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Verfahren zur Herstellung echter Pfeilverzahnungen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren, mit dem es möglich ist, echte Pfeilverzahnungen in einem Zuge ohne
Nacharbeit wirtschaftlich herzustellen, bei der der Zahn. des Gegenrades mit seiner
Spitze in der Pfeilspitze der Zahnlücke ungehindert abrollen kann und die Pfeilspitze
des Zahnes an der Gegenflanke, vorzugsweise im Bereich d er Veränderung .des Schrägungswinkels
nicht zur Anlage kommt.
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Es sind Verfahren bekannt, bei denen die echten Pfeilverzahnungen,
d. h. ein ununterbrochener Pfeilzahn, :der erhebliche Kräfte übertragen kann, in
einem Bearbeitungsgang entweder mit einem Fingerfräser auf einer Wälzfräsmaschine
oder mittels Schneidrädern bzw. Kammstählen, auf Sondermaschinen hergestellt werden
kann.
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Beim Verzahnen mit :dem Fingerfräsen der die Evolventenform der Zahnflanken
besitzt, wird dieser, während das Werkstück eine Drehbewegung ausführt, parallel
zur Werkstückachse in der Vorschu brichtung bewegt. Die eine Zahnschräge des Pfeilzahnes
ergibt sich durch die Resultierende dieser beiden letztgenannten Bewegungen, während
.die andere :durch Umkehrung der Drehbewegung des Werkstückes nach Erreichung der
Pfeilspitze in gleicher Weise erzeugt wird. Die Anzahl der Zähne des zu verzahnenden
Werkstückes wird dann im Einzelteilverfahren eingearbeitet, indem nach Erzeugung
einer Zahnlücke jeweils um einen Zahn weiter geteilt werden muß.
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Zur Anwendung dieses Verfahrens. sind Maschinen bekannt, bei welchen
die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück unter Benutzung einer Schablonenführung
erfolgt. Die Ausarbeitung der Zahnlücke an dar Pfeilspitze, damit die Pfeilverzahnung
einwandfrei ineinander abrollen kann, wird durch ein auswechselbares mittleres Schablonenteil
in Form eines zusätzlichen Arbeitsganges vorgenommen.
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Mit diesem Verfahren und den bekannten Einrichtungen ist es jedoch
nicht möglich, die Zahnlücken, wie sie für das einwandfreie Abrollen der Gegenzähne
erforderlich sind, in einem Zuge, d. h. in einem Arbeitsgang auszuführen. Durch
den zusätzlichen Arbeitsgang wird jedoch die Bearbeitungszeit beim Verzahnen erhöht.
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Weiterhin sind zwei Verfahren entwickelt, bei denen mit Schneidrädam
bzw. mit Kammstählen gearbeitet wird.
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Beim Arbeiten mit zwei Schneidrädern führt das Werkstück ebenfalls
eine Drehbewegung aus, während die beiden um den gleichen Schrägungswinkel entgegengerichteten
Zahnschrägen der Pfeilzähne durch den Werkzeugen zugeordnete Kurvenführungen erzeugt
werden. Es werden beim Verzahnen mit zwei Schneidrädern, die von zwei Seiten wechselweise
nach den Pfeilspitzen zu arbeiten, einwandfreie Pfeilspitzen und zu ihnen: passende
Ecken im Wälzverfahren ausgeschnitten, so @daß hier ohne Nacharbeit eine verwertbare
echte Pfeilverzahnung entsteht.
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Ähnlich verhält es sich auch beim Verzahnen mit Kammstählen, auch
hier werden theoretisch einwandfreie Pfeilzähne erzeugt. Die Bearbeitung des Werkstückes
erfolgt jedoch nach dem bekannten Teilwälzverfahren.
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Obwohl nach den beiden letztgenannten Verfahren einwandfreie echte
Pfeilverzahnungen erzeugt werden können, bestecht dien Nachteil, daß sich an dien
Pfeilspitzen beim Drehen der Räder in einer Richtung leicht Ölanstauungen bilden,
die zu erheblichen Erwärmungen führen können. In der Praxis beseitigt man diesen
Nachteil oftdurch Eindrehen einer Rille an den Pfeilspitzen. Dadurch wird jedoch
die geforderte Steifigkeit der Pfeilzähne wieder herabgemindert. Weiterhirn, ist
:es in der Praxis mit diesen beiden Verfahren nur bei geringer Leistung und äußerster
Schonung der Werkzeuge möglich, die notwendigen scharfen Eckender Zahnlücken dar
echt Pfeilverzahnung zu erzeugen.
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Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zu schaffen,
mit dem es möglich ist, mit den bekannt Werkzeugen ohne Nacharbeit, also in einem
Arbeitsgang, eine echte Pfeilverzahnung zu erzeugen, bei der an der Pfeilspitze
keine Ölstauungen entstehen können, indem die Pfeilspitze des Gegenzahnes vorzugsweise
im Bereich der Veränderung des Schrägungswinkels an der gegenüberliegenden Flanke
nicht zur Anlage kommt.
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Dies wird eTfindungsgemäß dadurch erreicht, daß beim Verzahnen des
Werkstückes mit einer echten Pfeilverzahnung nach Ausarbeitung einer halben
Zahnlückenlänge,
wenn das Werkzeug mit seinen Schneidkanten an der einen Zahnflanke,die Pfeilspitze
erreicht hat, die Drehbewegung des Werkstückes zusätzlich beschleunigt und/oder
die geradlinige Vorschubbewegungdes Werkzeuges zusätzlich verzögert wird, so :daß
das Werkzeug mit ,seinen Schneidkanten die Pfeilspitze an der einem. Zahnflanke
verläßt und im Vergleich zum Schrägungswinkel des Zahnes unter einem größeren Winkel
bis zur Mitte der Zahnlänge an der anderen Zahnflanke wandert und dann auf einem
zum letzten Wegabschnitt symmetrischen Weg zur Pfeilspitze an der einem Zahnflanke
wieder zurückkehrt, worauf die erwähnte verzögerte und/oder beschleunigte Bewegung
beendet wird und das Werkzeug die andere Hälfte der Zahnlücke in bekannter Weise
ausarbeitet.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die zusätzliche
Beschleunigung der Drehbewegung und/oder die Venögerung,d'er Varschubbewegung zur
Veränderung .des Sehrägungswimkels an den Zahnenden vorgenommen wird; nachdem die
Schneidkanten dies Werkzeuges an der einen Zahnflanke am Ende oder am Anfang der
gesamten Zahnbreite angelangt sind.
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Mit dem neuem. Verfahren ist es möglich, echte Pfeilverzahnungen mittels
Fingerfräser ohne Nacharbeit herzustellen. Außerdem kann. auch bei Erzeugung echter
Pfefverzahnungen mittels Stoßrädern undKammstählen eineölanstauung vermieden werden,
da dort ebenfalls bei Anwendung des ,neuen Verfahrens die Pfeilspitze des Gegenrades
an die Gegenflanken der Zahnlücke im Bereich der Veränderung des Schrägungswinkels
nicht zur Anlage kommt.
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In der Zeichnung ist das erf ndungsgemüße Verfahren zur Erzeugung
echter Pfeilverzahnungen schematisch dargestellt. Es zeigt Abb.1 das bekannte Verfahren
zur Erzeugung echter Pfeilverzahnungen mittels Fingeifräser, Abb.2 das bekannte
Verfahren zur Erzeugung echter Pfeilverzahnungen mittels Sch.neidrädern bzw. Kammstählen,
Abb. 3 das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung echter Pfeilverzahnungen unter
Verwendung eines Fingeräsers, Abb.4 das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung
von Schneidrädern, und Kammstählen, Abb.5 eine weitere Möglichkeit !der Anwendung
des neuen Verfahrens mittels Fingerfräsen, Abb. 6 eine weitere Möglichkeit unter
Verwendung der Veränderung des Abstandes zwischen Werkzeug und Werkstück mittels
Fingerfräser, Abb.7 das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung balleger Zähne,
Abb. 8 einen Querschnitt durch die :in Abb. 6 dargestellte Anordnung.
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Beiden bekannten Verfahren zur Erzeugung echter Pfeilverzahnungen
mittels Fingerfräser nach Abb.l besitzt der Fingerfräser das Profil der evolventenförmigen
Zahnflanken und wird in Richtung der Wcrkstückachse bewegt, wobei durch gleichzeitige
Drehung des Werkstückes als resultierende Bewegung die Zahn.sah@räge,entsteht. Isst
der Fingerfräser 11 nach Durchführung dieser beiden Bewegungen am Punkt 7 angelangt,
;so tritt bei weiterer Bewegung des Werkzeuges 11 nach Punkt 8 eine Verringerung
des Schmägungswinkels 3 bis zum Punkt 8 auf 0° ein. Nachdem das Werkzeug 11 im Punkt
8 angelangt ist, erfolgt eine Umkehr der Drehbewegung des Werkstückes, und es vergrößert
sich bei Weiterbewegung des Werkzeuges 11 der Schrägungswinkel 3 bis zum Punkt 9
auf die gewünschte Größe. Der Bereich der Veränderung des Eingriffswinkels 3 zwischen
den Punkten 7 und 9 wirkt sich auf die eine Flanke 6' der Zahnlücke 6 nicht aus.
Es wird dort :eine volle Pfeilspitze 1 ausgebildet, während an oder Gegenflanke
6" von Punkt 4 zu Punkt 5 ein Radius entsteht, der der Pfeilspitze 1 nicht
entspricht. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, um ein einwandfreies Abrollen
der Pfeilverzahnung 2 zu erreichen, die Pfeilspitzen 1 nach der Linse
12 entsprechend abzuarbeiten.
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Inder Abb. 2 sind die Verhältnisse aufgezeigt, wie sie bei der Erzeugung
einer echten Pfeilverzahnung 2
unter Verwendung von Stoßräder oder Kammstählen
vorliegen. Dort wird durch wechselnde Schneidwirkung des einen oder .anderen Schneidrades
bzw. Kammstahles bis zur Pfeilspitze 1 der Pfeilzahn 2 theoretisch einwandfrei ausgeschnitten;
da jedes Werkzeug nur eine der Zahnschräge entsprechende Lücke ausarbeitet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren (s. Abb. 3) wird nun, nachdem
das Werkzeug 11 im Punkt 7 angelangt ist, die gleiohförmige Vorschubbewegung,des
Werkzeuges 11 verzögert oder die gleichförmige Drehbewegung des Werkstückes beschleunigt.
Dadurch wandert das Werkzeug 11 im Bereich der Veränderung des Steigungswinkels
3 über Punkt 10 nach Punkt 9, so daß dar Fingerfräser 11 entsprechend
seinem Durchmesser an der einen Flanke 6" einen Radius hinterläßt, in den dann die
Pfeilspitze 1 des Gegenzahnes eingreift, ohne daß im Bereich der Veränderung des
Schrägungswinkels 3 zwischen dien Punkten 4 und 5 .eine Anlage des
Gegenzahnes erfolgt.
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Der Verfahrensablauf :ist nun folgender: Nachdem entsprechend der
gewünschten Zahnschräge zwischen der Längsvorschubbewegung des Werkzeuges 11 oder
Werkstückes und der Drehbewegung des Werkstückes die erforderlichen Wechselräder
aufgesteckt wurden, durchläuft :das Werkzeug 11, in dem gezeigten Fall ein Profilfingedräser,
unter Drehung des Werkstückes und Bewegung des Werkzeuges 11 mit Achsrichtung des
Werkstückes die eine Zahnschräge, bis das Werkzeug 11 mit seiner Achse den Punkt
7 und mit seinen Schneidkanten an der Zahnflanke 6' -den Punkt 1 und an .der Zahnflanke
6" den Punkt 4 erreicht hat.
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In dieser Werkzeugstellung wird dann die übliche Vorschubbewegung
,des Werkzeuges 11 verzögert und/oder die Drehbewegung des Werkstückes beschleunigt,
bis sich die Achse des Werkzeuges 11 im Punkt 10 befindet. Vom Punkt 7 biss
Punkt 10 durchläuft dabei das Werkzeug 11 einen größeren Zahnschrägungswinkel 3.
Danach erfolgt dann die Umkehr der Drehrichtung der Drehbewegung des Werkstückes
unter gleichzeitigem Weiterlaufen der zusätzlich beschleunigten Drehbewegung,des
Werkstückes und/oder der verzögerten Vorsehubbewegung .des Werkzeuges 11, bis die
Werkzeugachse den Punkt 9 und die Schneidkanten des Werkzeuges 11 an der Zahnflanke
6" den Punkt 5 erreicht haben.
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In dieser Stellung wird die zusätzliche Verzögerung der Vorschubbewegung
dies Werkzeuges 11 und/oder .die Beschleunigung der Drehbewegung des Werkstückes
wiederaufgehoben, so daß das Werkzeug 11,
die andere Hälfte der Zahnlücke
ausschneidend; die festgelegte Zahnschräge durchläuft.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unier VeT-wendung von Schneidrädern
oder Kammstählen (s.
Abb.4) liegen die Verhältnisse ähnlich, wie
sie im vorhergehenden Abschnitt erläutert wurden. Es wird deshalb die Bewegung des
einen Werkzeuges nach Erreichung des Punkte 8 bis Punkt 10 und die
Bewegung des anderen Werkzeuges von Punkt 9 bis Punkt 10 verzögert oder die
gleichförmige, Drehbewegung des Werkstückes in diesen Bereichen beschipeunigt.
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Aus Abb. 4 ist ersichtlich, @daß die vollausgebildete Pfeilspitze
der einen Flanke, vorzugsweise im Bereich der Veränderung .des Schrägungswinkels
3 an der ihr zugeordneten Flanke, nicht zur Anlage kommt. Somit ist bei diesem Verfahrender
Nachteil einer Ölanstauung beseitigt, da das nach der Pfeilspitzedrängende Öl an
der erwähnten Stelle ungehindert abfließen kann.
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In Abb.5 ist eine weitere Möglichkeit der Anwendung des neuen Verfahrens
aufgezeigt, die erkennen läßt, daß es ohne weiteres möglich ist, die gleichförmige
Vorschubbewegung des Werkzeuges oder die gleichförmige Drehbewegung deseWerkstückes
schon von einer beliebigen Stelle ab zu verzögern oder zu beschleunigen.
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Durch diesen Verfahrensablauf wind die Pfeilspitze des Pfeilzahnes
voll ausgebildet, aber an der der Pfeilspitze gegenüberliegenden anderen Flanke
6" der Zahnlücke 6 in der Ecke eine Ausnehmung 13 erzeugt, so daß
die Pfeilspitze des Gegenzahnes in dieser Ausnehmung 13 ungehindert abrollen
kann und vorzugsweise in dem gesamten Bereich der Veränderung des Schrägungswinkels
3 en dieser Gegenflanke 6' nicht zur Anlage kommt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch breitenballige Zähne
erzeugt werden, indem die Verzögerung der gleichförmigen Vorschubbewegung des Werkzeuges
und die Beschleunigung der gleichförmigen Drehbewegung des Werkstückes an den beiden
Stirnseiten des Zahnrades au einer bestimmten Zahnbreite erfolgt (s. Abb. 7).
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Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, vorzugsweise ebenfalls
wieder im Bereich der Veränderung des Schrägungswinkels 3, eine laufende Veränderung
des Abstandes zwischen. Werkzeug und Werkstück, so daß beispielsweise, wie in Abb.
6 dargestellt, beim Arbeiten mit einem Fingerfräsen eine Zahnlücke entsteht, bei
-der an der einen Flanke die Pfeilspitze 1
um einen kleinen Betrag abgefräst
wird und bei der gegenüberliegenden Flanke ebenfalls eine Ausrundung entsteht, in
der die abgeflachte Pfeilspitze 1 des Gegenzahnes ungehindert abrollen kann. Die
VeTänderung des Abstandes zwischen Werkzeug und Werkstück ist durch Vergrößerung
des Durchmessers des Werkzeuges 11' in Abb. 6 dargestellt. Dabei entsteht jedoch
ein echter Pfeilzahn, der in dem Bereich der Veränderung des Abstandes zum Werkzeug
keine durchgehende konstante Zahnhöhe aufweiset (s. Abb. 8). Es ist jedoch ohne
weiteres möglich, auf der gesamten Breite des Werkstückes eine durchgehende konstante
Zahnhöhe zu erhalten, wenn in dem letztgenannten Bereich das Werkstück an seiner
Oberfläche entsprechend ausgebildet wird, so da.ß diese parallel mit dem Zahngrund
läuft.