DE1095087B

DE1095087B - Gear finishing tool

Info

Publication number: DE1095087B
Application number: DEJ10526A
Authority: DE
Inventors: Fred Bohle; Oliver Edward Saari
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1955-08-09
Filing date: 1955-08-09
Publication date: 1960-12-15

Description

Zahnradschlichtwerkzeug Die Erfindung betrifft ein Zalmradschlichtwerkzeug in Form eines Zahnrades mit Zähnen, die schraubenförmig verwunden und an dem einen Endabschnitt weggeschnitten sind.Gear finishing tool The invention relates to a gear finishing tool in the form of a gear with teeth that twist helically and attached to one End portion are cut away.

Es ist bekannt, das Schaben oder Schlichten von geraden oder schrägverzahnten Zahnrädern mittels eines zahnradförmigen Werkzeuges - im Falle eines schrägverzahnten Rades also mittels eines Werkzeuges in Form eines Schraubenrades - auszuführen, bei dem der Endabschnitt seiner Zähne auf einer kegeligen Rotationsfläche um die Achse des Zahnrades abgeschnitten ist, um längs der einen Seite jedes Zahnes eine schrägliegende Fräs- oder Schlichtkante zu bilden.It is known to scrape or finish straight or helical teeth Gears by means of a gear-shaped tool - in the case of a helical one Wheel so by means of a tool in the form of a helical wheel - to be executed, in which the end portion of its teeth on a conical surface of revolution around the Axis of the gear is cut off along one side of each tooth one to form inclined milling or finishing edges.

Mit der Erfindung soll ein Zahnradschlichtwerkzeug in Form eines Schraubenzahnrades geschaffen werden, das sich gegenüber den bekannten Zahnradschlichtwerkzeugen dadurch kennzeichnet, daß mindestens ein Ende der Zähne dieses Schraubenzahnrades von einer konkaven Rotationsfläche geschnitten ist, die koaxial mit dem Zahnrad verläuft, um eine schneidende Werkzeugkante an der Durchdringungslinie dieser Fläche mit einem jeden Zahn zu bilden. Dabei ist die konkave Rotationsfläche ein Rotationshyperboloid, und die schneidende Werkzeugkante liegt auf der Bewegungslinie des Berührungspunktes eines Werkzeugzahnes mit dem Zahn eines in das Werkzeug eingreifenden Werkstückzahnrades.The aim of the invention is to provide a gear finishing tool in the form of a screw gear be created, which compared to the known gear finishing tools indicates that at least one end of the teeth of this helical gear is from one concave surface of revolution is cut that is coaxial with the gear, around a cutting tool edge on the line of penetration of this surface with a to form every tooth. The concave surface of revolution is a rotational hyperboloid, and the cutting tool edge lies on the line of movement of the point of contact of a tool tooth with the tooth of a workpiece gear engaging in the tool.

Ein derartiges Werkzeug sichert nicht nur eine genaue Oberflächenbearbeitung, sondern ist auch leicht anzufertigen. Das Anschärfen dieses Werkzeuges kann leicht ausgeführt werden, da es nur erforderlich ist, das Werkzeug um seine Achse zu drehen und die Rotationsfläche an den Enden der Zähne zu schleifen, um alle Fräskanten gleichzeitig mit einer einzigen Schleifscheibe zu schärfen.Such a tool not only ensures precise surface processing, but is also easy to make. Sharpening this tool can be easy as it is only necessary to rotate the tool about its axis and grinding the surface of revolution at the ends of the teeth to remove all of the milling edges sharpening with a single grinding wheel at the same time.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist.The invention is described below with reference to the drawings. In the drawings is.

Fig. 1 eine Stirnansicht des erflndungsgernäßen neuen Schlichtwerkzeuges, Fig. 2 ein Teilschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 eine Darstellung des Koordinatensystems und der Hyperbel, die die Rotationsfläche begrenzt, welche die Fräskante des Werkzeuges bildet, Fig. 4 ein der Fig. 2 ähnlicher Teilschnitt des Werkzeuges mit Hartmetalleinsätzen, beispielsweise mit Karbidplättchen, Fig. 5 eine schematische Darstellung des Flankenspiels für die Fräserzähne, Fig. 6 eine Ansicht eines umlaufenden Schlichtwerkzeuges mit zwei Fräsern, die auf demselben Fräsdorn befestigt sind, Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht eines einteiligen umlaufenden Schlichtwerkzeuges, das Fräskanten an gegenüberliegenden Enden der Zähne aufweist, Fig.8 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Maschine zum Schlichten von Zahnradzähnen, Fig. 9 eine Stirnansicht der in Fig. 8 dargestellten Maschine nach Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 10 ein waagerechter Schnitt nach Linie 10-10 der Fig. 9.1 shows an end view of the new finishing tool according to the invention, FIG. 2 shows a partial section along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 shows a representation of the coordinate system and the hyperbola that delimits the surface of revolution that defines the cutting edge of the tool FIG. 4 shows a partial section, similar to FIG. 2, of the tool with hard metal inserts, for example with carbide plates, FIG. 5 is a schematic representation of the backlash for the cutter teeth, FIG. 6 shows a view of a rotating finishing tool two milling cutters which are fastened on the same milling arbor, FIG. 7 one of FIG. 6 Corresponding view of a one-piece rotating finishing tool, the milling edges at opposite ends of the teeth, Figure 8 is a side view of an inventive Machine for finishing gear teeth, FIG. 9 is an end view of the machine shown in FIG. 8 shown machine along line 9-9 of Fig. 8, Fig. 10 is a horizontal section along line 10-10 of FIG. 9.

Wenn sich zwei Evolventenzahnräder, von denen das eine Zahnrad oder beide Zahnräder ein Schraubenzahnrad mit Schrägverzahnung ist bzw. sind, auf schräg zueinander stehenden Achsen drehen, so haben hekan.ntlich die Zähne der beiden Zahnräder einen Berührungspunkt, und beim Umlauf der Zahnräder bewegt sich der Berührungspunkt auf einer geraden Linie, der sogenannten Eingriffslinie, die der Achse jedes Zahnrades gegenüber eine feste schrägliegende Stellung im Raum hat. Diese Tatsachen sind zwar bekannt, doch ist bisher noch nicht erkannt worden, daß die Eingriffslinie eines der Zahnräder dadurch bestimmt werden kann, daß der Schnitt der Flankenflächen der Zahnradzähne mit der Rotationsfläche gefunden wird, die von der Relativbewegung zwischen Beriihrungslinie und Zahnrad erzeugt wird. Da die Eingriffslinie in bezug auf die Zahnradachse schräg steht, ist die Rotationsfläche ein Rotationshyperboloid. Die Gleichung für die Hyperbel, die diese Oberfläche begrenzt, kann in dem in Fig. 3 dargestellten Koordinatensystem eingezeichnet werden. Die X-Achse liegt längs der Achse des Zahnrades, und die Y-Achse liegt in der Querebene, die den Punkt enthält, an dem die Eingriffslinie tangential zum Grundzylinder des Zahnrades liegt. In diesen Koordinaten ist die Gleichung für die Hyperbel: wobei a der Grundsteigungswinkel des Zahnrades, wie er in der Geometrie für Zahnräder mit Evolventenverzahnung bestimmt wird, und r der Grundradius des Zahnrades ist.If two involute gears, one of which or both gears is or are helical gears, rotate on axes that are inclined to one another, the teeth of the two gears usually have a point of contact, and when the gears revolve, it moves Point of contact on a straight line, the so-called line of action, which has a fixed inclined position in space with respect to the axis of each gear wheel. Although these facts are known, it has not yet been recognized that the line of engagement of one of the gearwheels can be determined by finding the intersection of the flank surfaces of the gearwheel teeth with the surface of rotation produced by the relative movement between the contact line and the gearwheel. Since the line of action is inclined in relation to the gear axis, the surface of revolution is a hyperboloid of revolution. The equation for the hyperbola that delimits this surface can be drawn in the coordinate system shown in FIG. 3. The X-axis lies along the axis of the gearwheel, and the Y-axis lies in the transverse plane which contains the point at which the line of action is tangential to the base cylinder of the gearwheel. In these coordinates the equation for the hyperbola is: where a is the basic pitch angle of the gear, as it is determined in the geometry for gears with involute teeth, and r is the base radius of the gear.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Schlichtwerkzeuges 1, das mehrere nach Art einer Evolvente verlaufende Schraubenzähne 2 hat, deren linke Enden weggefräst sind, so daß die Hyperbelflächen 3 entstehen. Bei diesem Wegfräsen eines Endes jedes Zahnes 2 entstehen auch die Schneidkanten 4. Diese Kanten 4 gehen durch jeden Berührungspunkt mit den Flanken der Zähne eines komplementären Zahnradkörpers.Fig. 1 is a side view of a finishing tool 1, the several has helical teeth 2 running in the manner of an involute, the left ends of which are milled away are, so that the hyperbolic surfaces 3 arise. With this milling away one end each Tooth 2 also creates the cutting edges 4. These edges 4 go through each point of contact with the flanks of the teeth of a complementary gear body.

Wie bereits erwähnt, kann die Eingriffslinie des Berührungspunktes dadurch bestimmt werden, daß der Schnitt der Flankenflächen der Zähne 2 mit der Rotationsfläche 3 gefunden wird, die durch die Relativbewegung zwischen der Eingriffslinie und einem Komplementärzahnrad erzeugt wird. In Fig. 3 ist die gerade Linie 5 eine Projektion der Eingriffslinie. Diese Bahn der Berührungspunkte bleibt ortsfest, wenn sich der Fräser dreht und dabei eine Rotationsfläche ausfräst, die im vorliegenden Falle ein Rotationshyperboloid ist, das von der Fläche 3 begrenzt wird. Die Schneidkanten 4, die von dem Schnitt des Hyperboloids mit der schraubenförmigen Evolventenzahnform gebildet werden, haben die gewünschte Eigenschaft, daß sie durch jeden Punkt der Berührungsbahn verlaufen, weil das Hyperboloid der geometrische Ort für alle Stellungen ist, die der Berührungspunkt den Komplementärzahnradzähnen gegenüber haben kann. In Fig.3 ist das Hyperboloid von der Linie 6 angedeutet, und der Wälzpunkt, d. h. der Punkt, an dem die Linie 5 tangential zur Linie 6 verläuft, ist mit 7 bezeichnet. Jede Hyperboloidfläche 3 steht rechtwinklig zur benachbarten Zahnflanke an jedem Punkt längs der Schneidkante 4. Gesehen in einem senkrecht zur Fräserachse gerichteten Querschnitt, ist jedoch die Kante 4 spitzwinklig und erleichtert daher die Schlichtwirkung der Kante 4 auf der Flanke des Komplementärzahnradzahnes.As already mentioned, the line of action of the point of contact be determined in that the intersection of the flank surfaces of the teeth 2 with the Surface of revolution 3 is found by the relative movement between the line of action and a complementary gear is generated. In Fig. 3, the straight line 5 is a Projection of the line of action. This path of the points of contact remains stationary, when the milling cutter rotates and thereby mills out a surface of revolution, which in this case Case is a hyperboloid of revolution that is bounded by surface 3. The cutting edges 4, taken from the intersection of the hyperboloid with the helical involute tooth shape have the desired property that they pass through each point of the Contact path run because the hyperboloid is the geometric location for all positions that the point of contact may have opposite the complementary gear teeth. In Figure 3, the hyperboloid is indicated by the line 6, and the pitch point, d. H. the point at which the line 5 runs tangentially to the line 6 is denoted by 7. Each hyperboloid surface 3 is at right angles to the adjacent tooth flank on each Point along the cutting edge 4. Seen in a direction perpendicular to the cutter axis Cross-section, however, the edge 4 is acute-angled and therefore facilitates the finishing effect the edge 4 on the flank of the complementary gear tooth.

Zum leichteren Verständnis der Erfindung wird das Arbeiten eines erfindungsgemäßen Werkzeuges als Teil einer Fräsmaschine 10 (Fig. 8, 9 und 10) beschrieben. Die Maschine 10 bildet einen Anbau oder einen festen Bestandteil, der auf irgendeiner normalen Drehbank od. dgl. vorhanden ist, die ein Drehzahlwechselgetriebe 12, eine Antriebswelle 14, zwei auf Abstand stehende Führungsbahnen 16 und 18 und eine Vorschubspindel 20 hat.To make the invention easier to understand, the operation of a tool according to the invention as part of a milling machine 10 (FIGS. 8, 9 and 10) is described. The machine 10 forms an extension or an integral part of, the od on any normal lathe. Like. Is available, which has a speed change transmission 12, a drive shaft 14, two standing at a distance from the guide tracks 16 and 18 and a feed spindle 20.

Der Anbau 10 weist eine Bodenplatte 22 mit Gleitschienen 24 und 26 auf, die an dem Anbau mit Schrauben oder anderweitig befestigt und gleitend auf den Führungsbahnen 16 und 18 gelagert sind. Eine Schildplatte 28 ragt von der Fußplatte 22 nach unten und trägt drehbar ein Handrad 30, das über ein übliches Getriebe (nicht dargestellt) mit der Vorschubspindel so verbunden ist, daß der Schlitten beim Drehen des Handrades 30 längs der Führungsbahnen 16 und 18 verschoben wird.The attachment 10 has a base plate 22 with slide rails 24 and 26, which are fastened to the attachment with screws or in some other way and are slidably mounted on the guideways 16 and 18. A shield plate 28 protrudes downward from the base plate 22 and rotatably carries a handwheel 30 which is connected to the feed spindle via a conventional gear (not shown) so that the carriage is displaced along the guideways 16 and 18 when the handwheel 30 is rotated.

Auf der Schlittenplatte 22 ist ein Gehäuse 32 befestigt, das die Lager für die Dorne des Werkstückes und des Werkzeuges sowie ein zweckdienliches Übertragungsgetriebe enthält. Ein Aufspanndorn 34 (Fig. 10) zum Tragen eines Werkstückes, beispiels-,veise eines Zahnrades 36, ist in den Lagern 38 und 40 des Gehäuses 32 gelagert. Der Aufspanndorn 34 ist mit der Antriebswelle 14 (Fig. 8) über eine Kupplung 42 verbunden. Die Lager 38 und 40 tragen und halten den Aufspanndorn 34 genau ausgerichtet und sind in Längsrichtung des Aufspanndornes 34 verschiebbar, rungsoannen 1o, La erfolgt. lntolge dieser verschiebung des Gehäuses 32 kann das Schlichtwerkzeug 1 über den Umfang des umlaufenden Werkstückes oder Zahnradkörpers 36 in der nachstehend beschriebenen Weise vorgeschoben werden.A housing 32 is attached to the slide plate 22 and contains the bearings for the mandrels of the workpiece and the tool as well as a suitable transmission gear. A mandrel 34 (FIG. 10) for carrying a workpiece, for example a gear 36, is mounted in the bearings 38 and 40 of the housing 32. The mandrel 34 is connected to the drive shaft 14 (FIG. 8) via a coupling 42. The bearings 38 and 40 carry and hold the mandrel 34 precisely aligned and are displaceable in the longitudinal direction of the mandrel 34, rungsoannen 1o, la takes place. As a result of this displacement of the housing 32, the finishing tool 1 can be advanced over the circumference of the rotating workpiece or gear body 36 in the manner described below.

Das Werkzeug 1 ist auf einen Aufsteckdorn 46 aufgesteckt, der in einem schrägen Winkel zur Achse des das Werkstück tragenden Aufspanndornes 34 liegt. Der Aufsteckdorn 46 ist im Gehäuse 32 mittels der Lager 48 und 50 gelagert. Das Lager 48 weist einen druckaufnehmenden Ringabschnitt 52 auf, der mit einem auf dem Aufsteckdorn gelagerten Drucklager 54 zusammenarbeitet. Der Aufsteckdorn 46 wird von einem Zahnradgetriebe oder Wechselgetriebe angetrieben, das das Schraubenzahnrad 56 enthält, welches auf dem Innenende des Aufsteckdornes 46 befestigt ist. Das Schraubenzahnrad 56 arbeitet mit einem druckaufnehmenden Abschnitt 58 des Lagers 50 zusammen, um den Aufsteckdorn 46 und seine zugehörenden Teile gegen eine Längsverschiebung des Gehäuses 32 gegenüber zu sichern.The tool 1 is attached to a mandrel 46, which in a inclined angle to the axis of the work piece supporting mandrel 34. Of the The plug-on mandrel 46 is supported in the housing 32 by means of the bearings 48 and 50. The warehouse 48 has a pressure-absorbing ring portion 52, which with a on the mandrel supported thrust bearing 54 cooperates. The mandrel 46 is of a gear transmission or gearbox driven, which contains the helical gear 56, which on the inner end of the mandrel 46 is attached. The helical gear 56 works with a pressure-receiving portion 58 of the bearing 50 together to the mandrel 46 and its associated parts against a longitudinal displacement of the housing 32 opposite to secure.

Das Zahnradgetriebe zum Antrieb des das Werkzeug tragenden Aufsteckdornes 46 weist auch ein Schraubenzahnritzel 60 auf, das auf der Welle 62 aufgekeilt ist und mit dem Schraubenzahnrad 56 im Eingriff steht und dieses Schraubenzahnrad 56 treibt. Die Welle 62 wird von einem auf die Welle aufgekeiiten Schraubenzahnrad 64 getrieben, das von;e;@ auf trieben wird. Die Welle 68 trägt fest ein Kegelrad 70, das mit einem komplementären Kegelrad 72 im Eingriff steht und von diesem Kegelrad getrieben wird, welches auf dem Aufspanndorn 34 aufgekeilt ist. Das Zahnrad 36 hat also eine spielfreie Kupplung mit dem Aufspanndorn 34, während das umlaufende Werkzeug von diesem Aufspanndorn 34 über ein Übersetzungsgetriebe getrieben wird.The gear drive for driving the mandrel 46 carrying the tool also has a helical pinion 60 which is keyed on the shaft 62 and meshes with the helical gear 56 and drives this helical gear 56. The shaft 62 is driven by a screw gear 64 wound onto the shaft, which from; e; @ to is driven. The shaft 68 firmly carries a bevel gear 70 which meshes with a complementary bevel gear 72 and is driven by this bevel gear which is keyed onto the mandrel 34. The gear wheel 36 thus has a backlash-free coupling with the mandrel 34, while the rotating tool is driven by this mandrel 34 via a transmission gear.

Das Kegelrad 72 (Fig. 10) ist auf dem Aufspanndorn 34 so gelagert, daß es eine Gleitbewegung längs des Aufspanndornes 34 mittels eines Keiles 74 ausführen kann, der auf dem Aufspanndoni 34 mit Schrauben 76 befestigt ist. Der Keil 74 bildet also eine Antriebsverbindung zwischen Aufspanndorn 34 und Kegelrad 72, wobei eine Längsbewegung des Kegelrades auf dem Aufspanndorn 34 zusammen mit dem Gehäuse 32 während einer Vorschubbewegung des Werkzeuges 1 möglich ist. Das Kegelrad 72 wird gegen Längsbewegung in bezug auf das Gehäuse 32 von einem Lagerteil 78 gehalten, der am Gehäuse 32 mit Schrauben 80 befestigt ist und der einen nach innen gerichteten druckaufnehmenden Ringflansch 82 hat, der in eine im Körper des Kegelrades 72 befindliche Ringnut 84 eingreift.The bevel gear 72 (Fig. 10) is mounted on the mandrel 34 so that that it perform a sliding movement along the mandrel 34 by means of a wedge 74 can, which is attached to the Aufspanndoni 34 with screws 76. The wedge 74 forms So a drive connection between mandrel 34 and bevel gear 72, with a Longitudinal movement of the bevel gear on the mandrel 34 together with the housing 32 is possible during a feed movement of the tool 1. The bevel gear 72 is held against longitudinal movement with respect to the housing 32 by a bearing part 78, which is attached to the housing 32 with screws 80 and the one facing inwards has pressure-receiving annular flange 82, which is located in the body of the bevel gear 72 in a Ring groove 84 engages.

Die Welle 68 ist in den im Gehäuse 32 aufgestellten Lagern 86 und 88 gelagert. Lager 88 hat einen druckaufnehmenden Ringabschnitt 90, der sich an eine Schulter 92 der Welle 68 anlegt, um eine Längsbewegung der Welle 68 in der einen Richtung zu verhüten. Welle 68 wird gegen eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung von einer Druckplatte 94 gehaltert, die an der Welle68 mit einer Schraube96 befestigt ist.The shaft 68 is in the set up in the housing 32 bearings 86 and 88 stored. Bearing 88 has a pressure-receiving ring portion 90 that adjoins a shoulder 92 of the shaft 68 applies to longitudinal movement of the shaft 68 in the to prevent a direction. Shaft 68 is against movement in the opposite Direction supported by a pressure plate 94, which is attached to the shaft68 with a screw96 is attached.

Das Zahnrad 36 wird gegen eine Drehung relativ zum Aufspanndorn 34 von einem Sperrkeil und einer Mutter 100 (Fig. 9) gehalten, während das Werkzeug 1 an dem Aufsteckdorn 46 mittels eines Keiles und einer Mutter 104 befestigt ist. Das umlaufende Werkzeug 1 ist mit einem vorbestimmten Drehzahlverhältnis mit Bezug auf die Drehzahl des Werkstücks oder Zahnradkörpern 36 synchronisiert.The gear 36 is against rotation relative to the mandrel 34 held by a ratchet and nut 100 (Fig. 9) while the tool 1 is attached to the mandrel 46 by means of a wedge and a nut 104. The rotating tool 1 is related to a predetermined speed ratio synchronized to the speed of the workpiece or gear bodies 36.

Jede Schnittkante 4 entspricht im allgemeinen der Punktberührungsbahn, die die Vorderseite jedes Zahnelementes 2 mit dem fertigen Zahnrad 36 macht. Diese Anordnung der Schnittkanten sichert eine gute Schneidwirkung, so daß ein genaues Schaben bei einer verhältnismäßig hohen Drehzahl erfolgt. Infolge dieser Anordnung der Schneidkanten kann auch der Aufspanndorn 34 und der Aufsteckdorn 46 unter einem verhältnismäßig großen Schrägwinkel zueinander aufgestellt werden, so daß die Gleitwirkung zwischen Werkzeug 1 und Werkzeug oder Zahnrad 36 erhöht wird. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen Werkzeug und Werkstück zwischen 15 und 60°, um die gewünschten Fräsgeschwindigkeiten zu erhalten.Each cutting edge 4 generally corresponds to the point contact path, which makes the front of each tooth element 2 with the finished gear 36. These Arrangement of the cut edges ensures a good cutting effect, so that an accurate Scraping takes place at a relatively high speed. As a result of this arrangement the cutting edge can also the mandrel 34 and the mandrel 46 under one relatively large skew angle to each other, so that the sliding effect between tool 1 and tool or gear 36 is increased. Preferably is the angle between tool and workpiece between 15 and 60 ° to achieve the desired Maintain milling speeds.

Zahnrad 36 und Werkzeug 1 werden zwangläufig und im Gleichlauf miteinander angetrieben. Üblicherweise werden Zahnradzähne zum Zwecke des anschließenden Schabens oder Schlichteis mittels eines Abwälzverfahren vorgeschruppt. Dieses Vorschruppen besteht darin, daß die Zahnlücken in dem Zahnradrohling mit so großem Untermaß ausgeschruppt werden, daß ein anschließendes Schlichten oder Schaben der Zahnflanken möglich ist. Ungenauigkeiten oder sich wiederholende Fehler beim Schruppen, beispielsweise Fehler in dem Steigungswinkel der geschruppten Zähne, haben entsprechende Ungenauigkeiten in den geschlichteten Zahnradzähnen zur Folge. Es ist daher sehr wichtig, daß derartige Ungenauigkeiten im fertigen Zahnrad behoben sind. Zu diesem Zweck weist die Erfindung eine Vorrichtung auf, die das Spiel im Zahnrad und im Werkzeugantriebsgetriebe aufhebt. Durch Verwendung einer spielfreien Kupplung zwischen umlaufenden Zahnradträger und Antriebswelle, beispielsweise dem treibenden Aufspanndorn 34, und durch Kuppeln dieses treibenden Aufspanndornes 34 mit dem Werkzeug 1 über das erwähnte Getriebe, arbeiten die Zähne 2 und die Fräskanten 4 des Werkzeuges mit den komplementären Flanken der in dem Zahnrad 36 befindlichen Zähne zusammen, um die gewünschten glatten und genauen Zahnumrisse zu erhalten. Mit anderen Worten: Die unmittelbare Kupplung des Zahnrades 36 mit der Antriebswelle vermittels der Fräskraft, wobei die Kanten 4 so gegen die Zähne des Werkstücks 36 drücken, als ob diese Kanten das Zahnrad 36 trieben, schaltet völlig das sonst vorhandene Flankenspiel aus. Wenn bei den bisher angewendeten Schlichtverfahren ein Fräser gegen ein frei drehbares Zahnrad getrieben wurde, traten Fehler auf, die von dem Flankenspiel herrührten. Durch Ausschaltung des Flankenspiels werden die bei den Zahn- ; radzähnen befindlichen Fehler, die während des vorangehenden Form- oder Schruppvorganges eingeführt worden sind, während des Schlichtvorganges korrigiert.Gear 36 and tool 1 are inevitably and synchronously with one another driven. Usually gear teeth are used for subsequent scraping or sizing ice pre-roughed by means of a hobbing process. This pre-roughing is that the tooth gaps in the gear blank are roughened with such a large undersize that a subsequent finishing or scraping of the tooth flanks is possible. Inaccuracies or repetitive errors in roughing, such as errors in the pitch angle of the rough teeth have corresponding inaccuracies result in the finished gear teeth. It is therefore very important that such Inaccuracies in the finished gear have been corrected. To this end, the invention a device that cancels the backlash in the gear and in the tool drive gear. By using a backlash-free coupling between the rotating gear carrier and Drive shaft, for example the driving mandrel 34, and by coupling this driving mandrel 34 with the tool 1 via the aforementioned gear, the teeth 2 and the milling edges 4 of the tool work with the complementary ones Flanks located in the gear 36 teeth together to the desired smooth and get accurate tooth outlines. In other words: the immediate coupling of the gear 36 with the drive shaft by means of the milling force, the edges 4 press against the teeth of the workpiece 36 as if these edges were the gear 36 drove, completely eliminates the otherwise existing backlash. If the Previously used finishing process a milling cutter against a freely rotating gear was driven, errors occurred that resulted from the backlash. By switching off of the backlash are those with the tooth; gear teeth errors that have been introduced during the previous forming or roughing operation, while of the finishing process corrected.

Um die Tiefe des von den Fräskanten 4 in den Flanken der Zahnradzähne ausgeführten Schnittes zu verstellen, genügt eine kleine Drehung des Werkzeuges 1 dem Zahnrad 36 gegenüber. Eine derartige Drehung des Werkzeuges 1 ist mit dem in Fig. 10 dargestellten Aufbau möglich. Die die Schraubenzahnräder 60 und 64 tragende Welle 62 wird nicht nur von den Lagern 112 und 114 drehbar getragen, sondern ist auch in diesen Lagern in Längsrichtung verschiebbar. Eine Einstellschraube 116 ist in einem mutterartigen Teil 118 des Gehäuses 32 drehbar gelagert. Das Innenende der Welle 62 liegt an einem kugellagerähnlichen Drucklager 119 an. Die Welle 62 wird ständig gegen die Einstellschraube 116 von einer Druckfeder 121 gedrückt, die innerhalb eines becherartigen Deckels 123 liegt, der am Gehäuse 32 befestigt ist. Vorzugsweise wirkt die Feder 121 auf die Welle 63 über ein kugellagerartiges Drucklager 125. Beim Drehen der Einstellschraube 116 kann die Welle 62 in entgegengesetzten Richtungen axial verstellt werden. Bei dieser Axialverstellung der Welle 62 werden die Schraubenzahnräder 56, 60 64 und 66 etwas gedreht. Eine Änderung in der Drehgröße, die dem Werkzeug bei einer gegebenen Axialverstellung der Welle 62 erteilt wird, kann mit Wechselrädern verschiedener Steigungswinkel erhalten werden. In der dargestellten Ausführung beträgt der Steigungswinkel des Schraubenzahnrades 56 etwa 15°, während der Steigungswinkel des Schraubenzahnrades 66 etwa 25° beträgt. Durch richtige Abstimmung der Steigungswinkel der Schraubenzahnräder 56 und 66 sowie der Steigung der Gewindegänge auf der Einstellschraube 116 können genaue feine Verstellungen der Schnittiefe erhalten werden.To the depth of the milling edges 4 in the flanks of the gear teeth A small turn of the tool is sufficient to adjust the cut 1 opposite the gear 36. Such a rotation of the tool 1 is with the Structure shown in Fig. 10 is possible. The one carrying the screw gears 60 and 64 Shaft 62 is not only rotatably supported by bearings 112 and 114, but is also displaceable in the longitudinal direction in these bearings. An adjustment screw 116 is rotatably mounted in a nut-like part 118 of the housing 32. The inside end the shaft 62 rests against a ball bearing-like thrust bearing 119. The wave 62 is constantly pressed against the adjusting screw 116 by a compression spring 121, the lies within a cup-like lid 123 which is attached to the housing 32. The spring 121 preferably acts on the shaft 63 via a ball-bearing-like thrust bearing 125. When turning the adjusting screw 116, the shaft 62 can move in opposite directions Directions can be adjusted axially. With this axial adjustment of the shaft 62 the screw gears 56, 60, 64 and 66 rotated somewhat. A change in the turning size, which is given to the tool for a given axial displacement of the shaft 62, can be obtained with change gears of different pitch angles. In the illustrated Execution, the pitch angle of the helical gear 56 is about 15 °, while the helix angle of the helical gear 66 is approximately 25 °. By correct coordination the pitch angle of the helical gears 56 and 66 and the pitch of the threads on the adjustment screw 116 precise fine adjustments of the depth of cut can be obtained will.

Das Verfahren zum Schlichten von Zahnrädern wird mit der beschriebenen Maschine in folgender Weise ausgeführt: Das Werkstück 36 und das Fräswerkzeug 1 werden auf ihren zugehörenden Dornen befestigt. Das Fräswerkzeug 1 wird mittels der Schraube 116 auf die gewünschte Schnittiefe eingestellt. Der Kraftantrieb 12 wird dann eingeschaltet, so daß Fräswerkzeug und Werkstück in der beschriebenen Weise gedreht werden. Das das Werkzeug 1 tragende Gehäuse 32 wird dann mittels des Handrades 30 in Längsrichtung des Aufspanndornes 34 vorgeschoben. Wenn das Werkzeug 1 das Werkstück überquert, wird immer die eine Flanke jedes Werkstückzahnes genau geschlichtet, auch wenn Ungenauigkeiten vom vorausgehenden Schruppen vorhanden sind. Die besondere Form der Fräskanten und die verhältnismäßig große Winkelstellung zwischen. den Achsen des Werkzeuges und der Achse des Zahnradkörpers ermöglicht eine verbesserte und mit höherer Geschwindigkeit ausgeführte Schlichtwirkung, so daß das Werkzeug verhältnismäßig schnell über den Werkstückumfang hinweggeführt werden kann, ohne daß Gefahr besteht, daß unerwünschte Vertiefungen in den Flanken auf einer Seite der Zahnradzähne erzeugt werden. Zum Schlichten der auf der gegenüberliegenden Seite der Zahnradzähne befindlichen gegenüberliegenden Flanken wird das Zahnrad 36 abgenommen und dann auf den Aufspanndorn 34 in umgekehrter Stellung wieder aufgesteckt, worauf der beschriebene Arbeitsvorgang wiederholt wird. Das Schlichten der einen Zahnseiteflanke erfolgt also unabhängig von dem Schlichten der gegenüberliegenden Zahnflanke.The method for finishing gears is described with the Machine executed in the following way: The workpiece 36 and the milling tool 1 are attached to their associated thorns. The milling tool 1 is by means of the screw 116 is set to the desired depth of cut. The power drive 12 is then switched on, so that the milling tool and workpiece in the described Way to be rotated. The housing 32 carrying the tool 1 is then made by means of the Handwheel 30 advanced in the longitudinal direction of the mandrel 34. When the tool 1 crosses the workpiece, one flank of each workpiece tooth is always accurate finished, even if there are inaccuracies from the previous roughing. The special shape of the milling edges and the relatively large angular position between. the axes of the tool and the axis of the gear body allows an improved and finishing action performed at a higher speed so that the tool can be carried away relatively quickly over the workpiece circumference without that there is a risk of undesirable depressions in the flanks on one side of the gear teeth are generated. For finishing the opposite side the gear teeth located opposite flanks, the gear 36 is removed and then put back on the mandrel 34 in the reverse position, whereupon the described operation is repeated. The finishing of one tooth side flank takes place independently of the finishing of the opposite tooth flank.

Fig. 7 zeigt ein einteiliges umlaufendes Schabwerkzeug 248, das an jedem Ende Fräszähne aufweist. Das Werkzeug 248 besteht ebenso wie die bereits beschriebenen Werkzeuge 176 und 178 aus mehreren Schraubenzähnen 2, die an ihren gegenüberliegenden Enden ausgeschnitten sind, um Schab- oder Fräskanten 4 zu bilden. Beim Umlauf in der einen Richtung werden die an dem einen Ende der Zähne 4 gelegenen Fräskanten 4 verwendet, um die auf der einen Seite der Zahnradzähne befindlichen Flanken zu bearbeiten. Durch Längsverschieben des Bearbeitungswerkzeuges oder des zu bearbeitenden Zahnrades werden die am gegenüberliegenden Ende des Werkzeuges befindlichen Zähne so eingestellt, daß sie die gegenüberstehenden Flanken der Zahnradzähne bearbeiten. Bei der Ausführung des zweiten Frässchnittes muß das Werkzeug in der entgegengesetzten Richtung umlaufen.Fig. 7 shows a one-piece rotating scraping tool 248 that each end has milling teeth. The tool 248 exists as well as those already described Tools 176 and 178 from a plurality of screw teeth 2 attached to their opposite Ends are cut out to form scraping or milling edges 4. When circulating in the milling edges located at one end of the teeth 4 are in one direction 4 used to close the flanks located on one side of the gear teeth to edit. By moving the machining tool or the tool to be machined lengthways The teeth at the opposite end of the tool become the toothed wheel adjusted so that they machine the opposing flanks of the gear teeth. at The tool must be in in the opposite direction.

Ein Flankenspiel für die Zähne 2 kann dadurch erhalten werden, daß diese Zähne mit einem Steigungswinkel geformt sind, der von dem Steigungswinkel des theoretischen Fräsers abweicht, wobei der Unterschied in diesen Steigungswinkeln gleich der positiven Größe des gewünschten Spieles ist. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, in der der Fräser 1 mit seiner Umrißlinie und ein Schraubenzahn 2 in Ansicht dargestellt sind. Wenn der Steigungswinkel des theoretischen Fräsers gleich g, der Spielwinkel gleich g2 und der Steigungswinkel des abgeänderten Fräsers gleich g1 ist, so besteht die Gleichung Die kleine Abweichung im Steigungswinkel macht die Schneidkante 4 schneidkräftiger, während die Fläche 3 im wesentlichen ihre Form beibehält und entweder eine Hyperboloidfläche oder eine Fläche ist, die einer Hyperboloidfläche nahe kommt.A backlash for the teeth 2 can be obtained in that these teeth are formed with a helix angle which deviates from the helix angle of the theoretical milling cutter, the difference in these helix angles being equal to the positive size of the desired backlash. This is shown in Fig. 5, in which the milling cutter 1 with its outline and a screw tooth 2 are shown in a view. If the lead angle of the theoretical cutter is g, the clearance angle is g2, and the lead angle of the modified cutter is g1, then the equation exists The small deviation in the helix angle makes the cutting edge 4 more powerful while the surface 3 essentially retains its shape and is either a hyperboloid surface or a surface which approximates a hyperboloid surface.

Die Erfindung erleichtert auch die Herstellung von Zahnradzähnen mit erhöhtem gewölbtem Profil oder Steigung. Bei den bekannten Verfahren wird die Wölbung des Zahnradzahnprofils durch Verändern des Profils des Fräsers erhalten. Mit dem vorliegenden Verfahren kann die Wölbung des Profils und der Längsform sehr leicht dadurch erhalten werden, daß den Flächen 3 eine verschiedene Form gegeben wird. Eine übertrieben dargestellte Änderung in der Form der Flächen 3 zeigt der gestrichelte Kreis 6a in Fig. 3. An Stelle einer Hyperbel von der Form 6 kann ein Kreis 6a verwendet werden, der einen Radius r hat. Bei dieser Formgebung entfernen die Kanten 4 eine größere Materialmenge am Innenabschnitt und an den Außenabschnitten der Flankenflächen des Zahnrades, so daß den Zahnradzähnen eine gewölbte Form gegeben wird. Durch Verwendung des in Fig.5 dargestellten Seitenabstandes und durch Verändern der Frästiefe vom einen Ende des Zahnradzahnes zum anderen Ende des Zahnradzahnes können die Zahnradzähne in Längsrichtung gewölbt werden. Dieses Verfahren zum Wölben der Zahnradzähne in Längs- und Querrichtung hat einen bedeutenden Vorteil gegenüber den üblichen Fräsern, mit denen die Wölbung unter beträchtlicher Erhöhung der Herstellungskosten in das Evolventenprofil eingearbeitet werden muß. Die Krümmungsänderung der Flächen 3 kann mit einem einfachen Schleifvorgang erfolgen.The invention also facilitates the manufacture of gear teeth with elevated arched profile or slope. In the known method, the curvature of the gear tooth profile obtained by changing the profile of the cutter. With the present method can curvature of the profile and the longitudinal shape very easily can be obtained by giving the surfaces 3 a different shape. An exaggerated change in the shape of the surfaces 3 is shown by the dashed line Circle 6a in FIG. 3. Instead of a hyperbola of the shape 6, a circle 6a can be used which has a radius r. With this shape, the edges 4 remove one larger amount of material on the inner section and on the outer sections of the flank surfaces of the gear, so that the gear teeth are given an arched shape. By using the side distance shown in Fig.5 and by changing the milling depth from one end of the gear tooth to the other end of the gear tooth can be the gear teeth be arched lengthways. This method of arching the gear teeth in Longitudinal and transverse direction has a significant advantage over conventional milling cutters, with which the curvature in the Involute profile must be incorporated. The change in curvature of the surfaces 3 can can be done with a simple grinding process.

Aus der Beschreibung ergibt sich, da.ß mit der Erfindung eine einfache Vorrichtung und ein einfaches Verfahren geschaffen sind, die dazu dienen, die Flanken von Zähnen, beispielsweise bei Zahnrädern, Keilwellen usw. mit großer Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit zu schaben oder zu schlichten. Durch Treibeingriff der Fräskanten eines umlaufenden Werkzeuges mit den auf der einen Seite der Zähne des umlaufenden Werkstückrades befindlichen Flanken, durch drehendes Treiben des Werkstückzahnrades in zeitlicher Abstimmung mit der Bewegung der Fräskanten und durch Relativverschiebung dieser Kanten und der Zahnradzähne in Axialrichtung können vorbestmmte glatte und genaue Flankenumrisse erzielt werden. Die auf gegenüberliegenden Seiten der Zahnradzähne befindlichen Flanken können gleichzeitig bearbeitet werden, indem die Stellung des Werkstückes oder des Werkzeuges auf seinem Träger umgekehrt wird und dieselben. Fräskanten zur Einwirkung gebracht werden, oder indem eine Reihe von anderen Fräskanten zur Einwirkung gebracht wird, und zwar ohne daß in diesem Falle die Stellung des Werkstückes oder des Werkzeuges umgekehrt werden muß. Das Beheben der Schwierigkeiten, die infolge des vorhandenen Spieles auftreten, ist ein anderer wichtiger Vorteil der Erfindung. Die Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von Zahnradkörpern verschiedener Größen und Formen und bedeutet eine Ersparung an Kosten bei der Herstellung des Schlichtwerkzeuges und seiner Instandhaltung.From the description it follows that with the invention a simple one Device and a simple method are created, which serve the flanks of teeth, for example in gears, splined shafts, etc. with great accuracy and high speed scraping or finishing. By driving intervention of the Milling edges of a rotating tool with the teeth of the on one side rotating workpiece wheel located flanks, by rotating driving of the workpiece gear in time coordination with the movement of the milling edges and through relative displacement these edges and the gear teeth in the axial direction can be predetermined smooth and exact flank outlines can be achieved. Those on opposite sides of the gear teeth Flanks located can be edited at the same time by changing the position of the Workpiece or the tool is reversed on its carrier and the same. Milled edges are brought into action, or by adding a number of other milled edges is brought to action, without the position of the Workpiece or tool must be reversed. Solving the difficulties that occur as a result of the existing play is another important benefit the invention. The invention also enables the manufacture of gear bodies different sizes and shapes and means a saving in manufacturing costs the finishing tool and its maintenance.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Gear finishing tool in the form of a gear with teeth which are twisted helically and cut away at one end portion from a surface of revolution which runs coaxially with the gear in order to form a cutting tool edge on the line of intersection of this surface with each tooth, characterized in that, that the cut surface is a concave surface of revolution.

2. Tool according to claim 1, characterized in that its two ends are cut from the surface of revolution mentioned in claim 1.

3. Tool after Claims 1 and 2, characterized in that the concave surface of revolution is a hyperboloid of revolution and the cutting tool edge is on the line of movement of the point of contact of a tool tooth with the tooth of a workpiece gear engaging in the tool lies.

4. Machine for using a gear finishing tool according to claim 1, 2 or 3 with crossed shafts, for the tool and the one to be machined Gear and with a gear that connects the two shafts and regulates their relative speed, characterized in that the driving torque acts directly on the shaft on which the workpiece gear is attached and that the tool shaft is driven by the connecting gear. Into consideration Drawn pamphlets: U.S. Patent No. 2,356,868.