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Die Erfindung bezieht sich auf ein für die Bearbeitung eines bestimmten
Zahnrads durch Abwälzen mit gekreuzten Achsen geeignetes Schabrad, dessen Zahnflanken
mit einer Vielzahl von Schneidkanten bildenden Schneidnuten versehen sind, die in
Umfangsrichtung in jeweils der gleichen und nebeneinander verschiedenen senkrecht
auf der Schabradachse stehenden Ebene angeordnet sind, wobei auf dem Längenbetrag
einer Nutenteilung von einer Schneidkante bis zur auf der gleichen Zahnflanke benachbarten
gleichliegenden Schneidkante mindestens drei Ebenen nebeneinander angeordnet sind
und wobei jeder Ebene eine Gruppe von Zähnen mit in dieser Ebene liegenden Schneidkanten
zugeordnet ist, deren Zähnezahl ein genaues Vielfaches (einschließlich 1) der Werkstückzähnezahl
ist, nach Patentanmeldung H 477841 b / 49 d.
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Für Schabverfahren mit Längsvorschub werden im allgemeinen Werkzeuge
benutzt, bei denen die Schneidnuten auf den aufeinanderfolgenden Zähnen in einer
senkrecht auf der Schabradachse stehenden Ebene angeordnet sind. Fehlt der genannte
Längsvorschub oder ist er so klein, daß er, abgesehen von dem für die Achskreuzung
natürlichen Längsgleiten, den Längenbetrag von einer Schneidkante bis zur anderen
nicht überbrücken kann, so müssen die Schneidnuten von Zahn zu Zahn gestaffelt sein.
Für solche Schabräder gilt bisher im allgemeinen der Grundsatz, daß die Schabradzähnezahl
keinen gemeinsamen Teiler mit der Werkstückzähnezahl aufweisen soll. Als Werkstückzähnezahlen
werden Primzahlen bevorzugt.
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Bei einem Schabrad mit gestaffelten Schneidnuten ist das genannte
Prinzip insofern geändert, als die Schabradzähne in Gruppen eingeteilt sind, die
zwar einerseits keinen gemeinsamen Teiler nach der Zahnradzähnezahl aufweisen, jedoch
kann die Gesamt-Schabradzähnezahl einen gemeinsamen Faktor mit der Werkstückzähnezahl
haben. Die Einteilung der Schabradzähnezahl in Gruppen hat gegenüber den Primzahlen
den Vorteil einer schnelleren Überrollung, d. h. einer kürzeren Zeit bis zum vollständigen
Ausschaben des Werkstückes.
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Aus wirtschaftlichen Gründen, insbesondere aus Gründen der Maschinen-
und Werkzeughaltung, auch aus Gründen der Typenbeschränkung und Beschränkung der
Anzahl der Meßinstrumente ist es erwünscht, hinsichtlich der Zähnezahlen nur mit
wenig verschiedenen Schabrädern auszukommen. Angestrebt wird oft, alle in einer
Werkstätte verwendeten Werkzeuge grundsätzlich mit der gleichen Zähnezahl auszuführen.
Für die bekannten Lehren ist dieser Grundsatz nicht in allen Fällen zu verwirklichen,
nämlich dann nicht, wenn die Werkstückzähnezahl mit der Zähnezahl der in Frage kommenden
Gruppen oder mit der Gesamtzähnezahl des Schabrades einen gemeinsamen Faktor aufweist,
oder wenn die Schabradzähnezahl ein ganzes Vielfaches der Werkstückzähnezahl ist.
Nach einem noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag wird dieser Mangel
dadurch behoben, daß dem Längenbetrag einer Nutenteilung von einer Schneidkante
bis zur auf der gleichen Zahnflanke benachbarten gleichliegenden Schneidkante mindestens
drei Ebenen nebeneinander angeordnet sind und jeder Ebene eine Gruppe von Zähnen
mit in dieser Ebene liegenden Schneidkanten zugeordnet ist, deren Zähne ein ganzer
Teiler der Schabradzähnezahl ist und daß die Schabradzähnezahl ein Vielfaches der
Werkstückzähnezahl, einschließlich 1, ist.
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Es treten Fälle auf, wo dieses Prinzip nicht anwendbar ist, was an
einem Beispiel erläutert werden soll. Es sei angenommen, daß für eine Werkstätte
eine Schabradzähnezahl von 97 (Primzahl) genormt und daher vorgeschrieben ist. Es
soll ein Werkstück mit 24 Zähnen mit einem Schabrad mit Schraubenlinien folgenden
Schneidnuten geschabt werden. An sich ist es möglich, ein Schabrad ohne Gruppeneinteilung
zu verwenden, also ein Schabrad, bei dem auf einer Steigungshöhe von einer Schneidnutenteilung
oder einem ganzen Vielfachen davon in Umfangsrichtung 97 einer Schraubenlinie folgende
Schneidkanten vorgesehen sind. Dieses Schabrad würde eine verhältnismäßig lange
Zeit für ein volles Ausschaben des Werkstückes benötigen. Eine Gruppeneinteilung
und damit Zeitverkürzung nach der vorher geschilderten bekannten Lehre läßt sich
nicht vornehmen, denn danach kämen als Gruppen die Zähnezahlen 24 -1=23 oder 24-f-1=
25 in Frage. Mit 4-23=92 oder 5.23=115 bzw. mit 4.25 =100 Zähnen läßt sich ein Werkstück
nach der bekannten Lehre nicht bearbeiten. Es ist nun mit einer anderen älteren
Erfindung vorgeschlagen worden, die Zähnezahl des Schabrades zwar in Gruppen einzuteilen,
aber zwischen zwei oder mehr Gruppen einen oder mehr Zusatzzähne vorzusehen, die
keine gestaffelten Nuten oder überhaupt keine Nuten aufweisen. Dieser Vorschlag
ist jedoch nur erfolgreich, wenn nur wenig Zusatzzähne, vorzugsweise nur ein Zusatzzahn,
vorhanden sind. Das vorher aufgeführte Beispiel zeigt, daß der Nutzen dieses Vorschlags
in diesem Falle zweifelhaft ist, denn günstigstenfalls bleibt bis zur Schabradzähnezahl
97 eine Differenz von drei Zusatzzähnen, was bereits zu groß sein kann (deutsches
Patent 1199 101).
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Zweck der Erfindung ist, den älteren Vorschlag, nach dem die Schneidkanten
gruppenweise in senkrecht zur Schabradachse stehenden Ebenen angeordnet sind und
nach dem diese Gruppen im gesamten gestaffelt sind, so weiterzubilden, daß diese
Lehre auch anwendbar ist, wenn die vorgeschlagene Schabradzähnezahl nicht paßt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
zwischen jeweils zwei oder mehr Gruppen oder innerhalb derselben ein oder mehr Zusatzzähne
mit beliebig angeordneten oder keinen Schneidnuten vorgesehen sind.
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Bleibt man bei dem vorher erwähnten Beispiel, so kann das Schabrad
mit vier Gruppen mit jeweils 24 Zähnen -I- 1 Zusatzzahn versehen werden, womit die
vorgegebene Schabradzähnezahl von 97 erzielt werden kann.
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Für die Anordnung der Zusatzzähne bieten sich ebenfalls verschiedene
Ausgestaltungen an, insbesondere, daß die Schneidnuten der Zusatzzähne jeweils in
einer Ebene mit einer oder mehreren Ebenen der Gruppen liegen, oder daß die Schneidnuten
mindestens einiger Zusatzzähne in keiner Ebene liegen, die von einer Gruppe eingenommen
wird.
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Die Erfindung ist mit den F i g. 1 bis 6 erläutert. Es zeigt F
l g. 1 eine Zahnrad-Schabradpaarung von der Stirnseite der Räder aus gesehen;
die Schneidnuten sind nicht gezeichnet, F i g. 2 die Paarung der F i g. 1 von oben;
vom Schabrad wurden nur einige Zähne dargestellt,
F i g. 3 schematisch
ein erfindungsgemäßes Schabrad, und zwar nur jeweils eine Flanke jeden Zahns, F
i g. 4 ebenso schematisch das dazugehörige Werkstück, F i g. 5 schematisch eine
andere Ausgestaltung der Erfindung und F i g. 6 schematisch das Werkstück zu F i
g. 5.
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Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch ein Zahnrad 10, das mit
einem Schabrad 11 zu bearbeiten ist. Die Zähne des Schabrads sind mit einer
Vielzahl von Schneidkanten 12 bildenden Schneidnuten 13 versehen.
Durch die Achskreuzung mit dem Winkel 14
entsteht während des Abwälzens eine
Längsleitung 15, die die Schneidkanten befähigt, Späne vom Werkstück abzunehmen.
Meist liegen die Schneidnuten um das Schabrad herum in jeweils einer zu den Stirnseiten
des Schabrads parallelen Ebene hintereinander. Da der Weg der Längsleitung nicht
ausreicht, um den Betrag einer Schneidkantenteilung zu überbrücken, wird dem Werkstück
relativ zum Werkzeug noch ein Längsvorschub erteilt. Wird ohne Längsvorschub gearbeitet
oder ist die Richtung des Längsvorschubs so stark zur Werkstückachse 16
geneigt,
daß die in Zahnrichtung fallende Wegkomponente kleiner ist als die Schneidnutenteilung,
so müssen die Schneidnuten auf den aufeinanderfolgenden Zähnen hintereinander gestaffelt
angeordnet sein. Wie bereits vorher ausgeführt wurde, ist manchmal aus wirtschaftlichen
Gründen eine Abweichung von diesen Ausführungsformen erwünscht.
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F i g. 3 zeigt abgewickelt schematisch ein Schabrad nach der Erfindung.
Es ist nur jeweils eine Flanke 17 jeden Schabradzahns 111 bis 134 gezeigt. Auch
wurde nur ein Teil der Schabradlänge dargestellt. In die Schabradzahnflanken sind,
wie bereits erwähnt, die Schneidnuten 13 eingearbeitet, die die Schneidkante 12
bilden. Die Schabradzähnezahl ist in drei Gruppen 20, 21, 22 zu je vier Zähnen
unterteilt. Mit diesem Schabrad wird ein Zahnrad 10 bearbeitet, das vier
Zähne 101 bis 104 aufweist. (Die kleine Werkstückzähnezahl wurde der
besseren Übersicht wegen gewählt.) Dieses Zahnrad ist in F i g. 4 mehrmals hintereinander
abgewickelt und in einer der F i g. 3 entsprechenden Weise schematisch dargestellt.
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Das Schabrad hat jedoch nicht 3 - 4=12 Zähne, sondern es besitzt noch
einen Zusatzzahn 110 (20a), der keine Schneidnuten aufweist oder dessen Schneidnuten
in die Ebene der Nuten der Gruppe 20 oder 21 fallen oder die dazwischen
liegen. Dieser Zusatzzahn erhöht die Schabradzähnezahl auf 25. Die ältere Lehre
ist also anwendbar, obwohl die Schabradzähnezahl kein ganzes Vielfaches der Werkstückzähnezahl
ist.
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Die Zähne 111 bis 114 der ersten Gruppe 20 bearbeiten
bei der ersten Umdrehung des Werkstücks die Flankenteile 26. Danach greift der Zusatzzahn
110 ohne besondere Wirkung ein. Die zweite Schabradgruppe 21 bearbeitet in einer
überrollung mit Hilfe der Zähne 102, 103, 104, 101 die Flankenteile 27, und in der
letzten überrollung mit den Zähnen 102
bis 101 werden die letzten Flankenteile
28 bearbeitet. Die nächste Umdrehung des Schabrades würde mit dem Werkstückzahn
102 wieder beginnen. Abgesehen von der Verschiebung durch den Zusatzzahn
110
(20a) ist also jedem Werkstückzahn jeweils ein ganz bestimmter Zahn der
Gruppen auf dem Schabrad zugeordnet. Damit die Schabradzähne nacheinander alle Werkstückzähne
ausschaben, sind die Schneidkanten innerhalb der Gruppen zwar jeweils in einer Ebene
23, 24, 25 hintereinander angeordnet, aber die Gruppen sind um eine Schneidkantenteilung
T, so gegeneinander versetzt angeordnet, daß bei einer Umdrehung des Schabrades
das ganze Werkstück bearbeitet ist. Die Schritte der Bearbeitung sind wie oben beschrieben
in F i g. 4 dargestellt.
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Als weiteres Beispiel zeigt F i g. 5 schematisch ein abgewickeltes
Schabrad, dessen Gruppen nicht auf benachbarten Zähnen angeordnet sind. Und zwar
sind die jeweils in einer Ebene liegenden Schneidnuten so auf dem Schabrad verteilt,
daß die Schneidnuten auf den aufeinanderfolgenden Zähnen Schraubenlinien mit der
Steigung S bilden. Zu einer Gruppe gehören also die Zähne 311 bis 314 und 321 bis
324 und 331 bis 334. Das Schabrad weist einen Zusatzzahn 310 auf, der so
angeordnet ist, daß er nach der ersten Umdrehung des Werkstücks mit diesem kämmt.
Diese Anordnung ist zwar zweckmäßig, es kann aber auch eine andere geeignete getroffen
werden. F i g. 6 zeigt schematisch das entsprechende Werkstück. Ähnlich wie im Zusammenhang
mit den F i g. 3 und 4 beschrieben, reihen sich auch hier die einzelnen Späne lückenlos
aneinander.
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Auf welche Weise die einzelnen zu einer Gruppe gehörenden Zähne auf
das Schabrad verteilt werden, hängt im wesentlichen davon ab, was für eine Reihenfolge
der Spanabnahme man auf dem Werkstück wünscht. In den Beispielen wurde stets die
Anzahl zu einer Gruppe gehörendenZähnen gleich der Werkstückzähnezahl genannt. Hiervon
kann abgewichen werden. So kann die Gruppenzähnezahl beispielsweise auch ein ganzes
Vielfaches der Werkstückzähnezahl sein. Normalerweise werden die nebeneinanderliegenden
Ebenen gleiche Abstände voneinander haben. Auch hiervon kann abgewichen werden.
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Die Erfindung gilt für das Schaben von außen- und innenverzahnten
Werkstücken.