DE1552172C3 - Rollzahnrad für eine Vorrichtung zum Rollen von Zahnrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollzahnrad für eine Vorrichtung zum Rollen spanabhebend vorbearbeiteter Zahnräder mit evolventenförmigen Zahnflanken, welche auf den während des Rollvorgangs vor- und nacheilenden Flanken unterschiedlich eingriffswinkel-korrigiert sind, wobei wenigstens eine Flanke im mittleren Bereich einen Knick aufweist.

Beim Rollen vorbearbeiteter Zahnräder ist es erforderlich, die Zahnflanken des Rollwerkzeugs zu korrigieren. Der Grund hierfür liegt im wesentlichen in der ungleichmäßigen Druckausübung längs der Zahnflanken während des Rollvorgangs und der Gleitbewegung zwischen den Zahnflanken des Werkzeugs und des Werkstücks. Dadurch kommt es an den Flanken zu einer Materialverschiebung, nämlich zu einer Streckung der voreilenden Flanke und zu einem Zusammenschieben von Material von beiden Seiten zum Wälzkreis hin auf der nacheilenden Flanke.

Zum Korrigieren von Zahnrädern ist es bekannt (Machines and Tooling, Bd. 32, Heft 10, S. 2 bis 6), ausgehend von mittels exakt evolventenförmiger Werkzeuge hergestellten Zahnrädern, diese Punkt für Punkt genau zu vermessen und die ermittelten Profilfehler negativ auf die Werkzeugzähne zu übertragen. Diese Art Flankenkorrektur hat den Nachteil, daß die Schleifscheibe zur Herstellung und zum Nachschleifen der Werkzeuge nicht nur im Eingriffswinkel ihres Zahnstangen-Bezugsprofils, außerdem punktweise korrigiert werden muß. Für große Produktionszahlen von Zahnrädern ist dieser Weg nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollzahnrad der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das sich in einfacher Weise herstellen sowie nachschleifen läßt und dabei trotzdem zu einem genaueren Bearbeitungsergebnis führt.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die nacheilende Flanke(n) den Knick aufweisende^) durch die Korrektur des Eingriffswinkels in zwei Evolventenabschnitte mit verschiedenen Eingriffswinkeln unterteilt ist (sind), wobei der Knick nahe dem Teilkreis liegt.

Die Größe der Eingriffswinkel und das Verhältnis der Evolventenabschnitte mit unterschiedlichen Eingriffswinkeln richten sich im wesentlichen nach der Zahnform, den Materialeigenschaften und dem Aufmaß. Die optimalen Werte lassen sich für den Einzelfall empirisch ermitteln und gestatten dann eine sehr einfache Herstellung und Ausbesserung der benötigten Schleifscheibe und damit eine Verbilligung der Werkzeughaltungskosten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine zum Teil geschnittene Draufsicht auf zwei Zahnwalzen im Eingriff mit einem dazwischen gelagerten Zahnradrohling,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Zahnwalzen nach F i g. 1 gemäß Schnittlinie 2-2,

F i g. 3 das Profil eines Schleifrads zur Herstellung oder zum Nachschleifen der Zähne der Zahnwalzen nach F i g. 1 und 2,

F i g. 4 das Profil eines Abziehwerkzeugs für das Schleifrad nach F i g. 3,

F i g. 5 einen einzelnen Zahn eines Werkstücks im Querschnitt,

F i g. 6 ein Blatt Koordinatenpapier für ein Zahnradprüfgerät mit eingezeichnetem Toleranzfeld für den Profilverlauf einer Zahnflanke eines Zahnwalzenzahnes.

In F i g. 1 und 2 sind beispielhaft zwei verzahnte Walzen 16 und 18 zum Rollen eines durch Wälzfräsen oder Stoßen vorgeschruppten, schrägverzahnten Zahnrades 20 gezeigt. Die Walzen stehen mit dem Zahnrad in Eingriff und werden während des Rollens mit Bezug auf die Werkzeugachse, z. B. mittels eines hydrostatischen Kraftzylinders, radial zugestellt. Zur Veranschaulichung der Vorgänge während des Rollens wird zunächst nachfolgend auf F i g. 5 Bezug genommen:

Nach dem Schruppen hat das Zahnrad etwa das in F i g. 5 mit vollen Linien angedeutete Profil. Die voreilende Zahnflanke ist dort mit 114 und die nacheilende Zahnflanke mit 116 bezeichnet. Jede Flanke könnte nach dem Schruppen ein exaktes Evolventenprofil aufweisen. Das Schruppen wird jedoch nicht bis zur vollen Tiefe fortgesetzt, wie dies gewöhnlich geschieht, wenn auf das Schruppen ein Schleifen folgt. Im Gegenteil, es wird auf den vorgeschruppten Zähnen absichtlich eine verhältnismäßig große Materialstärke belassen. Wenn gewünscht, kann der Zahnkopf, wie bei 118 angedeutet, abgeschrägt werden.

Der äußere Umfangskreis 120 des Zahns bleibt während des Vorschruppens unverändert. Während des Rollens nimmt er hingegen infolge des Drucks der Zahnwalzen auf die Zähne des Rohlings zwischen den Punkten 138 und 140 in F i g. 5 zu. Dabei wird Metall auf den Profilflanken des vorgeschruppten Zahnes verlagert, so daß das endgültige Profil etwas von dem bei 114 bzw. 116 eingezeichneten Profilverlauf abweicht, trotzdem aber ähnliche Evolventenform besitzt. Das modifizierte Endprofil ist auf der voreilenden Flanke mit 122 und auf der nacheilenden Flanke des Zahns mit 124 gestrichelt eingezeichnet. Der Teilkreis des Zahns trägt das Bezugszeichen 126.

Auf der nacheilenden Zahnflanke wird während des Rollvorganges Metall in Richtung der Pfeile 128 und 130 verdrängt. Das Material wandert vom Bereich des Zahnfußes und vom Bereich des Zahnkopfes hin zum Teilkreis. Auf der voreilenden Seite hingegen wird das Metall entgegengesetzt verdrängt, wie es die Pfeile 132 und 134 andeuten. Das zum Zahnkopf hin verdrängte Metall verursacht dort einen leichten Auswuchs 136. Dieser kann, falls erwünscht,

entfernt werden. Da er jedoch an einer Stelle radial außerhalb der Arbeitsfläche des Zahnprofils auftritt, kann er in den meisten Fällen unberücksichtigt bleiben. Die Druckbeanspruchung des Zahns zwischen den Punkten 138 und 140 während des Rollens ruft eine geringe plastische Verlängerung des Zahns in radialer Richtung hervor. Dies bedeutet, daß der nach dem Vorschruppen vorhandene Außendurchmesser 120 auf den Durchmesser des Auswuchses 136 anwächst. Das exakte Profil reicht bis zum Punkt P, der während des Rollens bestehen bleibt.

Das Einheitszahnstangenprofil für das zur Erzeugung der Walzenzähne verwendete Schleifrad ist in F i g. 3 gezeigt. Es hat im Gegensatz zu den gewöhnlich benutzten Einheits-Zahnstangenzähnen zwei verschiedene Eingriffswinkel an der voreilenden Flanke 144 außerhalb bzw. innerhalb des Teilkreises. Die nacheilende Zahnflanke 146 hat hingegen durchgehend nur einen Eingriffswinkel, wenngleich auch dort im Einzelfall eine Unterteilung mit zwei verschiedenen Eingriffswinkeln vorgenommen werden könnte.

Das Schleifrad nach F i g. 3 kann mit Hilfe eines Abrichtwerkzeuges nach F i g. 4 abgerichtet werden. Die Zähne des Abrichtwerkzeuges sind so ausgebildet, daß die Zahnlücken im großen und ganzen der Gestalt der Peripherie des Schleif rades nach F i g. 3 entsprechen. Das bedeutet, daß die eine Seite jedes Zahnes in zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Eingriffswinkeln unterteilt ist. Beispielhafte Winkelmaße sind in den F i g. 3 und 4 angegeben.

Das Schleifen unter Verwendung des Schleifrades nach F i g. 3 und des Abziehwerkzeuges nach F i g. 4 führt zu einer Rollenzahnform, die von der wahren Evolventenform abweicht.

Diese Form läßt sich, auf einem herkömmlichen Zahnradprüfgerät gemessen, wie in F i g. 6 darstellen. Der dem Zahnprofil folgende Schreibstift wird in einem dem Wälzwinkel 25,5° entsprechenden Punkt auf Null gestellt. Dann wird die Zahnwalze abgewälzt, wobei der Schreibstift der Kontur der Zahnoberfläche folgt, bis der Wälzwinkel 27,75° erreicht ist. Zwischen den beiden Extremstellungen erfolgen Aufzeichnungen. Dabei können die Abweichungen

ίο gegenüber der Soll-Evolventenform in herkömmlicher Weise auf Koordinatenpapier aufgezeichnet werden. Der Anfangspunkt, der einer Null-Ablesung entspricht, ist in F i g. 6 bei einem Wälzwinkel von 24,5° eingezeichnet. Zwischen diesem Punkt und einem Punkt entsprechend einem Wälzwinkel von 27,75° nahe dem Zahnkopf hat die Aufzeichnungslinie einen Knick an einem Punkt, der einem Wälzwinkel von 26,25° entspricht. Zwischen diesem Punkt und dem dem Wälzwinkel von 24,5° entsprechenden Punkt verläuft die Aufzeichnungslinie knickfrei. Sie weicht jedoch von der Form ihres anderen Abschnittes ab, der sich radial nach auswärts von dem Knickpunkt bis zu einem Wälzwinkel von 27,75° anschließt. Wenn eine Meßlinie innerhalb des in der F i g. 6 eingezeichneten Bereichs liegt, sind die für ein bestimmtes Zahnrad zulässigen Evolventenabweichungen eingehalten.

Im Beispiel beträgt die maximale Abweichung von einer wahren Evolvente 0,0005" (entsprechend 0,0127 mm). Diese Abweichung tritt bei einem Wälzwinkel von 26,25° auf. Die minimale Evolventenabweichung in diesem Punkt beträgt 0,0002" (entsprechend 0,00504 mm). Beim Wälzwinkel 27,75° erreicht die Abweichung von der wahren Evolventenform wieder den Wert Null.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Rollzahnrad für eine Vorrichtung zum Rollen spanabhebend vorbearbeiteter Zahnräder, deren als verzahnte Walzen ausgebildete Werkzeuge evolventenförmige Zahnflanken aufweisen, welche auf der während des Rollvorgangs vor- und nacheilenden Seite unterschiedlich eingriffswinkel-korrigiert sind, wobei wenigstens eine Flanke im mittleren Bereich einen Knick aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Knick aufweisende(n) Flanke(n) durch die Korrektur des Eingriffswinkels in zwei Evolventenabschnitte mit verschiedenen Eingriffswinkeln unterteilt ist (sind), wobei der Knick nahe dem Teilkreis liegt.