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Kammstahl mit veränderlicher Teilung für das Wälzstoßen von Zahnrädern
Die Erfindung bezieht sich auf das Wälzstoßen von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung
mit einem Zahnkamm als Werkzeug.
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Die bei diesen Verfahren üblicherweise verwendeten Kammstähle sind
ihrer Ausbildung nach im allgemeinen für die Herstellung einer gewissen Anzahl von
Verzahnungen mit genormtem Modul bestimmt.
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Wenn jedoch nach diesem Verfahren ein Zahnrad hergestellt werden soll,
dessen Modul nicht genormt oder üblich ist, so ist ein Spezialwerkzeug erforderlich.
Wegen der in der Regel erforderlichen genauen Teilung wird in solchen Fällen im
allgemeinen ein einzahniges Werkzeug verwendet, dessen Zahn gerade Flanken aufweist.
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Wenn jedoch die Zahnlücke des einzahnigen Werkzeugs etwas kleiner
ist als die Hälfte der Teilung der zu schneidenden Verzahnung, so kann mittels eines
solchen Werkzeuges lediglich absatzweise in zwei Schnitten gearbeitet werden, wobei
in der ersten Stufe die Flanken auf der einen und in der zweiten - nach einer seitlichen
Versetzung der zu schneidenden Verzahnung um das Maß der Differenz zwischen der
halben Teilung und der ursprünglichen Breite des Werkzeugzahnes -die Flanken auf
der anderen Seite der Verzahnung hergestellt werden.
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Auch dann ermöglicht es aber die Verwendung eines Werkzeuges mit nur
einem einzigen Zahn von gegebenen Abmessungen nur, eine kleine Anzahl von Verzahnungsgrößen
zu schneiden.
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Es ist bereits ein einzahniges Werkzeug bekannt, das für die Bearbeitung
von Zahnrädern mit verschiedenen Modulen nach dem Abwälzverfahren eingestellt werden
kann. Es ist aus zwei in der Längsmittelebene des Zahnes aneinanderliegenden Teilen
zusammengesetzt, deren jedes eine Schneidkante enthält und eine zu seiner Flanke
unter einem Winkel von weniger als 90° verlaufende Brustfläche aufweist.
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Dieses Werkzeug ermöglicht es, in einem Arbeitszuge beide Zahnflanken
einer Zahnlücke gleichzeitig zu bearbeiten. Um mittels dieses bekannten Werkzeuges
Zahnräder mit verschiedenen Modulen bearbeiten zu können, werden zwischen die beiden
Teile desselben Zwischenlagen von verschiedener Dicke eingelegt, so daß die Zahndicke
des Schneidzahnes verändert wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist ein Werkzeug für die
Herstellung von nicht normalen Verzahnungen, ohne daß es nötig ist, eigens hierfür
ein Zahnkammwerkzeug oder ein solches mit einem einzigen Zahn herzustellen.
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Durch die Erfindung wird ein Werkzeug zum Wälzstoßen von Zahnrädern
bei einfacher Ausbildung mit weitem Verwendungsbereich geschaffen. Das Werkzeug
nach der Erfindung ermöglicht die Vorbearbeitung durch einen oder mehrere Schnitte,
wie die Fertigbearbeitung durch einen einzigen Schnitt von Verzahnungen mit beliebigen
Modulen, sei es normaler und mit einem innerhalb eines Bereiches beliebigen Eingriffswinkel.
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Diese Vorteile des Werkzeuges gemäß der Erfindung werden dadurch erzielt,
daß dasselbe zwei Schneidzähne mit je zwei Schneidflanken mit geraden Kanten aufweist,
die in Richtung der Zahnteilung längs einer geradlinigen Führung verstellbar sind,
wobei das Maß der Verstellung, die vor oder während des Schneidvorganges erfolgen
kann, an einer Strichmarkierung ablesbar ist.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen des neuen Werkzeuges
beschrieben und mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigt Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung eine Ausführungsform des neuen Werkzeuges; Fig. 2 eine Stirnansicht
des in Fig. 1 dargestellten, auf dem Stößel einer Wälzstoßmaschine angeordneten
Werkzeuges, Fig. 3, 4 und 5 eine Draufsicht des Werkzeuges mit drei verschiedenen
Abständen seiner Zähne in der Arbeitsstellung über einem zu schneidenden Zahn, Fig.
6 und 7 Stirnansichten zweier abgeänderter Ausführungsformen des neuen Werkzeuges.
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Das in Fig. 1 bis 5 dargestellte Werkzeug weist einen Tragkörper in
Gestalt einer Grundplatte 1 mit einer
Führung 2 auf, längs
deren zwei je einen Zahn 5, 6 tragende Blöcke 3 und 4, die in der Querrichtung beweglich
sind. Die Relativbewegungen der Blöcke 3 und 4 auf der Grundplatte 1 in Richtung
quer zu den Zähnen erfolgen mittels einer Differentialspindel 7 mit Betätigungsvierkant
7c. Gemäß dem -Ausführungsbeispiel bilden die beiden Zähne 5 und 6 mit den zugeordneten
Blöcken 3 und 4 aus gehärtetem und geschliffenem Schnelldrehstahl einteilige
Körper. In die Blöcke sind vor der Wärmebehandlung zwei Gewindebohrungen 8 und 9
mit gleichsinnigem Spitzgewinde, jedoch etwas verschiedener Steigung geschnitten
worden.
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Die untere Fläche jedes der beiden Blöcke weist eine Gegenführung
10 auf, in welche die Führung 2 eingreift und die selbst sorgfältig geschliffen
ist. Die Bearbeitung muß so genau erfolgen, daß die beiden Blöcke ohne Spiel gleiten.
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Die Spindel 7 weist zwei Gewinde 7a und 7b mit verschiedener
Steigung auf, die es ermöglichen, den Abstand der beiden Zähne 5 und 6 des Werkzeuges
voneinander genau einzustellen.
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Eine auf das vertikale Ende des einen der Blöcke 3 an der Seite der
Spindel, auf welcher der Betätigungsvierkant 7e sitzt, eingravierte Gradeinteilung
trägt weiter zur genauen Einstellmöglichkeit des Werkzeuges bei. Auf der Spindel
ist ein längsgerichteter, durch eine kleine Rille gebildeter Strich 12 vorgesehen,
der einen Zeiger bildet, der es ermöglichst, die Winkeleinstellung der Spindel gegenüber
der Gradeinteilung 11 einzustellen.
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Wenn mit P, und P2 die Steigungen der beiden Gewindegänge der Spindel
und mit n die Anzahl der Teilstriche der kreisförmigen Gradeinteilung bezeichnet
werden, so ist ersichtlich, daß eine Drehung der Spindel um einen Teilstrich eine
Änderung des Abstandes der beiden Blöcke voneinander von
bewirkt. Wenn z. B. P, = 2 mm, P2 = 1,75 mm und n = 25 ist, so beträgt die Änderung
des Abstandes bei Drehung der Spindel um einen Teilstrich 1/100 mm.
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In jedem der Blöcke 3 und 5 ist im Bereich des oberen horizontalen
Teils der Zähne ein geradliniger Strich 13 oder 13a eingraviert, der mit der Achse
des Zahnes zusammenfällt.
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Die Dicke E der aus den Blöcken und der Grundplatte bestehenden Einheit
muß gleichmäßig sein. Der zulässige maximale Parallelitätsfehler beträgt 1/10o mm.
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Die Schneidflanken 14 von konstantem Profil der mit dem üblichen
Winkel hinterschlifenen Schneidzähne 5 und 6 sind unter dem gleichen Winkel a (Fig.
3) zur Symmetrieachse des Zahnprofils wie ihre Innenkanten 15 geneigt.
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Fig.2 veranschaulicht die Anordnung des vorstehend beschriebenen Werkzeuges
auf dem Stößel 16 einer Wälzstoßmaschine. Dieser Stößel weist bekanntlich eine Spannut
17 auf. Aus der unteren Fläche dieser Nut springen zwei kleine Stifte 18 vor, die
der ersten Einstellung dienen. Zunächst wird eine kleine Unterlageplatte 19 mit
zueinander parallelen Flächen, die zwei Löcher 20 aufweist, in welche die Stifte
18 eintreten, eingelegt und auf diese Grundplatte an Stelle des üblichen Zahnkamms
das Werkzeug gemäß Fig. 1 aufgesetzt. Zwei Keilbacken 21 üblicher Art halten das
Ganze zusammen. Sie sind durch eine übliche Gewindespindel 22 miteinander verbunden.
Ferner sind zwei ihre Bewegung begrenzende Endanschläge 23 vorgesehen.
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Fig. 3 bis 5 zeigen drei Stellungen der beiden Blöcke 4 und 5 und
der- mit ihnen je einen einteiligen Körper bildenden Schneidzähne 5 und 6, in welche
die Blöcke durch Drehung der Spindel 7 in zweckentsprechender Richtung verbracht
worden sind.
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Gemäß Fig. 3 befindet sich das Werkzeug im Eingriff' mit dem fertigen
Zahn D1 eines Zahnrades mit normaler Verzahnung, so daß seine Höhe gleich der Gesamthöhe
der Schneidzähne ist. Diese Stellung entspricht dem größten Modul einer normalen
Verzahnung, die mittels des Werkzeuges hergestellt werden kann. Ein Zahnrad mit
normaler Verzahnung von größerem Modul würde einen Zahn von größerer Höhe aufweisen.
Die Schnittlänge des Werkzeuges
(H ist die Zahnhöhe der Werkzeugzähne und a ihr Flankenwinkel) würde
dann für die Bearbeitung zu klein sein.
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In Fig. 4 ist das Werkzeug völlig geschlossen; die beiden Blöcke 3
und 4 liegen aneinander. In diesem Falle ist also der Modul des Zahnes DZ des Zahnrades
mit normaler Verzahnung der kleinste Modul (m), der durch das Werkzeug im Falle
einer normalen Verzahnung geschnitten werden kann.
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Gemäß Fig. 5 ist der Abstand e zwischen den beiden Blöcken 3 und 4
größer als gemäß Fig. 3, jedoch die Höhe des Zahnes D3 der dargestellten Verzahnung
noch gleich der Höhe H der Zähne des Werkzeuges. Aus dieser Figur ist ersichtlich,
daß mittels des Werkzeuges auch sogenannte Stumpfverzahnungen, deren Modul größer
ist als der maximale Modul (M), den das Werkzeug im Falle einer normalen Verzahnung
schneiden kann (Stellung gemäß Fig. 3), hergestellt werden können.
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Mittels des neuen Werkzeuges können ferner auch Spitzverzahnungen,
deren Modul kleiner ist als der kleinste Modul (m), der im Falle einer normalen
Verzahnung geschnitten werden kann, hergestellt werden, jedoch ist diese Möglichkeit
durch die Kopfdicke l der Schneidzähne beschränkt.
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Das neue Werkzeug stellt ferner in den gleichen Fällen ein Vorbearbeitungswerkzeug
mit zwei Zähnen dar.
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Es ist verwendbar auch zum Schneiden von folgenden Verzahnungen: normalen
Verzahnungen, Verzahnungen mit nicht normalen Modulen, jedoch mit von normaler Zahnhöhe,
z.B. m = 13,37, in = 14,25, m = 19,24; verkürzten Verzahnungen (Stumpfverzahnungen),
wobei der zweite Schnitt vermieden wird; hohen Verzahnungen (Spitzverzahnungen),
bei welchen es auch möglich ist, mit einem einzigen Fertigschnitt auszukommen; Verzahnungen
mit normalem Zahnspiel; Verzahnungen mit großen Modulen, die die Anwendungsmöglichkeit
von Maschinen mit einem üblichen Kammstahl ausschließen.
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Zwei Universalwerkzeuge (Module von 15 bis 23 und 20 bis 30,6) ermöglichen
es, den Maximalmodul, der auf einer gängigen Wälzstoßmaschine noch hergestellt werden
kann, in kontinuierlicher Weise zu erreichen.
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Verzahnungen mit anormalem Eingriflsivinkel lassen sich mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Werkzeuges erzeugen. In diesem Falle ist der durch die Modulräder
einer Wälzstoßmaschine einstellbare Schneidmodul von dem Modul der Verzahnung verschieden,
und die Abmessungen des Schneidwerkzeuges entsprechen
einem dritten
Modul, der von den beiden genannten Modulen abweicht.
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Als Beispiel für die Möglichkeit der Durchführung des Wälzstoßvorganges
mittels des neuen Universalwerkzeuges in einem einzigen Schnitt kann eine Verzahnung
mit folgenden Merkmalen hergestellt werden: Modul 17,82, Eingriffswinkel 22°57',
Zahnungstyp: Kurzverzahnung.
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Wenn das Werkzeug mit Spezialzähnen zum Schneiden von Kettenrädern
versehen wird, so kann es die Verzahnungen beliebiger Kettenräder von ein und demselben
Durchmesser, jedoch verschiedener Teilung, schneiden.
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Das Werkzeug ermöglicht ferner in allen vorstehend erläuterten Fällen
die Vorbearbeitung (bis zum Zahnfuß oder auf eine etwas größere Tiefe) mit doppelter
Teilung.
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Das Schleifen des Werkzeuges erfolgt in gleicher Weise wie das eines
Zahnkammes.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 sind die beiden Teile
(3, 5 und 4, 6) des Werkzeuges in Bezug aufeinander beweglich. Fig. 6 veranschaulicht
eine abgeänderte Ausführungsform, die es ermöglicht, die beiden Teile des Werkzeuges
unabhängig von der Grundplatte la beweglich zu machen. Zu diesem Zwecke sind
zwei Hilfsblöcke 24 und 25 durch Spindeln 26 mit der der Einstellung dienenden Grundplatte
la verbunden und werden durch den Absatz 2 in ihrer Lage gesichert. Es sind in diesem
Falle zwei Einstellspindeln 27, 28 mit den verschiedenen Steigungen 27a, 27b und
28a und 28b vorgesehen. Diese Anordnung ermöglicht die genaue Einzeleinstellung
der beiden Hobelwerkzeuge gegenüber der Grundplatte ja. Die Höhe der Hilfsblöcke
24 und 25 ist geringer als die der Blöcke 3 und 4. Das Festspannen erfolgt
ausschließlich auf diesen Blöcken. Jede Spindel weist eine längsgerichtete Markierungslinie
12 auf, und an den Enden der Blöcke 24 und 25 sind Strichmarkierungen ähnlich den
Strichmarkierungen 11 der Fig. 1 angebracht.
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In Fig: 7 ist eine Vorrichtung, die an die übliche Verwendung eines
Kammstahles, oberhalb dessen eine besondere Platte angeordnet ist, erinnert, dargestellt.
Die beiden Blöcke 3b und 4b aus Schnelldrehstahl werden in genau eingestellter Weise
über Querrillen 29, 30 mit zwei Körpern 31 und 32 aus gewöhnlichem Stahl verbunden,
die die Spindel? mit Differentialsteigung tragen. Jeder der Schneidezähne weist
zwei übereinanderliegende Teile 5b und 5c oder 6b und 6c auf, die fest mit dem Block
3b oder 4b und dem Körper 31 oder 32 verbunden sind. An den oberen Teil sind eine
Führungsplatte 1b und ein Absatz 2, der die Blöcke 3b und 4b über die Körper 31
und 32 ;führt, angeschlossen. In diesem Falle ist die Grundplatte 19 (Fig. 2) der
Maschine erforderlich. Die in Fig. 7 dargestellte Anordnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Fig. 1. Sie kann ebenso auch als Ausführungsbeispiel der Anordnung nach Fig.
6 ausgebildet sein.
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Selbstverständlich können in allen Fällen die Schneidzähne statt aus
dem gleichen Werkstoff wie die sie tragenden Blöcke auch aus Schnelldrehstahl oder
anderem geeignetem Werkstoff' bestehen und mit den Blöcken verbunden sein.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen
und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die nur als Beispiele
anzusehen sind.