DE10350649B3 - Process for milling worm wheels optimizing the contact pattern used in CNC milling machines comprises using an excessive worm wheel cutter having an outer diameter which is larger than in the nominal state - Google Patents

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DE10350649B3 DE2003150649 DE10350649A DE10350649B3 DE 10350649 B3 DE10350649 B3 DE 10350649B3 DE 2003150649 DE2003150649 DE 2003150649 DE 10350649 A DE10350649 A DE 10350649A DE 10350649 B3 DE10350649 B3 DE 10350649B3
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F11/00—Making worm wheels, e.g. by hobbing

Abstract

Process for milling worm wheels optimizing the contact pattern comprises using an excessive worm wheel cutter having an outer diameter which is larger than in the nominal state and whose pressure angle is corrected in the form of a side modification after re-sharpening of the cutter.

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbildoptimierendes Verfahren zum radialen Wälzfräsen von Schneckenrädern mit einem übermäßigen Schneckenradfräser nach Patentanspruch 1 bzw. zum Wälzfräsen von Schneckenrädern mit einem untermäßigen Schneckenradfräser nach Patentanspruch 2.The The invention relates to a support image-optimizing method for radial Hobbing of worm gears with an excessive worm gear cutter behind For claim 1 or for hobbing worm gears with a lower worm gear cutter Claim 2.

Allgemeiner technischer Hintergrund:General technical Background:

Ein Schneckentrieb besteht aus einer Schnecke und einem Schneckenrad. Die Lebensdauer eines Schneckentriebes wird entscheidend von der Schmierstoffversorgung zwischen den beiden verzahnten Körpern sowie deren Tragbild bestimmt. Bei der Drehung von Schnecke und Schneckenrad kommt es zu einem leichten Verschleiß am Schneckenrad. Diese sichtbare Verschleißzone bezeichnet man als Tragbild. Sie markiert alle Berührpunkte zwischen Schnecke und Schneckenrad auf der Schneckenradflanke. Ein Tragbild lässt sich auch erzeugen, indem man auf die Schneckenflanken Tuschierpaste aufträgt und anschließend Schnecke und Schneckenrad mit einander kämmen lässt. Dabei überträgt die Schnecke Tuschierpaste auf das Schneckenrad und markiert somit ebenfalls die Bereiche, in denen sich Schnecken- und Schneckenradflanke berühren. Da die Tuschierpaste eine gewisse Dicke hat, überträgt die Schnecke auch noch Tuschierpaste, wenn der Abstand zwischen Schnecken- und Schneckenradflanke einige Mikrometer beträgt. Die Tuschierpaste täuscht also immer ein etwas größeres Tragbild vor, als tatsächlich vorhanden ist. Üblicherweise kann man davon ausgehen, dass ein Schneckenradhersteller ein Tragbild anstrebt, dass zirka 60 bis 80% der tatsächlichen Schneckenradflanke bedeckt.One Worm gear consists of a worm and a worm wheel. The life of a worm gear is crucial to the Lubricant supply between the two toothed bodies as well their contact pattern determines. When turning the worm and worm wheel it comes to a slight wear on the worm wheel. This visible wear zone is called a contact pattern. It marks all points of contact between worm and worm wheel on the worm wheel flank. One Contact pattern can be also produce by dousing on the worm edges applying and subsequently Snail and worm wheel can be combed with each other. The screw transmits sponge paste on the worm wheel and thus also marks the areas in which the worm and Schneckenradflanke touch. There the spotting paste has a certain thickness, the screw also transfers sponge paste, if the distance between worm and worm wheel flank some Micrometer is. The spotting paste is so deceptive always a slightly larger contact pattern before, than actually is available. Usually It can be assumed that a worm wheel manufacturer has a contact pattern aims at that approximately 60 to 80% of the actual Schneckenradflanke covered.

Ein Tragbild von 100% lässt sich nur erzeugen, wenn die Schneckenradfräsergeometrie identisch mit der Schneckengeometrie ist. Wird ein derartiger Fräser stumpf, muss er nachgeschliffen werden. Bei den hier betrachteten radial hinterarbeiteten Fräsern führt ein Nachschliff zu einer Fräser-Außendurchmesseränderung. Die Fräsergeometrie weicht damit leicht von der Schneckengeometrie ab, und es kommt zu einer Tragbildverkleinerung.One Wear pattern of 100% leaves Only generate if the Schneckenradfräsergeometrie identical to the Screw geometry is. If such a cutter is dull, it must be reground become. The radially undercut cutters considered here introduce a Re-grinding to a cutter outer diameter change. The cutter geometry thus deviates slightly from the screw geometry, and it comes to a Tragbildverkleinerung.

Per Definition hat ein Fräser seinen Nennzustand, wenn er soweit abgeschliffen ist, dass sein Mittenkreisdurchmesser gleich dem Mittenkreisdurchmesser der Getriebeschnecke ist. Im Neuzustand weist der Fräser einen größeren Mittenkreisdurchmesser als die Schnecke auf. Dementsprechend ist auch der Außendurchmesser des Fräsers im Neuzustand größer als im Nennzustand. Die nach einem oder mehreren Nachschliffen vorliegende Fräsergeometrie wird als Fräsergeometrie in einem Abschliffzustand bezeichnet. Um die Kosten für den Fräser in Grenzen zu halten, müssen die Fräser möglichst oft nachschleifbar sein. Damit wird deutlich, dass ein 100prozentiges Tragbild mit radial hinterarbeiteten Fräsern zu vernünftigen Kosten nicht erreichbar ist. Ein gutes Tragbild ist somit stets ein Kompromiss. Es überdeckt 60 bis 80% der Radflanke und lässt sich in der Serienproduktion nur sicher erreichen, indem man den Fräsprozess für einen definierten Abschliffzustand des Fräsers simuliert und daraus die für den realen Fräsprozess benötigten Maschineneinstelldaten ermittelt.By Definition has a router its nominal state, if it is ground down to that extent Center circle diameter equal to the center circle diameter of the worm gear is. When new, the cutter points a larger center circle diameter as the snail up. Accordingly, the outer diameter is of the milling cutter when new, greater than in nominal condition. The present after one or more regression cutter geometry is called cutter geometry designated in a Abschliffzustand. To limit the cost of the cutter to hold the cutters preferably often be regrindable. This makes it clear that a 100 percent Contact pattern with radially back-worked cutters to reasonable Cost is not achievable. A good contact pattern is thus always a compromise. It covers 60 to 80% of the wheel flank and leaves Only in the series production can safely reach by the milling process for one defined state of the milling cutter simulated and from the for the real milling process required Machine setting data determined.

Allgemein unterscheidet man beim Verzahnen von Schneckenrädern zwei Arbeitsverfahren. Das Radialfräsen und das Tangentialfräsen. Es soll hier ausschließlich auf das Radialfräsen eingegangen werden. Bei diesem Verfahren wird der Schneckenradwälzfräser radial zum Werkstück zugestellt, bis er die volle Frästiefe und damit den Soll-Achsabstand erreicht hat. In dieser End-Stellung muss das Schneckenrad noch mindestens eine volle Umdrehung machen, damit der Wälzfräser alle Zahnlücken am Umfang des Schneckenrades gleichmäßig ausfräsen kann [Pfauter, H.: Pfauter-Wälzfräsen Teil 1: Verfahren, Maschinen, Werkzeuge, Anwendungstechnik, Wechselräder, Springerverlag, 2. Auflage, Berlin, Heidelberg, New York, 1976, S.494, 495].Generally a distinction is made between two working methods when meshing worm wheels. Radial milling and tangential milling. It should be here exclusively on the radial milling To be received. In this method, the Schneckenradwälzfräser is radial to the workpiece Delivered until he has the full depth of cut and so that the target center distance has been reached. In this end position the worm wheel has to make at least one complete turn, so that the hob all gullets [Pfauter, H .: Pfauter-Wälzfräsen Part 1: Processes, machines, tools, application technology, change wheels, Springerverlag, 2nd edition, Berlin, Heidelberg, New York, 1976, p.494, 495].

Man ist bestrebt, dass das Tragbild an der Schneckenradflanke einen gleichmäßig breiten Streifen ohne Unterbrechung darstellt. Das Tragbild soll die Schneckenradflanke mittig bis nahe an den Kopf- und Fußzylinder und etwa 2/3 der Zahnbreite ohne Unterbrechung bedecken [Pfauter, H., s.o., 5.509]. Es wird nicht die volle Zahnbreite angestrebt, da sonst keine ausreichende Schmiermittelversorgung gewährleistet ist. Unter Last verschiebt sich das Tragbild in Richtung der Einlaufseite. Um weiterhin eine Schmiermittelversorgung von der Einlaufseite hin zur Auslaufseite zu gewährleisten, positioniert man das Tragbild ohne Last auslaufseitig.you is anxious that the contact pattern on the Schneckenradflanke a evenly spaced Strip without interruption represents. The contact pattern should be the Schneckenradflanke middle to near the head and foot cylinder and about 2/3 of the Tooth width without interruption cover [Pfauter, H., supra, 5.509]. It is not the full tooth width sought, otherwise no adequate Lubricant supply guaranteed is. Under load, the contact pattern shifts in the direction of the inlet side. To continue a lubricant supply from the inlet side to ensure the outlet side one positions the contact pattern on the outlet side without load.

Im Folgenden sollen kurz die heutigen, in der Praxis angewandten Methoden zur Herstellung von Schneckengetrieben mit günstigen Tragbildern aufgezeigt werden.in the The following briefly describe today's methods used in practice for the production of worm gears with favorable wraparound patterns shown become.

Die Geometriegrößen von Fräser und Getriebeschnecke sollten im Wesentlichen übereinstimmen. Kleine Unterschiede der Grundgrößen von Fräser und Schnecke, wie Unterschiede der Moduln, Eingriffswinkel und Zahnflanken (Höhenballigkeit), bieten eine Reihe von Möglichkeiten ein gewünschtes Tragbild zu erzeugen. Durch eine Verkleinerung des Fräsermoduls um zirka 0,05–0,25% erzielt man ein Tragbild einer bestimmten Breitenausdehnung auf der Schneckenradflanke. Je nach Größe der Modulverkleinerung kann man ein Tragbild gezielter Länge längs der Radbreite erreichen. Der Eingriffswinkel am Fräser kann ebenfalls minimal vergrößert oder verkleinert werden. Hier können Anpassungen in einer Größenordnung von bis zu ±3% liegen. Man erzielt damit eine Verschiebung des Tragbildes in Zahnhöhenrichtung. Wie früher beschrieben, soll das Tragbild bis nahe an den Kopf- und Fußzylinder reichen. Ein gezielter Abstand zum Kopf- und Fußzylinder ist in erster Linie durch eine Höhenballigkeit der Schnecke oder durch eine entsprechende Flankenrücknahme am Fräser zu realisieren. Eine weitere Möglichkeit, die Lage des Tragbildes zu beeinflussen, bietet der Fräser-Schwenkwinkel. Dazu wird die Längsachse des Fräsers um einen Winkel gegenüber der Stirnschnittebene des Schneckenrades geschwenkt. Je nach Schwenkrichtung kann das Tragbild nach links oder rechts in Zahnbreitenrichtung verlagert werden. Der Forderung, das Tragbild auslaufseitig auszubilden, kann man somit gerecht werden. Je nach Flankenform der Schnecke, führen auch geringe Veränderungen des Achsabstandes beim Fräsen zu Tragbildverlagerungen, so dass auch Achsabstandsänderungen zur Tragbildoptimierung nutzbar sind.The Geometry sizes of milling cutter and worm gear should be substantially the same. Small differences the basic quantities of milling cutter and worm, such as differences in moduli, pressure angles and tooth flanks (Crowning), offer a number of possibilities a desired one To create a contact pattern. By reducing the size of the router module by about 0.05-0.25% one achieves a contact pattern of a certain width extension the Schneckenradflanke. Depending on the size of the module reduction can you get a contact pattern of targeted length along the Reach wheel width. The pressure angle on the cutter can also be minimally increased or be downsized. here we can Adjustments on a scale up to ± 3% lie. This achieves a shift of the contact pattern in the tooth height direction. Like in old times described, the contact pattern is to close to the head and foot cylinder pass. A targeted distance to the head and foot cylinder is in the first place by a high altitude crown the worm or by a corresponding flank return at the router to realize. One more way, the position of the contact pattern can be influenced by the cutter swivel angle. This is the longitudinal axis of the milling cutter at an angle pivoted the end sectional plane of the worm wheel. Depending on the swivel direction The contact pattern can be left or right in the tooth width direction be relocated. The requirement to design the contact pattern on the outlet side, so you can live up to it. Depending on the flank shape of the screw, to lead even minor changes the axial distance during milling to contact pattern displacements, so that also changes the axle distance can be used for support image optimization.

Fräsergrößen, wie der Modul, der Eingriffswinkel und die Flankenform, legt man bei der Fräserkonstruktion optimal fest. Größen, wie der Fräser-Schwenkwinkel und der Achsabstand beim Fräsen, lassen sich auch beim späteren Fräsprozess noch optimieren.Cutter sizes, like the modulus, the pressure angle and the flank shape are added the cutter design optimally firm. Sizes, like the router swivel angle and the axial distance during milling, can be synonymous with the later milling process still optimize.

Trotz der angesprochenen Kompensationsmaßnahmen ändert sich die Lage und die Größe des Tragbildes zwischen Schnecke und Schneckenrad mit dem Abschliffzustand des Fräsers. Ein konstantes Tragbild lässt sich also nicht für alle Abschliffzustände des Fräsers erreichen. Um einen gleichmäßigen, ruhigen und verschleißarmen Lauf des Schneckentriebes bei Serienproduktion zu erzielen, muss jedoch ein gewünschtes Tragbild bei allen Abschliffzuständen des Wälzfräsers zumindest näherungsweise erzeugt werden können. Ändert sich die Lage und/oder die Größe des Tragbildes in Abhängigkeit vom momentanen Abschliffzustand des Fräsers sehr stark, so weisen die Schneckentriebe einer Serie unterschiedliche Tragbilder auf. Unruhiger Lauf des Getriebes und eventuell sogar Fresserscheinungen sowie übermäßige Pittingbildung können die Folge sein und den Schneckentrieb schnell zerstören.In spite of The above compensatory measures change the situation and the Size of the contact pattern between worm and worm wheel with the state of grinding of the Cutter. A constant contact pattern leaves So not for all sanding conditions of the milling cutter to reach. To have a steady, quiet and wear-resistant Run the worm drive in series production to achieve but a desired contact pattern in all grinding conditions of the hob at least approximately can be generated. Changes the location and / or the size of the contact pattern dependent on from the current Abschliffzustand the router very strong, so wise the worm gears of a series have different contact patterns. Unsteady running of the gearbox and possibly even galling sensation as well as excessive pitting can to be the result and to destroy the worm drive quickly.

Im Neuzustand ist der Außendurchmesser des Fräsers um einen definierten Betrag größer als der Außendurchmesser im Nennzustand. Der Fräser weist im Neuzustand also ein Übermaß auf. Je kleiner der Steigungswinkel ist, umso größer ist das mögliche Übermaß des Fräsers im Neuzustand. Das Erreichen eines annähernd konstanten Tragbildes über alle Abschliffzustände des Fräsers hängt stark vom gewählten Übermaß ab. Außerdem legt das Übermaß des Fräsers im Neuzustand die Zahl der möglichen Nachschliffzustände und damit die Standzeit fest.in the New condition is the outer diameter of the milling cutter by a defined amount greater than the outside diameter in nominal condition. The router has a surplus when new. ever smaller is the pitch angle, the larger is the possible oversize of the cutter in the When new. The achievement of an approximately constant contact pattern over all Abschliffzustände of the milling cutter depends strongly from the selected excess. Also sets the excess of the cutter in the New condition the number of possible Nachschliffzustände and thus the service life.

Stand der Technik:State of the art:

Aufgrund von Erfahrungswerten aus der Praxis wird vom Abschleifen des Fräsers unter seinen Nennzustand abgeraten [Lutz, Michael: Methoden zur rechnerischen Ermittlung und Optimierung von Tragbildern an Schneckengetrieben, Dissertation TU München 05.2000, S.25]. In diesem Zustand weist der Fräser ein Untermaß auf, und die gefertigten Schneckenräder neigen zu verstärktem Kantentragen.by virtue of experience from experience is from the grinding of the router under discouraged his nominal state [Lutz, Michael: Methods for arithmetic Determination and optimization of contact patterns on worm gears, Dissertation TU Munich 05.2000, p.25]. In this state, the cutter has an undersize, and the manufactured worm wheels tend to be reinforced Edge support.

Ein Verfahren, dass einen Fräser mit Untermaß dennoch einsetzt, ist aus US 3 785 244 bekannt, hat sich aber bislang in der Praxis nicht durchgesetzt. Der Fräser führt bei diesem Verfahren mehrere Zusatzbewegungen aus und versucht so den kleineren Außendurchmesser des Fräsers gegenüber seinem Nenn-Außendurchmesser zu kompensieren . Der Fräser bewegt sich dabei auf einer Bahn um die virtuelle Schneckenachse. In diesem Zusammenhang ist unter der virtuellen Schneckenachse die Achse der Getriebeschnecke in Einbaulage zu verstehen. Zusätzlich führt der Fräser eine Relativbewegung in Richtung der virtuellen Schneckenachse aus. Der Fräser wird durch diese zusätzlichen Bewegungen während des Fräsprozesses künstlich auf seinen Außendurchmesser im Nennzustand vergrößert. Das Verfahren erreicht durch diese künstliche Vergrößerung, dass der Fräser mit Untermaß über die gesamte Radbreite des Schneckenrades verfahren werden kann. Der Fräser kann dadurch länger eingesetzt werden. Verfahrensanweisungen, wie die Festlegung von Zustellbeträgen und die Koordination der einzelnen Bewegungen zueinander erfolgt, damit ein konstantes Tragbild auch über alle Abschliffzustände des Fräsers mit Untermaß erreicht wird, dass mit denen, erzeugt durch einen Fräser mit Übermaß vergleichbar ist, erschliessen sich aus dieser Druckschrift nicht.A method that still uses a undersized cutter is off US 3,785,244 known, but so far has not prevailed in practice. The cutter performs several additional movements in this process and thus tries to compensate for the smaller outer diameter of the cutter compared to its nominal outside diameter. The cutter moves on a path around the virtual screw axis. In this context, the virtual worm axis is to be understood as the axis of the worm gear in the installed position. In addition, the cutter performs a relative movement in the direction of the virtual screw axis. The cutter is artificially increased to its outer diameter in the nominal state by these additional movements during the milling process. The method achieved by this artificial enlargement, that the cutter can be moved with undersize over the entire wheel width of the worm wheel. The cutter can be used longer. Procedural instructions, such as the determination of delivery amounts and the coordination of the individual movements to each other, so that a constant contact pattern over all Abschliffzustände the cutter is achieved with undersize that is similar to those generated by a cutter with oversize, not accessible from this document ,

Und aus JP 62009818 A (Abstract) geht ein Verfahren zum Fräsverzahnen eines Schneckenrades mit einem übermaßigen Fräser hervor, bei dem zur Kompensation lediglich eine Änderung des radialen Abstandes und des Schwenkwinkels vorgeschlagen wird, mithin ohne Berücksichtigung einer Eingriffswinkelkorrektur, mit dem somit nahezu konstante Tragbilder nicht erzielt werden können.And from JP 62009818 A (Abstract) shows a method for Fräsverzahnen a worm wheel with an oversized router out, in which only a change in the radial distance and the pivot angle is proposed for compensation, thus without consideration of a pressure angle correction, thus almost constant contact images can not be achieved.

Ändert sich der Außendurchmesser des Fräsers mit einem Über- oder Untermaß gegenüber seinem Nenn-Außendurchmesser, so wandert das erzeugte Tragbild in Zahnhöhenrichtung. Eine Optimierung des Tragbildes in Zahnhöhenrichtung lässt sich durch eine Anpassung des Eingriffswinkels am Fräser erreichen. Diese Anpassung ist in Abhängigkeit vom momentanen Abschliffzustand festzulegen.Changes the outside diameter of the milling cutter with an over- or undersize compared to its nominal outer diameter, so the generated contact pattern moves in tooth height direction. An optimization of the contact pattern in tooth height direction let yourself reach by adjusting the pressure angle on the cutter. This adaptation is dependent From the current Abschliffzustand determine.

Möglichkeiten den Eingriffswinkel am Fräser mit jedem Abschliffzustand zu verändern sind bekannt. So beinhaltet beispielsweise DE 4416207 A1 ein Verfahren, das für das Nachschleifen einer Spanfläche am Fräser einen optimalen Bearbeitungsparameter bestimmt. Hierbei wird die Spanbrust des Fräsers unterschiedlich angeschliffen, so dass ein optimaler Spanflächenabstand bestimmt wird. Mit Änderung des Spanflächenabstandes wird auch der momentane Eingriffswinkel verändert.Possibilities to change the pressure angle on the cutter with each Abschliffzustand are known. For example, this includes DE 4416207 A1 a method that determines an optimal machining parameter for regrinding a rake face on the mill. Here, the cutting edge of the milling cutter is ground differently, so that an optimum rake face spacing is determined. With change of the clamping surface distance also the momentary pressure angle is changed.

Eine weitere Möglichkeit, annähernd konstante Tragbilder über alle Abschliffzustände des Fräsers zu erreichen, wird durch die Verwendung von tangential hinterarbeiteten Fräsern erreicht. In allen Nachschliffzuständen bleiben die Flankenform und der Mittenkreisdurchmesser erhalten. Verändert wird jedoch die Zahndicke. Bei der Schneckenradfertigung erzeugt der Fräser zunächst eine komplette Zahnlücke. Anschließend wird der Fräser axial verfahren, bis er die gewünschte Lückenbreite voll ausgefräst hat. Damit wird die Fräszeit erhöht. Außerdem sind derartige Fräser teurer als radial hinterarbeitete Fräser. Diese Art von Fräsern wird in der Praxis selten eingesetzt. Sie stellen daher für die radial hinterarbeiteten Fräser keine nennenswerte Konkurrenz dar.A another possibility nearly constant wearing patterns over all sanding conditions of the milling cutter Achieve is tangentially backed by the use of tangential cutters reached. In all regrind conditions the flank form remains and the center circle diameter. However, the tooth thickness is changed. In the case of worm wheel production, the milling cutter first generates a complete tooth gap. Subsequently, the milling cutter move axially until it reaches the desired gap width fully milled out Has. This will be the milling time elevated. Furthermore are such cutters more expensive than radially machined cutters. This kind of milling cutters will seldom used in practice. They therefore represent for the radial backrounded router no significant competition dar.

Technische Problemstellung:Technical problem:

Ausgehend von den aufgezeigten Problemen im Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Wälzfräsen von Schneckenrädern anzugeben, mit dem nahezu konstante Tragbilder zwischen Schnecke und Schneckenrad über alle Abschliffzustände des radial hinterarbeiteten, über- bzw. untermaßigen Schneckenradfräsers realisierbar sind bzw. die Vergrößerung des Nutzungsbereiches des Fräsers für die Erzeugung üblicher Tragbilder erzielbar ist.outgoing Of the problems in the prior art, the invention is the invention the object of providing a method for hobbing worm wheels, with the almost constant contact pattern between worm and worm wheel over all Abschliffzustände of the radially back-processed, over- or undersize Schneckenradfräsers can be realized or the enlargement of the Usage range of the milling cutter for the Generation of usual Wear pattern is achievable.

Tragbilder sollen hier als nahezu konstant gelten, wenn sie im Wesentlichen die gleiche Größe und die gleiche Lage aufweisen.contact patterns should be considered almost constant here, if they are essentially the same size and the same To have location.

Mit den Verfahren nach den geltenden Patentansprüchen 1 oder 2 beinhaltend Merkmale zur zusammenhängenden, quantitativen Auslegung und genauen Abstimmung der Korrekturmaßnahmen ist diese Aufgabe für über- bzw. untermaßige Fräser vollständig gelöst.

  • – In Abhängigkeit vom momentanen Abschliffzustand des Fräsers mit Übermaß wird ein entsprechend modifizierter Eingriffswinkel am Fräser vorgesehen und der Fräser fräst das Rad mit einem entsprechend korrigiertem Achsabstand zur Radachse, wobei der Fräser eine radiale Zustellbewegung ausführt. Entscheidend hierbei ist, dass der Fräser-Schwenkwinkel, die Eingriffswinkelmodifikation und die Anpassung des Achsabstandes auf die Verzahnung und auf den momentanen Abschliffzustand des Fräsers abgestimmt sind, so dass das gewünschte Soll-Tragbild erreicht wird, wofür alle Beträge von Korrekturmaßnahmen zur Konstanthaltung des Tragbildes mit Hilfe von funktionalen Zusammenhängen quantitativ bestimmbar sind.
  • – In Abhängigkeit vom momentanen Abschliffzustand des Fräsers mit Untermaß wird ein modifizierter Eingriffswinkel am Fräser vorgesehen und der Fräser fährt zusätzlich auf Bahnen relativ zum Schneckenrad. Entscheidend hierbei ist, dass der Fräser-Schwenkwinkel, die Eingriffswinkelmodifikation und die zusätzlichen Bewegungen des Fräsers auf Bahnen auf die Verzahnung und auf den momentanen Abschliffzustand des Fräsers abgestimmt sind, so dass das gewünschte Soll-Tragbild erreicht wird, wofür alle Beträge von Korrekturmaßnahmen zur Konstanthaltung des Tragbildes mit Hilfe von funktionalen Zusammenhängen quantitativ bestimmbar sind.
With the method according to the valid patent claims 1 or 2 including features for the coherent, quantitative interpretation and exact coordination of the corrective measures, this task is completely solved for oversized or undersized milling cutters.
  • - Depending on the current Abschliffzustand the milling cutter with excess a correspondingly modified pressure angle is provided on the cutter and the cutter mills the wheel with a correspondingly corrected center distance to the wheel axle, wherein the cutter performs a radial feed movement. The decisive factor here is that the milling cutter pivot angle, the pressure angle modification and the adjustment of the axial distance are matched to the toothing and the current Abschliffzustand the milling cutter, so that the desired target contact pattern is achieved, for which all amounts of corrective measures to keep constant the contact pattern Help of functional relationships are quantifiable.
  • - Depending on the current Abschliffzustand the cutter with undersize a modified pressure angle is provided on the cutter and the cutter also moves on tracks relative to the worm wheel. Decisive here is that the milling cutter pivot angle, the pressure angle modification and the additional movements of the milling cutter are tuned to tracks on the teeth and the current Abschliffzustand the milling cutter, so that the desired target contact pattern is achieved, for which all amounts of corrective measures to keep constant of the contact pattern can be determined quantitatively by means of functional relationships.

Mit der neuen Vorgehensweise kann man ein Nenn-Tragbild über alle Abschliffzustände des Fräsers konstant halten. Alle Beträge von Korrekturmaßnahmen zur Konstanthaltung des Tragbildes sind nun mit Hilfe von funktionalen Zusammenhängen zu bestimmen. Es stehen Funktionen sowohl für einen Fräser mit Übermaß, als auch für einen Fräser mit Untermaß zur Verfügung.With The new approach can be a nominal contact pattern over all Abschliffzustände the milling cutter constant hold. All amounts corrective action to keep constant the contact pattern are now using functional cohere to determine. There are functions for both a cutter with oversize and for one milling cutter with undersize to Available.

So erzielt man mit der Erfindung konstante Tragbilder vom Neuzustand des Fräsers mit Übermaß, bis hin zu einem endgültigen Abschliffzustand des Fräsers mit einem Untermaß bei somit vergrößerter Gebrauchsdauer. Ein gleichmäßiger, ruhiger und verschleißarmer Lauf des Schneckentriebes mit größeren übertragbaren Drehmomenten in der Serienproduktion kann somit erreicht werden. Überlastungen des Schneckentriebes in der ersten Betriebsphase durch ungünstige Tragbilder lassen sich vermeiden. Einer unterschiedlichen Entwicklung der Tragbilder im Betrieb aufgrund der unterschiedlichen Anfangstragbilder kann vorgebeugt werden. Der Montageaufwand zur Einstellung des Anfangstragbildes wird minimiert oder völlig überflüssig. Entscheidend für die Konstanthaltung der Tragbilder ist, dass die aufgezeigten Maßnahmen in Kombination und abgestimmt erfolgen.So achieved with the invention constant contact images of new condition of the milling cutter with oversize, all the way up to a final Abschliffzustand of the milling cutter with an undersize at thus increased service life. A steady, calmer and wear-resistant Run the worm drive with larger transferable torques in series production can thus be achieved. overloads of the worm drive in the first phase of operation due to unfavorable contact patterns can be avoided. A different evolution of the wearing patterns in operation due to the different initial strands can be prevented. The installation effort for setting the beginning of the stretcher image is minimized or completely unnecessary. critical for the Keeping constant the wearing patterns is that the indicated measures in combination and coordinated.

Ein optimales Tragbild über alle Abschliffzustände des Fräsers macht auch die bisherige Notwendigkeit der Verwendung eines einlauffähigen Werkstoffes, wie teurer Bronze, überflüssig. Eine Substitution der bisherigen Radwerkstoffe durch beispielsweise Stahl würde den Einsatzbereich von Schneckengetrieben deutlich erweitern. Stahlräder wurden in der Vergangenheit nicht verwendet, da zu kleine Tragbilder Schäden wie Fressen verursachen. Bei der gezielten Fertigung eines konstanten Tragbildes kann speziell auf die Anforderungen der Werkstoffpaarung eingegangen werden. Die Möglichkeit, die konstanten Tragbilder in Serie zu fertigen, lässt neue Werkstoffkombinationen somit an Bedeutung gewinnen.One optimal contact pattern over all sanding conditions of the milling cutter also makes the previous need to use an enterable material, like expensive bronze, superfluous. A Substitution of the previous wheel materials by, for example, steel would the Significantly expand the field of application of worm gears. Steel wheels were not used in the past, because too small wearing patterns damage like Cause eating. In the targeted production of a constant Contact pattern can be customized to the requirements of material pairing To be received. The possibility, producing the constant wearing patterns in series leaves new ones Material combinations thus gain in importance.

Alle Maßnahmen zur Lösung der oben genannten Aufgabenstellung sind mit heutigen fertigungstechnischen Anlagen realisierbar. CNC-Fräsmaschinen mit bis zu sechs gesteuerten Achsen können ohne große zeitliche Einbußen Schneckenräder nach der oben beschriebenen Weise fertigen. Die Korrektur des Eingriffswinkels am Fräser in Abhängigkeit vom Abschliffzustand ist ebenfalls kein Mehraufwand. Vorhandene CNC-Fräserschleifmaschinen werden den gestellten Anforderungen gerecht.All activities to the solution The above task is with today's manufacturing technology Plants can be realized. CNC milling machines with up to six controlled axes can be without much time losses worm gears finished in the manner described above. The correction of the pressure angle at the router dependent on The sanding condition is also no additional effort. Existing CNC router grinders meet the requirements.

Ausführungsbeispielbeschreibung:Embodiment Description:

Für einen gegebenen Schneckenradfräser ist ein ideales, den Einsatzbedingungen des Schneckentriebes angepasstes Nenn-Tragbild im Nennzustand zu definieren. Das Tragbild kann hierbei Einflussparameter, wie Einbaufehler und Lastzustände, berücksichtigen. Im Nennzustand entsprechen die individuell festgelegten Geometriedaten des Fräsers im Wesentlichen denen der Getriebeschnecke. Kleine geometrische Unterschiede zwischen Fräser und Getriebeschnecke, wie sie eingangs beschrieben wurden, sind festzulegen. Vergrößert man den Außendurchmesser und den Mittenkreisdurchmesser des Fräsers um ein Übermaß, erhält man den Mitten- und den Außendurchmesser im Fräser-Neuzustand. Das Übermaß wird so festgelegt, dass der Fräser im Neuzustand und auch in allen Abschliffzuständen bis zum Nennzustand konstante Schneckenradflanken produziert, so dass sich beim Kämmen mit der Schnecke auch konstante Tragbilder ergeben.

  • – Ist der Außendurchmesser des Fräsers größer als der Nenn-Außendurchmesser, lässt sich ein annähernd konstantes Tragbild erreichen, indem man den Achsabstand beim Fräsen und auch gleichzeitig den Schwenkwinkel gegenüber dem Nenn-Schwenkwinkel vergrößert. Eine weitere Optimierung hinsichtlich Achsabstand und Schwenkwinkel ist im Rahmen einer Simulation des Fräsprozesses denkbar. Ist der Fräser-Außendurchmesser größer als der Nenn-Außendurchmesser, gilt für den Schwenkwinkel die folgende Beziehung (1).
For a given worm wheel milling cutter, an ideal nominal contact pattern adapted to the operating conditions of the worm gear must be defined. The contact pattern can take into account influencing parameters such as installation errors and load conditions. In the nominal state, the individually defined geometric data of the milling cutter essentially correspond to those of the worm gear. Small geometric differences between cutter and worm gear, as described above, are to be determined. If the outside diameter and the center circle diameter of the milling cutter are increased by an excess, the center and outside diameters are obtained in the milled cutter condition. The oversize is determined in such a way that the cutter produces constant worm wheel flanks when new and also in all cut-off conditions up to the nominal state, so that even contact patterns are formed when meshing with the worm.
  • - If the outer diameter of the milling cutter is larger than the nominal outer diameter, an approximately constant contact pattern can be achieved by increasing the axial distance during milling and at the same time increasing the swivel angle compared to the nominal swivel angle. Further optimization with regard to axial spacing and swivel angle is conceivable within the scope of a simulation of the milling process. If the cutter outer diameter is larger than the rated outer diameter, the following relationship applies to the swing angle (1).

Figure 00090001
Figure 00090001

Der Faktor LyraFak+ soll dabei, je nach Geometrieausbildung des Fräsers, über alle Abschliffzustände des Fräsers mit Übermaß einen konstanten Wert annehmen. Y+ gibt den zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisvergrößerung an. γm0 ist der zum momentanen Abschliffzustand gehörende Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers. Lyran ist der Schwenkwinkel im Nennzustand. Er wird bei der Optimierung des Tragbildes im Fräser-Nennzustand festgelegt.Depending on the geometry of the milling cutter, the factor LyraFak + should assume a constant value over all grinding conditions of the milling cutter with oversize. Y + indicates the percentage of mid-scale magnification associated with the current trim state. γ m0 is the helix angle at the center circle of the milling cutter belonging to the current grinding state. Lyra n is the tilt angle in the nominal state. It is determined when optimizing the contact pattern in the milling cutter nominal state.

Um das Tragbild in Zahnhöhenrichtung zu optimieren, ist der Fräsereingriffswinkel in Abhängigkeit vom Abschliffzustand zu ändern. Dies geschieht beispielsweise durch eine kontinuierliche Zustellbewegung des Schleifwerkzeuges während des Fräserherstellungsprozesses. Die Rotationsachse des Schleifkörpers wird dabei kontinuierlich verkippt und erzeugt so einen sich verändernden Eingriffswinkel. Ebenso denkbar ist ein Verfahren, bei dem die Spanbrustfläche durch gezieltes Anschleifen verändert wird und so den Eingriffswinkel des Fräsers beeinflusst. Durch diese Veränderung des Eingriffswinkels gegenüber dem Nenn-Eingriffswinkel lässt sich in Abhängigkeit vom Abschliffzustand das Tragbild in Zahnhöhenrichtung zusätzlich anpassen. Gleichung (2) liefert für einen Fräser mit Übermaß den veränderlichen Fräsereingriffswinkel in Abhängigkeit vom Abschliffzustand.

Figure 00100001
α0n ist hierbei der Eingriffswinkel des Fräsers im Nennzustand. αFak+ soll dabei, je nach Geometrieausbildung des Fräsers, über alle Abschliffzustände des Fräsers mit Übermaß einen konstanten Wert annehmen. γm0 ist der zum momentanen Abschliffzustand gehörende Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers. Y+ gibt den zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisvergrößerung an.

  • – Ist der Außendurchmesser des Fräsers kleiner als der Nenn-Außendurchmesser, bewegt man den Fräser auf einer Bahn um die virtuelle Schneckenachse, um die Standzeit des Fräsers zu vergrößern und ein mögliches Kantentragen zu vermeiden. Diese Maßnahme wirkt wie eine künstliche Vergrößerung des Fräsers auf seinen Nenn-Außendurchmesser.
In order to optimize the contact pattern in the direction of the tooth height, the milling engagement angle must be changed depending on the state of the ground. This happens, for example, by a continuous feed movement of the grinding tool during the milling cutter manufacturing process. The axis of rotation of the grinding wheel is thereby continuously tilted and thus generates a changing pressure angle. Also conceivable is a method in which the chip surface is changed by targeted grinding and thus influences the pressure angle of the milling cutter. As a result of this change in the pressure angle relative to the nominal pressure angle, the contact pattern in the tooth height direction can additionally be adapted in dependence on the state of the ground sen. Equation (2) provides for a milled cutter the variable cutter engagement angle as a function of the cut-off condition.
Figure 00100001
α 0n here is the pressure angle of the milling cutter in the nominal state. Depending on the geometry of the milling cutter, αFak + should assume a constant value over all grinding conditions of the milling cutter with oversize. γ m0 is the helix angle at the center circle of the milling cutter belonging to the current grinding state. Y + indicates the percentage of mid-scale magnification associated with the current trim state.
  • - If the outside diameter of the cutter is smaller than the nominal outside diameter, move the cutter on a path around the virtual screw axis to increase the life of the cutter and to avoid possible edge bearing. This measure acts like an artificial enlargement of the milling cutter to its nominal outside diameter.

Den einfachsten Fall stellt die Führung der Fräserachse auf einer Kreisbahn um die virtuelle Schneckenachse dar. Der Radius der Kreisbahn kann dabei zum Beispiel der Differenz zwischen dem Mittenkreisradius im Nennzustand und dem Mittenkreisradius in einem bestimmten Abschliffzustand entsprechen. In diesem Beispiel folgt für den Radius der Kreisbahn Gleichung (3):

Figure 00110001
dm0n ist der Mittenkreisdurchmesser des Fräsers im Nennzustand. dm0 ist der zum momentanen Abschliffzustand gehörende Mittenkreisdurchmesser des Fräsers, vgl. hierzu Bild B1. Es gilt weiter die Bedingung: dm0n > dm0 (4) The simplest case is the guidance of the milling cutter axis on a circular path around the virtual screw axis. The radius of the circular path can correspond, for example, to the difference between the central circle radius in the nominal state and the central circle radius in a specific cut-off state. In this example, for the radius of the circular path, equation (3) follows:
Figure 00110001
d m0n is the center circle diameter of the mill in nominal condition. d m0 is the center circle diameter of the milling cutter belonging to the instantaneous grinding state, cf. Picture B1. The condition still applies: d m0n > d m0 (4)

Der Fräser ist zusätzlich in Richtung der virtuellen Schneckenachse zu verfahren, vgl. hierzu Bild B2. Hierzu wird der Fräser in Richtung seiner Achse in Abhängigkeit von der momentanen Position auf seiner Bahn um die virtuelle Schneckenachse um einen Betrag τ verschoben. Betrachtet man die Bahn der Fräserachse um die virtuelle Schneckenachse näherungsweise als eine Kreisbewegung auf dem Radius Rm, lässt sich der Betrag der Achszustellung nach Gleichung (5) ermitteln.

Figure 00110002
Rm ist der Radius der Kreisbahn. Er ergibt sich nach Gleichung (3) bei Erfüllung von Bedingung (4). Der überstrichene Kreisbogen wird durch den Radius Rm und den Winkel φi beschrieben. φi nimmt Werte aus dem Intervall [φmin; φmax] an. Die den Kreisbogen festlegenden Begrenzungswinkel φmin und φmax sollten so gewählt werden, dass der momentane Außendurchmesser den Nenn-Außendurchmesser des Fräsers annähernd über der gesamten Radbreite tangential überstreicht. mx ist der Axialmodul der Getriebeschnecke. z0 ist die Gangzahl des Fräsers. dm0n ist der Mittenkreisdurchmesser des Fräsers im Nennzustand. Der Faktor τFak berücksichtigt die Ausdehnung des Tragbildes und nimmt über alle Abschliffzustände des Fräsers mit Untermaß einen konstanten Wert an.The milling cutter must also be moved in the direction of the virtual worm axis, cf. see picture B2. For this purpose, the milling cutter is displaced in the direction of its axis as a function of the instantaneous position on its path around the virtual screw axis by an amount τ. Looking at the path of the cutter axis about the virtual screw axis approximately as a circular motion on the radius R m , the amount of Achszustellung can be determined according to equation (5).
Figure 00110002
R m is the radius of the circular path. It results according to equation (3) when satisfying condition (4). The swept circular arc is described by the radius R m and the angle φ i . φ i takes values from the interval [φ min ; φ max ]. The limiting angles φ min and φ max defining the circular arc should be selected such that the instantaneous outer diameter sweeps tangentially over the nominal outer diameter of the milling cutter approximately over the entire wheel width. m x is the axial modulus of the worm gear. z 0 is the number of turns of the milling cutter. d m0n is the center circle diameter of the mill in nominal condition. The τFak factor takes into account the expansion of the contact pattern and assumes a constant value over all the grinding conditions of the undersize milling cutter.

Ist die Form und die Größe des Nenn-Tragbildes durch die zusätzliche Verfahrbewegung auf der Bahn um die virtuelle Schneckenachse und durch die axiale Bewegung in Richtung der virtuellen Schneckenachse erreicht, so ist die Lage des Tragbildes auf der Schneckenradflanke noch nicht fixiert. In Zahnbreitenrichtung ist hierzu eine entsprechende Anpassung durch einen Fräser-Schwenkwinkel vorzunehmen, wie sie schon bekannt ist. Neben der Lage des Tragbildes in Breitenrichtung kann mit der Gleichung (6) auch die Größe geringfügig anpasst werden.is the shape and size of the nominal contact pattern through the additional Movement on the path around the virtual screw axis and achieved by the axial movement in the direction of the virtual screw axis, so the position of the contact pattern on the Schneckenradflanke is not yet fixed. In Zahnbreitenrichtung this is a corresponding adjustment through a cutter swivel angle as already known. In addition to the location of the contact pattern in the width direction, the size can also be slightly adjusted with the equation (6) become.

Figure 00120001
Figure 00120001

Die Gleichung (6) beschreibt den Fräser-Schwenkwinkel für einen Fräser mit einem Untermaß. Der Schwenkwinkel wird gegenüber dem Schwenkwinkel im Nenn-Zustand des Fräsers reduziert. Der Faktor LyraFak– soll dabei, je nach Geometrieausbildung des Fräsers, über alle Abschliffzustände des Fräsers mit Untermaß einen konstanten Wert annehmen. Yred gibt den zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisreduzierung an. γm0n ist der Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers im Nennzustand. Lyran ist der Fräser-Schwenkwinkel im Nennzustand.Equation (6) describes the cutter swivel angle for an undersize cutter. The swivel angle is reduced compared to the swivel angle in the nominal state of the milling cutter. The factor LyraFak - should, depending on the geometry of the milling cutter, assume a constant value over all grinding conditions of the milling cutter with undersize. Y red indicates the percentage of mid-circuit reduction associated with the current cut-off state. γ m0n is the pitch angle at the center circle of the cutter in Nominal state. Lyra n is the mill tilt angle in the nominal state.

Im Sinne der Erfindung korrigiert eine Eingriffswinkelkorrektur am Fräser die Lage des Tragbildes in Zahnhöhenrichtung. Es handelt sich um eine Fräserflankenmodifikation. Der veränderliche Eingriffswinkel für den Fräser mit einem Untermaß kann nach Gleichung (7) berechnet werden:

Figure 00120002
α0n ist hierbei der Eingriffswinkel des Fräsers im Nennzustand. Der Faktor αFak– soll dabei, je nach Geometrieausbildung des Fräsers, über alle Abschliffzustände des Fräsers mit Untermaß einen konstanten Wert annehmen. γm0n ist der Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers im Nennzustand. z0 ist die Fräsergangzahl. Yred ist der zum momentanen Abschliffzustand gehörende prozentuale Betrag des Untermaßes bezogen auf den Nenn-Mittenkreisdurchmesser des Fräsers.For the purposes of the invention, an intervention angle correction on the milling cutter corrects the position of the contact pattern in the tooth height direction. It is a cutter flank modification. The variable pressure angle for the undersize bit can be calculated according to equation (7):
Figure 00120002
α 0n here is the pressure angle of the milling cutter in the nominal state. The factor αFak - is intended to, depending on the geometry configuration of the router, take over all Abschliffzustände the cutter with undersize a constant value. γ m0n is the pitch angle at the center circle of the milling cutter in nominal condition. z 0 is the number of millings. Y red is the percentage of undersize associated with the current cutoff condition relative to the nominal center circle diameter of the cutter.

Die praktische Durchführung des beschriebenen Fräsprozesses mit den Zusatzbewegungen lässt sich vorzugsweise wie folgt durchführen. Der Fräser wird radial zugestellt, bis seine Achse auf die Bahnkurve um die virtuelle Schneckenachse trifft. Zu diesem Zeitpunkt sind die Zahnlücken des Rades fast vollständig ausgefräst. Dementsprechend kann die Führung der Fräserachse auf einer Bahn um die virtuelle Schneckenachse und die gleichzeitige Bewegung des Fräsers in seiner Achsrichtung nun sehr schnell erfolgen, da nur noch wenig Material zu zerspanen ist. Die Zusatzbewegungen des Fräsers führen außerdem noch zu einer Glättung der Hüllschnittmarkierungen.The practical implementation the described milling process with the additional movements leaves preferably perform as follows. The router becomes radially delivered until its axis on the trajectory around the virtual Worm axis hits. At this time, the tooth spaces of the Rades almost completely milled. Accordingly, the leadership the cutter axis on a path around the virtual worm axis and the simultaneous Movement of the milling cutter now very fast in its axial direction, since only a little Material to be machined is. The additional movements of the milling cutter still lead to a smoothing of Hüllschnittmarkierungen.

Im Folgenden stellen zwei Beispiele die neue Vorgehensweise beim Radialwälzfräsen vor. Hierzu wird der Fertigungsprozess des Radialwälzfräsens numerisch simuliert. Die Simulation visualisiert die Tragbilder zwischen der Getriebeschnecke und der gefrästen Radflanke. Es werden unterschiedliche Abschliffzustände des Fräsers betrachtet. Bei den Beispielen handelt es sich um zwei Schneckenverzahnungen der Flankenform I (Evolvente). Die Schneckenverzahnungen weisen einen Steigungswinkel am Mittenkreis von zirka 12° (Verzahnung A) und 5° (Verzahnung B) auf. Die Verzahnungen A und B repräsentieren typische Verzahnungen für das Radialwälzfräsen.in the Below are two examples of the new approach to radial hobbing. For this purpose, the production process of radial hobbing is numerically simulated. The Simulation visualizes the contact patterns between the worm gear and the milled Wheel flank. There are different Abschliffzustände the mill considered. The examples are two worm gears the flank shape I (involute). The worm gears point a pitch angle at the center circle of about 12 ° (toothing A) and 5 ° (toothing B). The gears A and B represent typical gears for the Radialwälzfräsen.

Die Beispiele zeigen, dass mit kleineren Steigungswinkeln die betragsmäßige Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Über- bzw. des Untermaßes erhöht werden kann. Die Verzahnung mit einem Steigungswinkel von zirka 12° und einem Achsabstand von a = 100 mm entspricht der Referenz-Verzahnung für die Berechnungsformeln der Tragfähigkeit nach DIN 3996. Tafel 1 listet die Verzahnungsdaten der Verzahnung A auf.The Examples show that with smaller pitch angles the magnitude increase or Reduction of the oversize or undersize elevated can be. The toothing with a pitch angle of approximately 12 ° and An axial distance of a = 100 mm corresponds to the reference toothing for the Calculation formulas of carrying capacity according to DIN 3996. Table 1 lists the gear data of the toothing A up.

In einem ersten Schritt ist vorzugsweise die Festlegung eines Tragbildes für einen Fräser im Nennzustand vorgesehen. Alle weiteren Tragbilder stammen aus Tragbild-Simulationsberechnungen, bei denen dieser Fräser, allerdings mit vergrößertem und verkleinertem Außendurchmesser, als Basis dient. Tafel 2 listet die Fräserdaten für den Fräser im Nennzustand auf.In A first step is preferably the definition of a contact pattern for one milling cutter provided in nominal condition. All other contact images are from Tragbild simulation calculations in which this cutter, however with enlarged and reduced outside diameter, serves as a basis. Panel 2 lists the router data for the router in nominal condition.

Die Geometriedaten des Fräsers sind so gewählt, dass sie ein bestmögliches Tragbild für die Verzahnung A ergeben. Die Kriterien sind dem einleitenden Teil zu entnehmen. Der Eingriffswinkel αn0 ist hierbei etwas kleiner als der theoretisch geforderte Eingriffswinkel αn aus Tafel 1. Die Eingriffswinkelreduzierung entspricht einem Wert von 1%. Der Achsmodul des Fräsers ist um 0,15% reduziert. Dieser Wert ist aufgrund einer gewünschten Breitenausdehnung des Tragbildes gewählt. Die Gangzahl des Fräsers entspricht der Zähnezahl der Getriebeschnecke. Der Mittenkreisdurchmesser des Fräsers im Nennzustand ist gleich dem Mittenkreisdurchmesser der Getriebeschnecke. Es ergibt sich ein Steigungswinkel am Mittenkreis nach Tafel 2. Zur Einhaltung des Kopfspieles ist der Außendurchmesser des Fräsers im Nennzustand gegenüber dem Außendurchmesser der Getriebeschnecke vergrößert. Um der Forderung nach einem mittigen, die Radflanke nicht vollständig bedeckenden Tragbildes nachzukommen, ist der Fräser mit einer konkaven Höhenballigkeit von 60μm versehen. Die Fräserdaten im Nennzustand sind so gewählt, dass das Tragbild durch einen maximalen Abstand von 20μm über gut 75% der Radbreite zwischen der Getriebeschnecke und dem Schneckenrad in Größe und Lage charakterisiert ist.The geometric data of the milling cutter are chosen so that they give the best possible contact pattern for the toothing A. The criteria can be found in the introductory part. The pressure angle α n0 here is slightly smaller than the theoretically required pressure angle α n from Table 1. The pressure angle reduction corresponds to a value of 1%. The axis module of the milling cutter is reduced by 0.15%. This value is chosen due to a desired width extension of the contact pattern. The number of turns of the milling cutter corresponds to the number of teeth of the worm gear. The center circle diameter of the cutter in the nominal state is equal to the Mittenkreisdurchmesser the worm gear. This results in a pitch angle at the center circle to panel 2. To comply with the head clearance of the outer diameter of the milling cutter in the nominal state compared to the outer diameter of the worm gear is increased. In order to meet the demand for a central, not completely covering the wheel flank wearing pattern, the cutter is provided with a concave high crown of 60 microns. The milling data in the nominal state are selected so that the contact pattern is characterized by a maximum distance of 20 μm over more than 75% of the wheel width between the worm gear and the worm wheel in size and position.

Bild 3a–e zeigt alle Tragbilder, die sich bei Verwendung der Formeln (1) bis (7) in verschiedenen Abschliffzuständen ergeben. Man erkennt zunächst einmal die Umrisse des Schneckenrades in einem Schnitt. Die gestrichelt dargestellte Linie markiert den Kopfkreis der Schnecke. Die übrigen Linien geben die Flankenabstände in Mikrometern zwischen der Soll- und der Istflanke an. Man erkennt einen Bereich, der von der 5 μm-Linie eingeschlossen wird. Innerhalb dieses Bereiches gibt es den eigentlichen Berührpunkt, an dem sich die Soll- und die Istflanke berühren. Die einzelnen Tragbilder in Bild 3a–e sind chronologisch vom Fräser-Neuzustand bis hin zum endgültig letzten Abschliffzustand angeordnet.Figure 3a-e shows all the contact images that result when using the formulas (1) to (7) in different Abschliffzuständen. First, one recognizes the contours of the worm wheel in one cut. The dashed line marks the head circle of the screw. The remaining lines indicate the edge distances in micrometers between the setpoint and actual edges. One recognizes an area enclosed by the 5 μm line. Within this range, there is the actual point of contact at which touch the target and the actual edge. The individual contact images in Figure 3a-e are chronologically from the cutter-new condition up to the final final grinding condition.

Das Bild 4a–e zeigt für die Verzahnung B mit einem Steigungswinkel von zirka 5° ebenfalls die Tragbilder für mehrere Abschliffzustände des Fräsers. Tafel 3 listet zunächst die Daten der Verzahnung B auf.The Picture 4a-e shows for the toothing B with a pitch angle of about 5 ° also the wearing patterns for several Abschliffzustände of the milling cutter. Table 3 lists first the data of the teeth B on.

In einem ersten Schritt wird vorzugsweise das Tragbild im Nennzustand festgelegt. Der Nennzustand zeichnet sich im Wesentlichen durch die Verzahnungsdaten aus Tafel 3 aus. Tafel 4 listet die Fräserdaten im Nennzustand auf.In A first step is preferably the contact pattern in the nominal state established. The rated state is essentially characterized the gear data from Table 3. Table 4 lists the cutter data in nominal condition.

Die Geometriedaten des Fräsers sind so gewählt, dass sie ein bestmögliches Tragbild für die Verzahnung B ergeben. Die Kriterien sind dem einleitenden Teil zu entnehmen. Der Eingriffswinkel αn0 ist hierbei etwas kleiner als der theoretisch geforderte Eingriffswinkel αn aus Tafel 3. Die Eingriffswinkelreduzierung entspricht einem Wert von 1%. Der Achsmodul des Fräsers ist um 0,12% reduziert. Dieser Wert ist aufgrund einer gewünschten Breitenausdehnung des Tragbildes gewählt. Die Gangzahl des Fräsers entspricht der Zähnezahl der Getriebeschnecke. Der Mittenkreisdurchmesser des Fräsers im Nennzustand ist gleich dem Mittenkreisdurchmesser der Getriebeschnecke. Es ergibt sich ein Steigungswinkel am Mittenkreis nach Tafel 4. Zur Einhaltung des Kopfspieles ist der Durchmesser des Fräsers im Nennzustand gegenüber dem der Getriebeschnecke vergrößert. Um der Forderung nach einem mittigen, die Radflanke nicht vollständig bedeckendes Tragbild nachzukommen, ist der Fräser mit einer konkaven Höhenballigkeit von 60μm versehen. Die Fräserdaten im Nennzustand sind so gewählt, dass das Tragbild durch einen maximalen Abstand von 20μm über gut 75% der Radbreite zwischen Getriebeschnecke und Schneckenrad in Größe und Lage charakterisiert ist.The geometric data of the milling cutter are chosen so that they give the best possible contact pattern for the toothing B. The criteria can be found in the introductory part. The pressure angle α n0 here is slightly smaller than the theoretically required pressure angle α n from Table 3. The pressure angle reduction corresponds to a value of 1%. The axis module of the milling cutter is reduced by 0.12%. This value is chosen due to a desired width extension of the contact pattern. The number of turns of the milling cutter corresponds to the number of teeth of the worm gear. The center circle diameter of the cutter in the nominal state is equal to the Mittenkreisdurchmesser the worm gear. It results in a pitch angle at the center circle to panel 4. To comply with the head clearance of the diameter of the milling cutter in the nominal state is increased compared to that of the worm gear. In order to meet the demand for a central, not completely covering the wheel flank wearing pattern, the cutter is provided with a concave high crown of 60 microns. The milling data in the nominal state are selected so that the contact pattern is characterized by a maximum distance of 20 μm over more than 75% of the wheel width between worm gear and worm wheel in size and position.

Die Tragbilder der Verzahnung A sind demnach trotz des Steigungswinkels von zirka 12° sehr gleichmäßig. Die Höhenlinie von 20μm charakterisiert die Größe und die Lage des Tragbildes auf der Radflanke. Die Größe und die Lage des Tragbildes sind trotz unterschiedlicher Abschliffzustände nahezu konstant. Die Tragbilder der Verzahnung B sind ebenfalls für alle Abschliffzustände konstant und entsprechen dem angestrebten Idealfall.The Wear patterns of the teeth A are therefore despite the pitch angle from about 12 ° very evenly. The contour of 20μm characterizes the size and the Position of the contact pattern on the wheel flank. The size and location of the contact pattern are almost constant despite different Abschliffzustände. The wearing patterns The teeth B are also constant for all Abschliffzustände and correspond to the desired ideal case.

Damit wird zusammenfassend eindrucksvoll unter Beweis gestellt, dass man konstante Tragbilder über alle Abschliffzustände des Fräsers erzeugen kann.In order to is summarized impressively demonstrated that one constant wearing patterns over all sanding conditions of the milling cutter can generate.

Claims (2)

Verfahren zum tragbildoptimierenden Wälzfräsen von Schneckenrädern mit • einem übermaßigen Schneckenradfräser, dessen Außendurchmesser größer ist als im Nennzustand, dessen Eingriffswinkel in Form einer Flankenmodifikation beim Nachschliff des Fräsers korrigiert wird, wobei das jeweilige Übermaß des Fräsers in den einzelnen Abschliffzuständen hinsichtlich einer Tragbildangleichung bei der Paarung mit einer Schnecke mittels einer Vergrößerung des Herstellungsachsabstandes beim radialen Wälzfräsen zwischen der Längsachse des Fräsers und der Längsachse des Schneckenrades sowie einer Vergrößerung des Einschwenkwinkels der Längsachse des Fräsers, im Folgenden Fräser-Schwenkwinkel genannt, gegenüber einer Stirnschnittebene des Schneckenrades ausgeglichen wird, derart, – dass der jeweils optimale einzustellende Fräser-Schwenkwinkel Lyra+ zur Konstanthaltung eines Tragbildes in Zahnbreitenrichtung über alle Abschliffzustände des übermaßigen Fräsers, in Abhängigkeit von einem zum momentanen Abschliffzustand gehörenden Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers γm0, von einem zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisvergrößerung Y+ gegenüber einem Nenn-Mittenkreisdurchmesser, von einem im Nennzustand des Fräsers festgelegten Fräser-Schwenkwinkel Lyran und von einem Parameter LyraFak+, der je nach Geometrieausbildung des Fräsers einen, über alle Abschliffzustände des übermaßigen Fräsers konstanten Wert annimmt, nach folgender Formel (1) berechnet wird:
Figure 00160001
wobei – der beim Nachschliff zu erzeugende Eingriffswinkel in den einzelnen Abschliffzuständen bei dem übermaßigen Fräser, in Abhängigkeit von dem zum momentanen Abschliffzustand gehörenden Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers γm0, von dem zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisvergrößerung des Fräsers Y+ gegenüber einem Nenn-Mittenkreisdurchmesser, von der Gangzahl des Fräsers z0, von dem Eingriffswinkel im Nennzustand des Fräsers α0n und von einem Parameter αFak+, der je nach Geometrieausbildung des Fräsers einen, über alle Abschliffzustände des übermaßigen Fräsers, konstanten Wert annimmt, nach folgender Formel (2) zu berechnen ist:
Figure 00170001
A process for support image-optimizing hobbing of worm wheels with • an oversized Schneckenradfräser whose outer diameter is greater than in the nominal state, the pressure angle is corrected in the form of edge modification in regrinding the milling cutter, the respective excess of the milling cutter in the individual Abschliffzuständen in terms of a face alignment in mating with a worm by means of an enlargement of the manufacturing axis distance during radial hobbing between the longitudinal axis of the cutter and the longitudinal axis of the worm wheel and an enlargement of the Einschwenkwinkels the longitudinal axis of the milling cutter, hereinafter Mills pivot angle, compared to a front sectional plane of the worm wheel is compensated, such that - in each case optimum cutter swivel angle Lyra + to be set for constant maintenance of a contact pattern in tooth width direction over all grinding conditions of the oversized milling cutter, in Abh a pitch angle at the center circle of the milling cutter γ m0 belonging to the current cut-off condition , from a percentage of the center circle magnification Y + relative to a nominal center circle diameter, of a milling cutter angle Lyra n determined in the nominal state of the milling cutter and of a parameter LyraFak + which, depending on the geometrical design of the milling cutter, assumes a value which is constant over all the grinding states of the oversized milling cutter, is calculated according to the following formula (1):
Figure 00160001
wherein - the pressure to be generated in the regrinding angle in the individual Abschliffzuständen in the oversized milling cutter, depending on the current Abschliffzustand belonging pitch angle at the center circle of the cutter γ m0 , from the belonging to the current Abschliffzustand percentage amount of the Mittenkreisver magnification of the cutter Y + to a nominal -Mittkreisdurchmesser, of the number of turns of the milling cutter z 0 , the pressure angle in the nominal state of the cutter α 0n and a parameter αFak + , the depending on the geometrical design of the milling cutter, assuming a constant value over all the grinding states of the oversized milling cutter, calculate according to the following formula (2):
Figure 00170001
 Verfahren zum tragbildoptimierenden Wälzfräsen von Schneckenrädern mit • einem untermaßigen Schneckenradfräser, dessen Außendurchmesser kleiner ist als im Nennzustand, dessen Eingriffswinkel in Form einer Flankenmodifikation beim Nachschliff des Fräsers korrigiert wird, wobei das jeweilige Untermaß des Fräsers in den einzelnen Abschliffzuständen hinsichtlich einer Tragbildangleichung bei der Paarung mit einer Schnecke einerseits durch eine Bewegung des Fräsers auf einer Kreisbahn um eine Achse der Schnecke in Einbaulage, im Folgenden virtuelle Schneckenachse genannt, sowie zusätzlich eine Relativbewegung des Fräsers gegenüber dem Schneckrad in Richtung der virtuellen Schneckenachse, andererseits mittels einer Verringerung des Einschwenkwinkels der Längsachse des Fräsers, im Folgenden Fräser-Schwenkwinkel genannt, gegenüber einer Stirnschnittebene des Schneckenrades ausgeglichen wird, derart, – dass der jeweils optimale einzustellende Fräser-Schwenkwinkel Lyra– zur Konstanthaltung eines Tragbildes in Zahnbreitenrichtung über alle Abschliffzustände des untermaßigen Fräsers, in Abhängigkeit von einem Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers in seinem Nennzustand γm0n, von einem zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisreduzierung Yred gegenüber einem Nenn-Mittenkreisdurchmesser, von einem im Nennzustand des Fräsers festgelegten Fräser-Schwenkwinkel Lyran und von einem Parameter LyraFak–, der je nach Geometrieausbildung des Fräsers einen, über alle Abschliffzustände des untermaßigen Fräsers konstanten Wert annimmt, nach folgender Formel (3) berechnet wird:
Figure 00180001
– dass die Bewegung des Fräsers um die virtuelle Schneckenachse eine Kreisbahn mit dem Radius Rm ist und der überstrichene Kreisbogen durch diesen Radius Rm und einem Winkel φi beschrieben wird und φi Werte aus einem Intervall [φmin; φmax] derart annimmt, dass der momentane Außendurchmesser den Nenn-Außendurchmesser des Fräsers annähernd über der gesamten Schneckenradbreite tangential überstreicht, und dass der positionsabhängige Zustellbetrag des Fräsers entlang der Fräserachse als eine Relativbewegung des Fräsers gegenüber dem Schneckenrad, in Abhängigkeit von dem Winkel φi, von dem Axialmodul der Getriebeschnecke mx, von der Gangzahl des Fräsers z0, von dem Mittenkreisdurchmesser des Fräsers in seinem Nennzustand dm0n und von einem, die Ausdehnung des Tragbildes berücksichtigenden Parameter τFak, der über alle Abschliffzustände des untermaßigen Fräsers einen konstanten Wert annimmt, nach Formel (4) berechnet wird:
Figure 00190001
wobei – der beim Nachschliff zu erzeugende Eingriffswinkel in den einzelnen Abschliffzuständen bei dem untermaßigen Fräser, in Abhängigkeit vom Steigungswinkel am Mittenkreis des Fräsers in seinem Nennzustand γm0n, von dem zum momentanen Abschliffzustand gehörenden prozentualen Betrag der Mittenkreisreduzierung des Fräsers Yred gegenüber einem Nenn-Mittenkreisdurchmesser, von der Gangzahl des Fräsers z0, von dem Eingriffswinkel im Nennzustand des Fräsers α0n und von einem Parameter αFak–, der je nach Geometrieausbildung des Fräsers einen, über alle Abschliffzustände des untermaßigen Fräsers, konstanten Wert annimmt, nach folgender Formel (5) zu berechnen ist:
Figure 00190002
A worm wheel milling cutter whose outer diameter is smaller than in the nominal state, whose pressure angle is corrected in the form of a flank modification in regrinding the milling cutter, wherein the respective undersize of the milling cutter in the individual Abschliffzuständen in terms of a face alignment in the mating with a worm on the one hand by a movement of the cutter on a circular path about an axis of the screw in installation position, hereinafter called virtual screw axis, and additionally a relative movement of the cutter relative to the worm wheel in the direction of the virtual worm axis, on the other hand by reducing the Einschwenkwinkels the longitudinal axis of the cutter , in the following called milling cutter swivel angle, is compensated with respect to an end sectional plane of the worm wheel, in such a way that - the respectively optimum cutter swivel angle Lyra to be set - for keeping constant a contact pattern in the tooth width direction over all Abschliffzustände the undersized cutter, depending on a pitch angle at the center circle of the cutter in its nominal state γ m0n , from one of the current Abschliffzustand belonging percentage amount of Mittenkreisreduzierung Y red compared to a nominal Mittenkreisdurchmesser, of one in the nominal state milling cutter angle Lyra n determined by the milling cutter and by a parameter LyraFak - which , depending on the geometrical design of the milling cutter, assumes a value which is constant over all the grinding states of the undersized milling cutter, is calculated according to the following formula (3):
Figure 00180001
- That the movement of the milling cutter to the virtual screw axis is a circular path with the radius R m and the swept circular arc by this radius R m and an angle φ i is described and φ i values from an interval [φ min ; φ max ] such that the instantaneous outer diameter tangentially sweeps over the nominal outer diameter of the mill approximately over the entire worm wheel width and that the position dependent amount of feed of the mill along the mill axis as a relative movement of the mill relative to the worm wheel, as a function of the angle φ i , from the axial modulus of the worm gear m x , from the number of turns of the mill z 0 , from the center circle diameter of the mill in its nominal state d m0n, and from a parameter τFak taking into account the extension of the load pattern, which assumes a constant value over all the ground states of the undersized mill , calculated according to formula (4):
Figure 00190001
in which the pressure angle to be produced during regrinding in the individual grinding states in the undersized milling cutter, as a function of the pitch angle at the center circle of the milling cutter in its nominal state γ m0n , from the percentage of the center circle reduction of the milling cutter Y red relative to a nominal center circle diameter belonging to the instantaneous grinding state , the number of turns of the milling cutter z 0 , the pressure angle in the nominal state of the milling cutter α 0n and a parameter αFak - which , depending on the geometrical design of the milling cutter, assumes a constant value over all the grinding states of the undersized milling cutter, according to the following formula (5) to calculate is:
Figure 00190002
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