria Kft
Current assignee: Audi AG; Audi Hungaria Kft
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-09-16
Also published as: WO2021180633A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wälzbearbeitung, insbesondere Wälzfräsen oder Wälzschleifen, eines Zahnrads (1) beliebiger Verzahnungsart, etwa Gerad- oder Schrägverzahnung oder dergleichen, mittels einer Wälzschnecke (9), die während der Wälzbearbeitung in einer Wälzdrehrichtung (D) um eine Wälzschnecken-Achse (B) angetrieben wird, wobei die Wälzschnecke (9) mit dem um eine Zahnrad-Achse (C) mitdrehenden Zahnrad (1) in Span-Eingriff ist, und zwar an einer Kontaktstelle (K) zwischen einer Wälzschnecken-Flanke und einer Zahnrad-Zahnflanke, wobei die Kontaktstelle (K) entlang der Zahnrad-Achse (C) in einer Vorschubbewegung (fz) über eine Zahnbreite (b) des Zahnrads (1) verlagert wird, und wobei im Wälzbearbeitungs-Prozess die Wälzschnecke (9) derart gesteuert wird, dass in jeder zur Zahnrad-Axialrichtung (C) rechtwinkligen Bearbeitungs-Ebene (E1, E2,...) sämtliche Zahnrad-Zähne jeweils einen konstanten Modul (m) aufweisen. Im Wälzbearbeitungs-Prozess führt die Wälzschnecke (9) und/oder das Zahnrad (1) eine Achsbewegung (Δs, R, S) aus, mittels der sich der Modul (m) über die Zahnbreite (b) zumindest teilweise ändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wälzbearbeitung, insbesondere zum Wälzfräsen und/oder zum Schleifen eines Zahnrads nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Verzahnungen von Zahnrädern können durch kontinuierliches Wälzschleifen oder durch kontinuierliches Wälzfräsen hergestellt werden. Das kontinuierliche Wälzschleifen ist ein Verfahren zur Hartfeinbearbeitung von Zahnflanken, während das kontinuierliche Wälzfräsen ein Verfahren zur Weichfeinbearbeitung von Zahnflanken ist. Als Werkzeug kommt eine Wälzschleifschnecke beziehungsweise eine Wälzfrässchnecke zum Einsatz, die einen zylinderförmigen Grundkörper mit zumindest einen wendelförmig verlaufenden Schneckengang aufweist. Die Kinematik beim Wälzfräsen und beim Wälzschleifen gleicht einem Schraubwälzgetriebe.
Ein durch Wälzscheifen oder durch Wälzfräsen hergestelltes Zahnrad kann eine Verzahnung aufweisen, die im Vergleich zu einer normierten Verzahnung so modifiziert ist, dass Toleranzen, etwa Lagefehler der Achsen, berücksichtigt sind. Zudem können die Zahnflanken gegebenenfalls mit einer Balligkeit versehen werden, um im Betrieb eine Geräuschentwicklung zu reduzieren sowie das Schwingungsverhalten, die Festigkeit, die Kräfteverteilung sowie die Flächenpressung der Verzahnungen zu verbessern. In einer speziellen Ausführungsvariante kann der Modul des Zahnrads in einer Zahnrad-Axialrichtung über die Zahnbreite variieren. Der Modul gibt die Größenordnung des Zahnrades an. Ausschließlich Zahnräder mit gleichem Modul können miteinander gepaart werden. Der Modul (das heißt die Durchmesserteilung) eines Zahnrads ist ein Grundmaß beziehungsweise eine Bezugsgröße, auf die alle übrigen Zahnradparameter (Zahnkopfhöhe, Zahnfußhöhe, Zahnhöhe, Umfangsteilung).
Aus der DE 10 2015 209 917 A1 ist ein gattungsgemäßen Verfahren sowie eine Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von Zahnrädern durch Fräsen und/oder Schleifen bekannt. Während der Wälzbearbeitung ist eine Wälzschnecke in einer Wälzdrehrichtung um eine Wälzschnecken-Achse angetrieben und in einem getriebeschneckenartigen Span-Eingriff mit dem um eine Zahnrad-Achse mitdrehenden Zahnrad. Der Span-Eingriff erfolgt an einer Kontaktstelle zwischen einer Wälzschnecken-Flanke und einer Zahnrad-Zahnflanke. In dem Wälzbearbeitungs-Prozess wird die Wälzschnecke in einer Vorschubbewegung entlang der Zahnrad-Achse verstellt. Bewegungsgekoppelt mit der Wälzschnecken-Vorschubbewegung verlagert sich die Kontaktstelle entlang der Zahnrad-Achse. Der Wälzbearbeitungs-Prozess ist in der DE 10 2015 209 917 A1 derart gesteuert, dass das Zahnrad einen über die Zahnbreite konstanten Modul aufweist.
Aus der DE 101 04 410 A1 ist eine Schleifschnecke zum Wälzschleifen von Zahnrädern bekannt. Aus der DE 2 212 225 A ist ein Abwälzfräser bekannt. Aus der DE 20 2014 104 881 U1 ist eine Schleifmaschine mit einem Schleifwerkzeug zum gleichzeitigen Wälzschleifen zweier Werkstücke bekannt. Aus der DE 44 03 236 A1 ist eine Schleifschnecke zum Wälzschleifen von zylindrischen Stirnzahnrädern bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Wälzbearbeitung bereitzustellen, mit dem im Vergleich zum Stand der Technik in einfacherer Weise ein Zahnrad mit einem über die Zahnbreite variierenden Modul herstellbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung geht von einem Wälzbearbeitungs-Prozess aus, bei dem in einer zur Zahnrad-Axialrichtung rechtwinkligen Bearbeitungs-Ebene sämtliche Zahnrad-Zähne mit konstantem Modul hergestellt werden und bei dem der Wälzschnecke mit einer Vorschubbewegung entlang der Zahnrad-Achse verstellt wird, um die damit bewegungsgekoppelte Kontaktstelle entlang der Zahnrad-Achse zu verlagern. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird im Wälzbearbeitungs-Prozess der Wälzschnecke zusätzlich zur Vorschubbewegung eine weitere Wälzschnecken-Achsbewegung aufgeprägt. Mittels der weiteren Wälzschnecken-Achsbewegung kann erreicht werden, dass sich der Modul in der Zahnrad-Axialrichtung über die Zahnbreite zumindest teilweise ändert. Durch Steuerung der Wälzschnecken-Achsbewegung ändert sich an der Kontaktstelle ein Materialabtrag an der Zahnrad-Zahnflanke und damit auch der dort lokal erzeugte Modul.
In einer technischen Umsetzung kann die Wälzschnecke in dem Wälzbearbeitungs-Prozess in einer Vorschubbewegung entlang der Zahnrad-Achse in unterschiedliche Vorschubpositionen verstellt werden. Jeder Vorschubposition ist jeweils eine zur Zahnrad-Axialrichtung rechtwinklige Bearbeitungs-Ebene zugeordnet, in der an der Kontaktstelle unter Materialabtrag ein in Zahnrad-Umfangsrichtung (d.h. in der Bearbeitungs-Ebene) konstanter Modul erzeugt wird.
Für einen einwandfreien Zahnradeingriff ist es von Bedeutung, dass der erzeugte Modul in jeder (zur Zahnrad-Achse rechtwinkligen) Bearbeitungs-Ebene konstant ist. Von daher ist es bevorzugt, wenn die Wälzschnecke so lange in jeder Vorschubposition verbleibt, bis zumindest eine vollständige Zahnrad-Umdrehung erfolgt ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass an der Kontaktstelle sämtliche Zähne des Zahnrads unter Bildung eines konstanten Moduls spanbearbeitet sind.
In einer Ausführungsvariante kann der Wälzbearbeitungs-Prozess derart gesteuert sein, dass sich der in einer ersten Vorschubposition erzeugte Modul von einem in einer zweiten Vorschubposition erzeugten Modul unterscheidet. Für eine solche Modul-Änderung kann der Wälzschnecken-Vorschubbewegung die weitere Wälzschnecken-Achsbewegung aufgeprägt werden.
Die Wälzschnecke kann in gängiger Praxis zumindest einen Schneckengang aufweisen, der wendelförmig um einen Wälzschnecken-Grundkörper verläuft. In einer ersten Ausführungsform kann die Wälzschnecke konusförmig ausgebildet sein. Auf diese Weise kann sich ein an der Kontaktstelle aktiver Wälzschnecken-Außendurchmesser von einer durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite kontinuierlich bis zu einer axial gegenüberliegenden durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite reduzieren. Für eine Modul-Änderung in der Zahnrad-Axialrichtung kann daher die Prozesssteuerung die konusförmige Wälzschnecke um einen Stellweg in der Wälzschnecken-Achse verstellen,. Dadurch ändert sich der an der Kontaktstelle aktive Wälzschnecken-Durchmesser und entsprechend auch der Materialabtrag an der Kontaktstelle, und zwar unter Änderung des Moduls.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die weitere Wälzschnecken-Achsbewegung eine Schwenkbewegung der Wälzschnecke um eine Schwenkachse sein, bei der die Wälzschnecke während der Wälzbearbeitung um einen Schwenkwinkel verstellbar ist, und/oder eine Wälzschnecken-Radialbewegung achsparallel zur Wälzschnecken-Achse sein, um den über die Zahnbreite des Zahnrads variierenden Modul zu erzeugen. In einer bevorzugten Variante kann die Schwenkachse achsparallel zur Zahnrad-Achse ausgerichtet sein.
Während der Wälzbearbeitung in der Verzahnungsmaschine kann die Wälzschnecke über einen Werkzeug-Vorschub in einer Vorschubrichtung achsparallel zur Zahnradachse verstellt werden. Zudem kann die Wälzschnecke über eine Shiftbewegung entlang ihrer Wälzschnecken-Drehachse verstellt werden, um deren Standzeit zu verlängern. Die zusätzliche weitere Achsbewegung wird der Wälzdrehbewegung, dem Wälzschnecken-Vorschub sowie der Shiftbewegung der Wälzschnecke überlagert.
Ein weiterer Erfindungsaspekt betrifft speziell die Herstellung eines Zahnrads, das im fertigbearbeiteten Zustand zumindest einen ersten Zahnrad-Abschnitt mit einem ersten Modulbereich und einen zweiten Zahnrad-Abschnitt mit einem zweiten Modulbereich aufweist. Zur Herstellung des Zahnrads kann eine mehrgängige Wälzschnecke verwendet werden, die zumindest zwei wendelförmig um einen Wälzkreis-Grundkörper verlaufende Schneckengänge aufweist. Erfindungsgemäß können der erste Schneckengang und der zweite Schneckengang mit jeweils zueinander unterschiedlichen Schneckengangprofilen ausgebildet sein. Während der Wälzbearbeitung kann mit Hilfe des ersten Schneckengangs speziell der erste Modulbereich erzeugt werden. Demgegenüber kann mittels des zweiten Schneckengangs speziell der zweite Modulbereich des Zahnrads erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Wälzbearbeitung kann Bestandteil einer vollautomatisierten Prozesskette zur Herstellung des Zahnrads sein. Die Prozesskette kann in beliebiger Weise weitere konventionelle Wälzfräs- und/oder Wälzschleif-Prozessschritte aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann speziell bei der Herstellung eines Zahnrads eingesetzt werden, bei dem für den, zum Modul direkt proportionalen Teilkreisdurchmesser die folgende Polynomgleichung gilt: $d_{0} (b) {=a}_{0} {+a}_{1} \cdot {b+a}_{2} \cdot b^{2} {+a}_{3} \cdot b^{3} + \dots {+a}_{n} \cdot b^{n},$
wobei a₀, a₁, a₂, a₃, a_n Konstanten sind.
In der Wälzbearbeitung kann die Ansteuerung der Wälzschnecke auf der Grundlage dieser Polynomgleichung durchgeführt werden.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 und 2 jeweils Ansichten eines Zahnrad mit einem über die Zahnbreite zumindest teilweise variierenden Modul;
3 in einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Wälzschleifbearbeitung;
3a und 3b jeweils Ansichten, anhand derer eine Wälzbearbeitungs-Prozess veranschaulicht ist;
4 und 5 Ansichten einer erfindungsgemäßen Wälzschleifschnecke;
6 in einer Ansicht entsprechend der 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 in einer Ansicht entsprechend der 4 eine Wälzfrässchnecke für ein Wälzfräsen;
8 in einer Ansicht entsprechend der 3 eine aus dem Stand der Technik bekannte Wälzschleifbearbeitung;
9 bis 12 Ansichten gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel; und
13 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In den 1 oder 2 ist ein Zahnrad 1 mit Geradverzahnung gezeigt, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Das Zahnrad 1 weist in der Zahnrad-Axialrichtung einen mittleren Zahnrad-Axialabschnitt 3 auf, an dem sich in der Zahnrad-Axialrichtung beidseitig jeweils seitliche Zahnrad-Axialabschnitte 5 anschließen. Im mittleren Zahnrad-Axialabschnitt 3 ist der Modul m₁ durchgängig konstant. Zudem sind im mittleren Zahnrad-Axialabschnitt 3 die zum Modul m₁ direkt proportionalen Zahnparameter, das heißt unter anderem der Kopfkreisdurchmesser d_a und der Fußkreisdurchmesser d_f durchgängig konstant. Das Zahnrad 1 kann in dem mittleren Zahnrad-Axialabschnitt 3 bevorzugt als ein Norm-Zahnrad ausgebildet sein, in dem die Zahnparameter in Abhängigkeit vom Modul m₁ mittels der obigen Gleichungen ermittelt sind.
Im Unterschied zum mittleren Zahnrad-Axialabschnitt 5 bleibt im jeweiligen seitlichen Zahnrad-Axialabschnitt 5 des Zahnrads 1 der Modul m₂ nicht konstant, sondern wird dieser im Axialverlauf bis zur jeweiligen Zahnrad-Stirnseite 7 kontinuierlich reduziert. Zusätzlich wird in jedem seitlichen Zahnrad-Axialabschnitt 5 der Kopfkreisdurchmesser d_a reduziert, und zwar von einem Maximalwert d_amax bis auf einen Minimalwert d_amin (2). Die Reduzierung des Kopfkreisdurchmessers d_a kann bei gleichzeitiger Erhöhung des Fußkreisdurchmessers d_f erfolgen. Auf diese Weise wird an den Stirnseiten 11 des Zahnrads 1 die Festigkeit erhöht. Das Zahnrad 1 ist daher in den seitlichen Zahnrad-Axialabschnitten 5 als eine vom Norm-Zahnrad abweichende Sonderform ausgebildet. Das in den 1 oder 2 gezeigte Zahnrad 1 wird mit Hilfe einer in einer in der 3 angedeuteten Verzahnungsmaschine erzeugt, die eine Wälzschleifschnecke 9 aufweist.
Zum einfacheren Verständnis der Erfindung wird zunächst Bezug auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Verzahnungsmaschine genommen, wie sie in der 8 angedeutet ist. In der 8 ist in grob schematischer Prinzipdarstellung eine Verzahnungsschleifmaschine insoweit angedeutet, als es zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Der grundsätzliche Aufbau sowie eine Verfahrensführung im Wälzschleifprozess sind beispielhaft aus der DE 10 2015 209 917 A1 bekannt, wonach ein kontinuierlicher Wälzschleifprozess durchführbar ist.
In der 8 weist die Verzahnungsmaschine eine um eine Schnecken-Achse B drehende, zylinderförmige Wälzschleifschnecke 9 auf. Diese ist in einem Wälzschleif-Prozessschritt in Span-Eingriff mit Zahnlücken des um eine Zahnrad-Achse C mitdrehenden Zahnrads 1. Der Span-Eingriff erfolgt an einer Kontaktstelle K zwischen einer Wälzschnecken-Flanke und einer Zahnrad-Zahnflanke. Die Wälzschnecke 9 weist einen Schneckengang G mit im Querschnitt trapezförmigem Schneckengangprofil auf. Der Schneckengang verläuft wendelförmig um einen Grundkörper 19 der Wälzschleifschnecke 9.
Während der Wälzbearbeitung wird in der 8 die Wälzschleifschnecke 9 um einen Vorschub f_z in der Vorschubrichtung z verstellt, die achsparallel zur Zahnrad-Achse C ausgerichtet ist. Die Kontaktstelle K wird bewegungsgekoppelt mit der Vorschubbewegung f_z der Wälzschnecke 9 entlang der Zahnbreite b des Zahnrads 1 verlagert. Zudem wird die Wälzschleifschnecke 9 während der Wälzschleifbearbeitung mit einer Shiftbewegung f_y entlang ihrer Drehachse B verstellt, um die Standzeit der Wälzschleifschnecke 9 zu verlängern.
Die Verzahnungsschleifmaschine weist in der 8 eine elektronische Steuereinheit 21 auf, die in Signalverbindung mit nicht dargestellten StellAntrieben der Wälzschleifschnecke 9 sowie eines (nicht gezeigten) Werkstückträgers des Zahnrads 1 ist. In der elektronischen Steuereinheit 21 ist ein Softwareprogramm hinterlegt, mittels dem die Stellantriebe zur vollautomatischen Durchführung eines Wälzschleif-Schrittes und eines Abricht-Schrittes mit Stell-Signalen angesteuert werden. Mittels der Stell-Signale werden Stellparameter der Maschinenkomponenten (d.h. Werkzeugträger, Drehturm, Werkstückträger sowie Abrichteinheit) eingestellt, d.h. Stell-Bewegungen in den Raumrichtungen x, y, z und/oder Spindel-Drehzahlen nw.
Im Unterschied zur 8 ist in den 3 bis 5 ein Wälzbearbeitungs-Prozess gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, mittels dem zum Beispiel das in den 1 und 2 gezeigte Zahnrad 1 herstellbar ist, dessen Modul m in jeder Bearbeitungs-Ebene E1, E2 (3a, 3b) konstant bleibt, jedoch über die Zahnbreite b variiert. Die im Wälzbearbeitungs-Prozess verwendete Wälzschnecke 9 ist konusförmig ausgebildet, wie es in den 4 und 5 gezeigt ist. Im Wälzbearbeitungs-Prozess wird der Wälzschnecke 9 - neben der Vorschubbewegung f_z - eine zusätzliche weitere Achsbewegung Δs₁ Δs₂ aufgeprägt, um über die Zahnradbreite b eine Modul-Änderung zu erzeugen. Die für eine solche Modul-Änderung erforderliche Achsbewegung ist im ersten Ausführungsbeispiel eine Axialbewegung Δs₁, Δs₂ der Wälzschnecke 9 in der Wälzschnecken-Axialrichtung B, d.h. eine Zustellbewegung in der Zustellrichtung y.
In den 3a und 3b ist eine beispielhafte Prozessführung veranschaulicht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den 3a und 3b lediglich (gestrichelt) Wälzschnecken-Flanken angedeutet, die an der Kontaktstelle K mit den Zahnflanken des Zahnrads 1 in Span-Eingriff sind. In den 3a und 3b wird die Wälzschnecke 9 in der Vorschubrichtung z in unterschiedliche Vorschubpositionen verstellt, von denen in den 3a und 3b nur eine erste Vorschubposition VP1 und eine zweite Vorschubposition VP2 angedeutet sind. Jeder der Vorschubpositionen VP1, VP2 ist jeweils eine Bearbeitungs-Ebene E1, E2 zugeordnet. Die Bearbeitungs-Ebenen E1, E2 sind jeweils rechtwinklig zur Zahnrad-Achse C ausgerichtet. In jeder der Bearbeitungs-Ebenen E1, E2 wird an der Kontaktstelle K unter Materialabtrag lokal ein Modul m erzeugt. Die Wälzschnecke 9 verbleibt so lange in der jeweiligen Vorschubposition VP1, VP2, bis zumindest eine vollständige Zahnrad-Umdrehung erfolgt ist, so dass in der jeweiligen Bearbeitungs-Ebene E1, E2 für sämtliche Zähne des Zahnrads 1 ein identischer lokaler Modul m₁ , m₂ erzeugt ist. Anschließend wird die Wälzschnecke 9 über eine Vorschubbewegung f_z in eine weitere Vorschubposition verstellt.
In der 3a ist beispielhaft die konusförmige Wälzschnecke 9 in der ersten Vorschubposition VP1 gezeigt. In der ersten Vorschubposition VP1 ist die Wälzschnecke 9 um einen ersten Stellweg Δs₁ (3) axial verstellt. Dadurch trägt in der ersten Vorschubposition VP1 die konusförmige Wälzschnecke 9 mit einem vordefinierten aktiven Wälzschnecken-Durchmesser an der Kontaktstelle K Material ab, um in der ersten Bearbeitungs-Ebene E1 einen ersten Modul m₁ (siehe Kreuzschraffur in der 3a) zu erzeugen.
Nach Wälzbearbeitung des Zahnrads 1 in der ersten Bearbeitungs-Ebene E1 (3a) wird die Wälzschnecke 9 in Vorschubrichtung z bis in die zweite Vorschubposition VP2 (3b) zugestellt. In der der zweiten Vorschubposition VP2 zugeordneten zweiten Bearbeitungs-Ebene E2 wird ein unterschiedlicher zweiter Modul m₂ (siehe Schrägschraffur in der 3b) erzeugt. In der zweiten Vorschubposition VP2 (3b) ist die konusförmige Wälzschnecke 9 daher um einen zweiten Stellweg Δs₂ (3) axial verstellt, wodurch sich der an der Kontaktstelle K aktive Wälzschnecken-Durchmesser ändert (d.h. je nach Axialrichtung vergrößert oder verkleinert). Dadurch ändert sich auch der Wälzschnecken-Materialabtrag in der zweiten Bearbeitungs-Ebene E2, so dass in der zweiten Bearbeitungs-Ebene E2 der im Vergleich zur ersten Bearbeitungs-Ebene E1 unterschiedliche Modul m₁ (siehe Schrägschraffur in der 3b) erzeugt wird.
In der konusförmigen Wälzschleifschnecke 9 reduziert sich ein Wälzschnecken-Außendurchmesser in der 5 kontinuierlich von einer durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite 13 bis zu einer axial gegenüberliegenden durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite 15.
Aufgrund der Konusform der Wälzschnecke 9 muss in der, in der 3 angedeuteten Wälzbearbeitung auf eine Shiftbewegung f_y (vergleiche 8) der Wälzschnecke 9 entlang ihrer Drehachse B verzichtet werden. Anstelle dessen verstellt in der 3 die elektronische Steuereinheit 21 während der Wälzbearbeitung die konusförmige Wälzschleifschnecke 9 entlang ihrer Wälzschleifschnecken-Achse B nicht, um eine Shiftbewegung durchzuführen, sondern um den an der Kontaktstelle K aktiven Wälzschnecken-Durchmesser zu vergrößern oder zu verkleinern, wodurch ein über die Zahnbreite b variierender Modul m erzeugt wird.
In der 4 oder 5a ist die konusförmige Wälzschleifschnecke 9 zweigängig mit einem ersten Schneckengang G1 und einen zweiten Schneckengang G2 realisiert. Der erste Schneckengang G1 und der zweite Schneckengang G2 können jeweils zueinander unterschiedliche Schneckengangprofile 17 (5) aufweisen. In der Wälzbearbeitung kann mittels des ersten Schneckengangs G1 der erste Modulbereich m₁ im mittleren Zahnrad-Axialabschnitt 3 (1 oder 2) erzeugt werden, während mit Hilfe des zweiten Schneckengangs G2 die zweiten Modulbereiche m₂ in den äußeren Zahnrad-Axialabschnitten 5 erzeugt werden.
Alternativ zur 5a ist in der 5b eine weitere konusförmige Wälzschleifschecke 9 angedeutet, bei der sich der Durchmesser des Wälzschnecken-Grundkörpers 19 zwischen der durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite 13 kontinuierlich bis zu der axial gegenüberliegenden durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite 15 reduziert. Gegenläufig dazu erhöht sich die Profilhöhe h des Schneckengangprofils 17 von der durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite 15 kontinuierlich bis zu der axial gegenüberliegenden durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite 13.
In der 6 ist die Verzahnungsmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt, in der die Wälzschleifschnecke 9 zylinderförmig ausgebildet ist. Bei der in der 6 angedeuteten Wälzschleifbearbeitung erfolgt die Vorschubbewegung f_z der Wälzschleifschnecke 9 in der Vorschubrichtung z sowie die Shiftbewegung f_y der Wälzschleifschnecke 9 in der Raumrichtung y. Der Vorschubbewegung f_z sowie der Shiftbewegung f_y sind in der 6 weitere Achsbewegung S, R der Wälzschleifschnecke 9 überlagert. In der 6 ist die weitere Wälzschnecken-Achsbewegung keine Stellbewegung entlang der Wälzschnecken-Achse B, sondern vielmehr eine Schwenkbewegung S der Wälzschleifschnecke 9 mit einem Schwenkwinkel α um eine Schwenkachse A und/oder eine Radialbewegung R der Wälzschleifschnecke 9 achsparallel zur Wälzschleifschnecken-Achse B, um einen über die Zahnbreite b des Zahnrads 1 variierenden Modul m zu erzeugen. Die Schwenkachse A ist in der 6 in etwa achsparallel zur Zahnrad-Achse C ausgerichtet.
In den 1 bis 7 ist die Erfindung anhand einer kontinuierlichen Wälzscheif-Bearbeitung erläutert, das ein Verfahren zur Hartfeinbearbeitung von Zahnflanken darstellt. Die Erfindung ist nicht nur auf das kontinuierliche Wälzschleifen anwendbar, sondern - aufgrund gleicher Kinematik - auch auf ein kontinuierliches Wälzfräsen anwendbar, das ein Verfahren zur Weichfeinbearbeitung von Zahnflanken darstellt. Entsprechend ist in der 7 die Wälzschnecke 9 als eine konusförmige Wälzfrässchnecke realisiert, die bei den kontinuierlichen Wälzfräsen zur Anwendung kommt.
Die Geometrie der in der 7 gezeigten Wälzfrässchnecke 9 ist weitgehend identisch mit der anhand der 4 veranschaulichten Wälzschleifschnecke 9. Von daher wird auf die Vorbeschreibung verwiesen. Im Unterschied zur 4 verlaufen in der 7 die Schenkengänge G1 und G2 nicht durchgängig um den Schnecken-Grundkörper 19, sondern sind diese an Aussparungen unterbrochen. Die Aussparungen sind in der Axialrichtung B in Flucht hintereinander angeordnet, wodurch sich Spanräume ergeben, durch die Späne abtransportiert werden können.
Die Erfindung nicht auf die Herstellung von Zahnrädern mit Geradverzahnung beschränkt. Anstelle dessen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Zahnräder mit Schrägverzahnungen hergestellt werden. Hierzu wird die Wälzschnecke 9 mit Bezug auf die Zahnrad-Drehachse C um einen Winkel schräggestellt.
In den 9 bis 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, dessen grundsätzlicher Aufbau im Wesentlichen identisch ist mit dem in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel. Wie aus der 9 hervorgeht, erfolgt bei der Wälzschnecke 9 als alleinige Achsbewegung eine Zustellbewegung Δs in der Zustellrichtung y, das heißt entlang der Wälzschnecken-Achse B. Zudem wird in der 9 das zu bearbeitende Zahnrad 1 in der Vorschubrichtung z verstellt. Im Unterschied zur 3 ist in der 9 die Wälzschnecke 9 nicht konusförmig gestaltet, sondern weist diese vielmehr im Querschnitt eine Ausbauchung bzw. Bombierung auf (10). Entsprechend ist der Wälzschnecken-Modul mw als eine Funktion mw(l) der Wälzschnecken-Länge I gestaltet. Eine Besonderheit der in der 10 angedeuteten Wälzschnecken-Geometrie besteht darin, dass diese den zu erzeugenden Zahnrad-Modul nachbildet, der sich ebenfalls als eine Funktion der Zahnbreite b ändert. Wie in der 10 dargestellt, erstreckt sich die Wälzschnecken-Länge I zwischen einem Schneckengang-Startabschnitt 23 an einer Wälzschnecken-Stirnseite 13 und einem Schneckengang-Endabschnitt 25 an der gegenüberliegenden Wälzschnecken-Stirnseite 15, und zwar mit zwischengeordneten Schneckengang-Zwischenabschnitten. Insgesamt ergibt sich somit im Querschnitt ein bombiertes Schneckengang-Profil, das mit Bezug auf eine MittelQuerebene der Wälzschnecke 9 symmetrisch ist.
Mittels der in der 10 gezeigten Wälzschnecken-Geometrie ist ein spezieller Wälzbearbeitungs-Prozess realisierbar, der nachfolgend anhand der 10 bis 12 beschrieben ist: Demzufolge wird zur Vorbereitung des Prozess-Starts tstart (11) zunächst der Schneckengang-Startabschnitt 23 in einer Querbewegung Q (10) mit dem Zahnrad 1 in Span-Eingriff gebracht, und zwar in eine Start-Vorschubposition VP_start (11) mit zugeordneter Start-Bearbeitungsebene E_start , in der das Zahnrad 1 bearbeitet wird. Die Start-Bearbeitungsebene E_start befindet sich unmittelbar an der Zahnrad-Stirnseite 20 (11). Zum Prozess-Start tstart ist somit der Schneckengang-Startabschnitt 23 in der Start-Bearbeitungsebene E_start in Span-Eingriff mit dem Zahnrad 1 gebracht. In der Start-Bearbeitungsebene E_start wird ein Start-Modul m_start im Zahnrad 1 erzeugt. Nach Abschluss der Spanbearbeitung in der Start-Bearbeitungsebene E_start erfolgt sowohl eine Zustellbewegung Δs der Wälzschnecke 9 in der Zustellrichtung y als auch eine dazu synchronisierte Vorschubbewegung f_z in der Vorschubrichtung z. Mittels der Vorschubbewegung f_z wird das Zahnrad 1 von der Start-Vorschubposition VP_start in eine Zwischen-Vorschubposition gebracht, während mittels der Zustellbewegung Δs der Schneckengang-Startabschnitt 23 außer Span-Eingriff gebracht wird und ein Schneckengang-Zwischenabschnitt in Span-Eingriff mit dem Zahnrad 1 gebracht wird. Dadurch wird in der, der Zwischen-Vorschubposition zugeordneten Zwischen-Bearbeitungsebene ein (gegenüber dem Start-Modul m_start unterschiedliches) Zwischen-Modul erzeugt. Nach Abschluss der Spanbearbeitung in der ersten Zwischen-Bearbeitungsebene E2 erfolgt der gleiche Prozess-Zyklus für gegebenenfalls weitere Zwischen-Bearbeitungsebenen.
Zum Prozess-Ende t_end (12) wird das Zahnrad 1 von seiner aktuellen Zwischen-Vorschubposition mit einer Vorschubbewegung f_z bis in eine End-Vorschubposition VP_end verstellt, in der die Wälzschnecke 9 das Zahnrad 1 in der End-Bearbeitungsebene E_end bearbeitet. Gleichzeitig wird die Wälzschnecke 9 in der Zustellrichtung y in einer dazu synchronisierten Zustellbewegung Δs verstellt, sodass der Schneckengang-Endabschnitt 25 in der End-Bearbeitungsebene E_end in Span-Eingriff mit dem Zahnrad 1 ist, um in der End-Bearbeitungsebene E_end ein End-Modul m_end zu erzeugen.
Es ist hervorzuheben, dass in dem Prozessablauf gemäß den 9 bis 12 sämtliche Zustellbewegungen Δs in der Zustellrichtung y gleichgerichtet sind. Die Summe aller im Prozessverlauf erfolgenden Zustellbewegungen Δs entspricht dabei der Wälzschnecken-Länge I zwischen dem Schneckengang-Startabschnitt 23 und dem Schneckengang-Endabschnitt 25. Mit dem anhand der 9 bis 12 veranschaulichten Prozessverlauf können die Vorschubbewegungen f_z sowie die Zustellbewegungen Δs ohne Unterbrechung des Span-Eingriffs zwischen Wälzschnecke 9 und Zahnrad 1 erfolgen.
Anhand der 13 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, dessen Prozessanordnung im Wesentlichen identisch mit dem in der 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist. Im Unterschied zur 9 ist in der 13 das im Wälzbearbeitungsprozess zu bearbeitende Zahnrad 1 als ein erstes Zahnrad Bestandteil eines Zahnrad-Stapels 27, bei dem das erste Zahnrad 1 mit zumindest einem noch nicht wälzbearbeiteten zweiten Zahnrad 29 auf einem nicht gezeigten Zahnrad-Träger gelagert ist. Die beiden Zahnräder 1, 29 sind in der 13 entlang der Zahnrad-Achse C in Flucht zueinander ausgerichtet.
Die Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads 1 erfolgt wie anhand der 9 bis 12 veranschaulicht. Während der Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads 1 kann das noch nicht wälzbearbeitete zweite Zahnrad 29 bereits geringfügig in Span-Eingriff mit der Wälzschnecke 9 sein, wodurch eine Vorbearbeitung erfolgt. Nach Abschluss der Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads 1 schließt sich unterbrechungsfrei die Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads 29 an. In diesem Fall bildet die End-Vorschubposition VP_end in der abgeschlossenen Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads 1 die Start-Vorschubposition VP_start für die folgende Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads 29.
In der Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads 29 sind die Vorschubbewegungen f_z und die Zustellbewegungen Δs - im Vergleich mit der abgeschlossenen Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads 1 - jeweils in Gegenrichtung ausgerichtet.
Um eine Unterbrechung des Wälzprozesses der Zahnräder 1, 29 zu vermeiden, ist es bevorzugt, wenn bei laufender Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads 29 das bereits wälzbearbeitete erste Zahnrad 1 mittels einer nicht gezeigten Transfereinheit vom Zahnrad-Stapel 27 gelöst wird und zu einer Ablagestation oder zu einer weiteren Bearbeitungsstation transferiert wird.
Im Hinblick auf eine Massenfertigung von Zahnrädern ist es bevorzugt, wenn im Wälzbearbeitungs-Prozess die Achsbewegung der Wälzschnecke 9 und/oder des Zahnrads 1 alleine die Zustellbewegung Δs in der Zustellrichtung y ist, und zwar ohne Radialbewegung R und ohne Schwenkbewegung S. Zudem ist es mit Blick auf eine Massenfertigung von Vorteil, wenn bei laufender Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads 29 das bereits wälzbearbeitete erste Zahnrad 1 vom Zahnrad-Stapel 27 gelöst bzw. entladen wird. Analog dazu kann bei laufender Wälzbearbeitung der Zahnradstapel 27 mit zumindest einem weiteren, noch zu bearbeitenden Zahnrad bestückt werden.
Bezugszeichenliste

1: Zahnrad
3: mittlerer Zahnrad-Axialabschnitt
5: seitlicher Zahnrad-Axialabschnitt
7: Stirnseite
9: Wälzschnecke
13, 15: Wälzschnecken-Stirnseiten
17: Schneckengangprofil
19: Wälzschnecken-Grundkörper
20, 22: Zahnrad-Stirnseiten
21: elektronische Steuereinheit
23: Schneckengang-Startabschnitt
25: Schneckengang-Endabschnitt
27: Zahnrad-Stapel
29: zweites Zahnrad
G, G1, G2: Schneckengänge
B: Schnecken-Achse
D: Schnecken-Drehung
C: Zahnrad-Achse
R: Radialbewegung
S: Schwenkbewegung
A: Schwenkachse
b: Zahnbreite
K: Kontaktstelle
E1, E2, Estart, Eend: Bearbeitungs-Ebenen
VP1, VP2, VPstart, VPend: Vorschubpositionen
m1, m2: Modul
α: Schwenkwinkel
z: Vorschubrichtung
fz: Vorschubbewegung
fy: Shiftbewegung
tstart: Prozess-Start
tend: Prozess-Ende
I: Wälzschnecken-Länge
Q: Querbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015209917 A1 [0004, 0023]
DE 10104410 A1 [0005]
DE 2212225 A [0005]
DE 202014104881 U1 [0005]
DE 4403236 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Wälzbearbeitung, insbesondere Wälzfräsen oder Wälzschleifen, eines Zahnrads (1) beliebiger Verzahnungsart, etwa Gerad- oder Schrägverzahnung oder dergleichen, mittels einer Wälzschnecke (9), die während der Wälzbearbeitung in einer Wälzdrehrichtung (D) um eine Wälzschnecken-Achse (B) angetrieben wird, wobei die Wälzschnecke (9) mit dem um eine Zahnrad-Achse (C) mitdrehenden Zahnrad (1) in Span-Eingriff ist, und zwar an einer Kontaktstelle (K) zwischen einer Wälzschnecken-Flanke und einer Zahnrad-Zahnflanke, wobei die Kontaktstelle (K) entlang der Zahnrad-Achse (C) in einer Vorschubbewegung (f_z) über eine Zahnbreite (b) des Zahnrads (1) verlagert wird, und wobei im Wälzbearbeitungs-Prozess die Wälzschnecke (9) derart gesteuert wird, dass in jeder zur Zahnrad-Axialrichtung (C) rechtwinkligen Bearbeitungs-Ebene (E1, E2,...) sämtliche Zahnrad-Zähne jeweils einen konstanten Modul (m) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass im Wälzbearbeitungs-Prozess die Wälzschnecke (9) und/oder das Zahnrad (1) eine Achsbewegung (Δs, R, S) ausführt, mittels der sich der Modul (m) über die Zahnbreite (b) zumindest teilweise ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wälzbearbeitungs-Prozess die Wälzschnecke (9) und/oder das Zahnrad (1) in der Vorschubrichtung (z) in unterschiedliche Vorschubpositionen (VP1, VP2,...) verstellt wird, und dass insbesondere die Vorschubpositionen (VP1, VP2,...) abhängig sind von den Achsbewegungen (Δs, R, S) und von der Zahnbreite (b).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Vorschubposition (VP1, VP2, ...) jeweils eine zur Zahnrad-Axialrichtung (C) rechtwinklige Bearbeitungs-Ebene (E1, E2,...) zugeordnet ist, in der sämtliche Zähne des Zahnrads (1) mit einem identischen Modul (m) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktstelle (K) bewegungsgekoppelt mit der sich verlagernden Vorschubposition ist, und/oder dass die Wälzschnecke (9) in jeder Vorschubposition (VP1, VP2,...) solange verbleibt, bis zumindest eine vollständige Zahnrad-Umdrehung erfolgt ist, so dass insbesondere an der Kontaktstelle (K) sämtliche Zähne des Zahnrads (1) unter Bildung eines konstanten Moduls (m) spanbearbeitet sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Wälzbearbeitungs-Prozess die Achsbewegung (Δs, R, S) derart gesteuert wird, dass sich der in einer ersten Vorschubposition (VP1) erzeugte Modul (m₁) von einem in einer zweiten Vorschubposition (VP2) erzeugten Modul (m₂) unterscheidet, aber der Modul (m₁, m₂) in der, der jeweiligen Vorschubposition (VP1, VP2) zugeordneten Bearbeitungsebene (E1, E2,...) konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbewegungen (Δs, R, S) den Prozessbedingungen entsprechend sowie simultan und sequenziell, d.h. in jeder Bearbeitungsebene (E1, E2,...) interpoliert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Bearbeitungsebene (E1, E2, ...) die Achsbewegungen (Δs, R, S) simultan so gesteuert werden, dass in der jeweiligen Bearbeitungsebene (E1, E2,...) sämtliche Zahnrad-Zähne mit identischem Modul (m) ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss der Span-Bearbeitung in einer ersten Bearbeitungsebene (E1) der Span-Eingriff zwischen der Wälzschnecke (9) und dem Zahnrad (1) unterbrochen wird, so dass die Wälzschnecke (9) von der aktuellen ersten Vorschubposition (VP1) in die folgende zweite Vorschubposition (VP2) verstellbar ist, und dass in der zweiten Vorschubposition (VP2) die Wälzschnecke (9) wieder in Span-Eingriff mit dem Zahnrad (1) gebracht wird und die Span-Bearbeitung in der, der zweiten Vorschubposition (VP2) zugeordneten zweiten Bearbeitungsebene (E2) fortgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzschnecke (9) konusförmig ausgebildet ist, so dass insbesondere sich ein an der Kontaktstelle (K) aktiver Wälzschnecken-Außendurchmesser von einer durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite (13) kontinuierlich bis zu einer axial gegenüberliegenden durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite (15) reduziert, und dass für eine Modul-Änderung über die Zahnbreite (b) die konusförmige Wälzschnecke (9) und/oder das Zahnrad (1) um einen Zustellweg (Δs₁, Δs₂) entlang der Wälzschnecken-Achse (B), d.h. in der Zustellrichtung (y) zugestellt wird, wodurch sich der an der Kontaktstelle (K) aktive Wälzschnecken-Durchmesser und entsprechend auch der Materialabtrag an der Kontaktstelle (K) ändert, und zwar unter Änderung des Moduls (m) über die Zahnbreite (b).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Wälzschnecken-Grundkörpers (19) zwischen den beiden Wälzschnecken-Stirnseiten (13, 15) durchgängig konstant bleibt, und dass das Schneckengangprofil (17) des Schneckengangs (G; G1, G2) zwischen den beiden Wälzschnecken-Stirnseiten (13, 15) variiert, und dass insbesondere die Profilhöhe (h) des Schneckengangprofils (17) von der durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite (13) kontinuierlich bis zur axial gegenüberliegenden durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite (15) abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser des Wälzschnecken-Grundkörpers (19) zwischen der durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite (13) kontinuierlich bis zu der axial gegenüberliegenden durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite (15) reduziert, und dass gegenläufig dazu sich die Profilhöhe (h) des Schneckengangprofils (17) von der durchmesserkleinen Wälzschnecken-Stirnseite (15) kontinuierlich bis zu der axial gegenüberliegenden durchmessergroßen Wälzschnecken-Stirnseite (13) reduziert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbewegung eine Schwenkbewegung (S) der Wälzschnecke (9) mit einem Schwenkwinkel (α) und/oder eine insbesondere achsparallele Radialbewegung (R) achsparallel zur Wälzschnecken-Achse (B) ist, und dass insbesondere die Schwenkachse (A) achsparallel zur Zahnrad-Achse (C) ausgerichtet ist, und/oder dass gegebenenfalls das Zahnrad (1) um einen Ausgleichs-Schwenkwinkel geschwenkt wird, um einen störkonturfreien Span-Eingriff zwischen der Wälzschnecke (9) und dem Zahnrad (1) zu gewährleisten.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Achsbewegungen (Δs, R, S) in jeder Bearbeitungsebene (E1, E2,...) in beliebigen Kombinationen ansteuerbar sind, und zwar insbesondere in folgenden Kombinationen: - entweder nur Radialbewegung (R), nur Schwenkbewegung (S) oder nur Stellweg (Δs) entlang der Wälzschnecken-Achse (B); - entweder paarweise Kombination aus Radialbewegung (R) und Schwenkbewegung (S); aus Radialbewegung (R) und Stellweg (Δs); aus Schwenkbewegung (S) und Stellweg (Δs); oder - alle drei Achsbewegungen (Δs, R, S) gemeinsam.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Standzeit-Verlängerung während der Spanbearbeitung in der jeweiligen Bearbeitungsebene (E1, E2,...) eine Shiftbewegung (f_y) der Wälzschnecke (9) entlang ihrer Wälzschnecken-Drehachse (B) erfolgt, und dass insbesondere bei Verwendung einer konusförmigen Wälzschnecke (9) auf die Shiftbewegung (f_y) verzichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) im fertigbearbeiteten Zustand zumindest einen ersten Zahnrad-Abschnitt (3) mit einem ersten Modulbereich (m1), in dem sich der Modul als eine Funktion (m(b)) von der Zahnbreite (b) ändert, und einen zweiten Zahnrad-Abschnitt (5) mit einem zweiten Modulbereich (m₂) aufweist, und/oder dass die Wälzschnecke (9) mehrgängig mit zumindest zwei wendelförmig um einen Wälzkreis-Grundkörper (19) verlaufenden Schneckengängen (G1, G2) ausgebildet ist, und/oder dass insbesondere der erste Schneckengang (G1) und der zweite Schneckengang (G2) mit jeweils zueinander unterschiedlichen Schneckengangprofilen (17) ausgebildet sind, und dass während der Wälzbearbeitung mittels des ersten Schneckengangs (G1) der erste Modulbereich (m₁) erzeugt wird und mittels des zweiten Schneckengangs (G2) der zweite Modulbereich (m₂) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Wälzbearbeitung ein Prozessschritt in einer Prozesskette zur Herstellung des Zahnrads (1) ist, und dass die Prozesskette in beliebiger Weise weitere konventionelle Wälzfräs- und/oder Wälzschleif-Prozessschritte aufweisen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im fertigbearbeiteten Zustand des Zahnrads (1) für den zum Modul (m) direkt proportionalen Teilkreisdurchmesser (d₀) die folgende Polynomgleichung gilt: $d_{0} (b) {=a}_{0} {+a}_{1} \cdot {b+a}_{2} \cdot b^{2} {+a}_{3} \cdot b^{3} + \dots {+a}_{n} \cdot b^{n},$
wobei a₀, a₁, a₂, a₃, a_n Konstanten sind; und dass in der Wälzbearbeitung die Ansteuerung der Wälzschnecke (9) und/oder des Zahnrad-Werkzeugträgers auf der Grundlage der Polynomgleichung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsmaschine ein Abrichtwerkzeug aufweist, mit dem die Wälzschnecke (9) abrichtbar ist, und/oder dass mittels des Verfahrens Zahnräder mit Geradverzahnung oder mit Schrägverzahnung feinbearbeitet werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzschnecken-Modul (m_w) sich als eine Funktion (m_w (I)) der Wälzschnecken-Länge (I) ändert, und zwar zwischen einem Schneckengang-Startabschnitt (23) an einer Wälzschnecken-Stirnseite (13) und einem Schneckengang-Endabschnitt (25) an einer gegenüberliegenden Wälzschnecken-Stirnseite (15), insbesondere mit zumindest einem zwischengeordneten Schneckengang-Zwischenabschnitt, und dass insbesondere der sich als Funktion der Wälzschnecken-Länge (I) ändernden Wälzschnecken-Modul (m_w) den Zahnrad-Modul (m) nachbildet.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzschnecke (9) sich aus einer Transformation des Zahnrad-Moduls (m) ergibt, der eine Funktion (m(b)) der Zahnbreite (b) ist, und dass insbesondere gilt, dass bei größerer Wälzschnecken-Länge (I) sich die Genauigkeit bei der Zahnradbearbeitung erhöht.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbereitung eines Prozess-Starts (tstart) der Schneckengang-Startabschnitt (23) in Span-Eingriff mit dem Zahnrad (1) gebracht wird, und zwar in eine Start-Vorschubposition (VP_start) mit zugeordneter Start-Bearbeitungsebene (E_start), die sich unmittelbar an einer Zahnrad-Stirnseite (20) befindet.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Prozess-Start (tstart) der Schneckengang-Startabschnitt (23) in der Start-Bearbeitungsebene (E_start) das Zahnrad (1) bearbeitet, und dass im weiteren Prozessverlauf der Schneckengang-Zwischenabschnitt in einer Zwischen-Bearbeitungsebene (E2) das Zahnrad (1) bearbeitet, und dass zum Prozess-Ende (t_end) der Schneckengang-Endabschnitt (25) in einer, an einer gegenüberliegenden Zahnrad-Stirnseite (22) befindlichen End-Bearbeitungsebene (E_end) das Zahnrad (1) bearbeitet.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prozess-Start (tstart) der Schneckengang-Startabschnitt (23) in der Start-Vorschubposition (VP_start) in Span-Eingriff mit dem Zahnrad (1) ist, so dass in der Start-Bearbeitungsebene (E_start) einen Start-Modul (m_start) erzeugt wird, und dass nach Abschluss der Spanbearbeitung in der Start-Bearbeitungsebene (E_start) sowohl eine Zustellbewegung (Δs) in der Zustellrichtung (y) als auch eine dazu synchronisierte Vorschubbewegung (f_z) in der Vorschubrichtung (z) bis in zumindest eine Zwischen-Vorschubposition (VP2) erfolgt, und dass in der Zwischen-Vorschubposition (VP2) der Schneckengang-Zwischenabschnitt in der Zwischen-Bearbeitungsebene (E2) einen Zwischen-Modul (m₂) erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prozess-Ende (t_end) die Wälzschnecke (9) und/oder das Zahnrad (1) von der Zwischen-Vorschubposition mit sowohl einer Vorschubbewegung (f_z) in Vorschubrichtung (z) als auch einer dazu synchronisierten Zustellbewegung (Δs) in Zustellrichtung (y) bis in eine End-Vorschubposition (VP_end) verstellt wird, in der ein Schneckengang-Endabschnitt (25) in der End-Bearbeitungsebene (E_end) ein End-Modul (m_end) erzeugt, so dass das Zahnrad (1) fertig bearbeitet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass im Wälzbearbeitungs-Prozess die Achsbewegung der Wälzschnecke (9) und/oder des Zahnrads (1) alleine die Zustellbewegung (Δs) in der Zustellrichtung (y) ist, und zwar insbesondere ohne Radialbewegung (R) und Schwenkbewegung (S).
Verfahren nach Anspruch 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Prozessverlauf sämtliche Zustellbewegungen (Δs) in Zustellrichtung (y) gleichgerichtet sind, und/oder dass die Summe aller im Prozessverlauf erfolgenden Zustellbewegungen (Δs) der Wälzschnecken-Länge (I) zwischen dem Schneckengang-Startabschnitt (23) und dem Schneckengang-Endabschnitt (25) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 23, 24, 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubbewegungen (f_z) in Vorschubrichtung (z) und die Zustellbewegungen (Δs) in Zustellrichtung (y) ohne Unterbrechung des Span-Eingriffs zwischen der Wälzschnecke (9) und dem Zahnrad (1) erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wälzbearbeitungsprozess zu bearbeitende Zahnrad (1) als ein erstes Zahnrad (1) Bestandteil eines Zahnrad-Stapels (27) ist, bei dem das erste Zahnrad (1) mit zumindest einem noch nicht wälzbearbeiteten zweiten Zahnrad (29) auf einem Zahnrad-Träger gelagert sind, und dass die beiden Zahnräder (1, 29) in der Zahnrad-Achse (C) in Flucht ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das noch nicht wälzbearbeitete zweite Zahnrad (29) während der Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads (1) bereits geringfügig in Span-Eingriff mit der Wälzschnecke (9) ist und dadurch vorbearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das nach Abschluss der Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads (1) die Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads (29) unterbrechungsfrei anschließt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die End-Vorschubposition (VP_end) in der abgeschlossenen Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads (1) die Start-Vorschubposition (VP_start) für die folgende Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads (29) bildet.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass in der folgenden Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads (29) die Vorschubbewegungen (f_z) und die Zustellbewegungen (Δs) - im Vergleich mit der abgeschlossenen Wälzbearbeitung des ersten Zahnrads (1) - jeweils in Gegenrichtung erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 30, 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufender Wälzbearbeitung des zweiten Zahnrads (29) das bereits wälzbearbeitete erste Zahnrad (1) vom Zahnrad-Stapel (27) gelöst bzw. entladen wird, und/oder dass bei laufender Wälzbearbeitung der Zahnradstapel (27) mit zumindest einem weiteren, noch zu bearbeitenden Zahnrad bestückt werden kann.