DE1552739A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zahnraedern - Google Patents

Description

Edward John Flowers, Farmington, Michigan, USA I Q ο Z / O y

Theodore E. Joslin, Lathrup, Michigan, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Zahnrädern

Die Erfindung bezieht sich auf die Verformung von Metall und die Endbearbeitung von Oberflächen und insbesondere auf ein neues Verfahren zum Formen und Endbearbeiten von Zahnradzähnen und zur Endbearbeitung deren Oberflächen sowie auf eine neue Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens.

Das neue Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung be nutzen schnelle Schwingungen, denen Metallwerkstücke ausgesetzt werden, beziehungsweise schnellen Stößen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück. Das Werkzeug und/oder das Werkstück werden einander zugeführt, wie Stöße in Erscheinung treten. Das Werkzeug und das Werkstück werden ebenfalls winkelig oder in einer Ebene relativ zueinander bewegt. Das Wort Schwingungen soll hierbei Rütteln, Vibrieren, Hämmern, Stoßen usw. umfassen, wobei diese in einer harmonischen Bewegung oder in anderer Weise stattfinden können.

ο Die Erfindung benutzt die kummulative Wirkung des schnellen Auf-

' Q₀ tretens von Stößen verhältnismäßig kleiner Amplitude zwischen dem

Werkzeug und dem Werkstück, wobei jeder Stoß eine kleine Quantität

po von Material in dem Werkstück bewegt, um eine große kumulative

Quantität vom Material in dem Werkstück zu bewegen. Die relative

winklige oder planare Bewegung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück je nach dem wie das Werkzeug und das Werkstück auftrifft und zurückgefcogen wird, ändert die Richtung der Kraft des Aufpralls und des Rückzugs während des Vorganges und dieses Erzeugt einen zusammengesetzten Stoß, der das Mater ial bewegt und eine Richtwirkung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück.

Die relative Bewegung des Werkstückes im Zusammenhang mit der relativen Bewegung des Werkzeuges verbunden mit der relativen Schwingung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück in der sich verändernten Beziehung Werkzeug-Werkstück erzeugt die gewünschte Richtungs bewegung des Materials in dem Werkstück um dieses zu formen und/oder die Oberfläche zu bearbeiten. Dieses resultiert aus der kombinierten Wirkung der Werkzeugschwingung und -Bewegung relativ zu dem Werkstück mit einer Stoß - und Rückzugskraft in winkliger Bewegung, wobei beim Aufprallen als Kraftvektor das Material in dem Werkstück, daß sich in dem von dem Werkzeug eingenommenen Raum befindet, verschoben und zu einer Stelle in dem Werkstück bewegt wird, die nicht von dem Werkzeug eingenommen wird.

Die Gestalt des Werkzeuges und die winklige Bewegung des Werk-,

° zeuges und des Werkstückes in Verbindung mit einer Schlingerbe-

co wegungs-, Schiebe- und Schleifwirkung der Stöße und Rückzüge be-

^ wegt das Material der Werkstücke in gerichteter Weise, um die ge-

N> wünschte Gestalt eines Werkstück-Preßlings zu bilden und/oder die

Oberfläche eines rohen Gebildes endzubearbeiten.

Die Werkzeugstöße sind verhältnismäßig leicht und schnell und können in ihrem Charakter als Vibration aufgefaßt werden. Die Amplitude der Stöße kann verhältnismäßig gering sein. Die Amplitude kann zwischen 0, 0025 und 0, 635 mm liegen. Jeder Werkzeugstoß und -Rückzug bewegt nur eine kleine Quantität von Material am Werkstück von einer Stelle zu anderen. Die Drehbewegung des Werkzeuges und des Werkstückes verteilt die Stöße über das Umfangsprofil oder längs des Zahnprofilesdes Werkstückes beim Ausbilden des Zahnes und bei der Endbearbeitung. Die Formung und Endbearbeitung findet an einem Werkstück am gesamten Umfangprofil des Werkstückes, das bearbeitet wird, im wesentlich gleichmäßig statt. Dadurch werden bei einem Zahnrad alle Zähne stufenweise ausgebildet und/oder in dem gleichen Maße endbearbeitet in irgend einem Stadium der Formung und/oder Endbearbeitung.

Während nachfolgend Beispiele einer Schwingungsamplitude zum Zwecke der Erläuterung gegeben werden sollen, versteht es sich, daß in wirksamer Weise auch das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander in schlingernder bzw. abwälzender Weise in kraftübertragende Berührung gebracht werddn können, während das Werkzeug und das Werkstück in hohe Vibration versetzt werden, um das Werkzeug relativ zu dem Werkstück zu bewegen, wobei das Werkzeug eine Bewegung oder einen Fluß des Materials des

Werkstückes bewirkt. . ₆

' ' BAD ORIGINAL

Bei einer beispielsweise abwälzenden, schleifenden, gleitenden, schwingenden oder vibrierenden Stoßeinwirkung kann das Werkzeug 7200 Schwingungen pro Minute mit einer Amplitude von 0,254 mm ausführen. Das Werkzeug bewegt sich so 0, 254 mm in einem 120tel einer Sekunde. Das Werkstück kann sich mit einer Geschwindigkeit von 60 Umdrehungen pro Minute drehen, wobei es 21600 pro Minute oder 360 pro Sekunde oder 3 in einem 12Otel einer Sekunde beschreibt. So bewegt sich das Werkzeug 0, 254 mm während 3 einer Winkelbewegung.

In einem anderen Beispiel einer Stoß- und Formungseinwirkung kann das Werkzeug sich mit einer Geschwindigkeit 21600 Schwingungen pro Minute bei einer Amplitude von 0,127 mm bewegen. Das Werkzeug bewegt sich dann 0,127 mm in einem 360tel einer Sekunde. Das Werkstück kann mit einer Geschwindigkeit von 30 Umdrehungen pro Minute sich bewegen, wobei es 10800 pro Minute oder 180 pro Sekunde oder 5 in einer 360tel Sekunde beschreibt. Somit bewegt sich das Werkzeug 0,127 mm während 5 einer Winkelbewegung.

In einem weiteren Beispiel einer Stoß- und Formungseinwirkung kann das Werkzeug 14200 Schwingungen pro Minute mit einer Amplitude von 0,381 mm ausführen. Dabei bewegt sich das Werkzeug

ο 0, 381 mm in einer 240tel Sekunda. Das Werkstück kann mit einer

_ω Geschwindigkeit von 45 Umdrehungen pro Minute umdrehen, wobei

■^ es 16200 pro Minute oder 270 pro Sekunde oder 1,125° in einer

-i* 2&0-tel Sekunde beschreibt. Somit bewegt sich das Werkzeug um

0, 381 mm während einer Winkelbewegung von 1,125 °. ⁽

Die vorangegangenen Daten sind nur Beispiele, das Werkzeug kann in irgendeiner gewünschten Geschwindigkeit mit irgendeiner Amplitude schwingen, während es eine Drehbewegung oder eine andere in einer gewünschten Geschwindigkeit ausführt.

Als Beispiel einer kumulativen Arbeitswirkung soll folgendes ausgeführt sein: Während einer Schwingbewegung von 7200 Schwingungen pro Minute mit einer Amplitude von 0, 254 mm besitzt das Werkzeug eine Gesamtbewegung von 182, 88 cm pro Minutej während einer Schwingbewegung von 21600 Schwingungen pro Minute mit einer Amplitude von 0,127 mm besitzt das Werkzeug eine Gesamt bewegung von 274, 32 cm pro Minute; und während einer Schwingbewegung von 14400 Schwingungen pro Minute mit einer Amplitude von 0,381 mm besitzt das Werkzeug eine Gesamtbewegung von 553, 72 cm pro Minute.

Beim Herstellen oder Bearbeiten eines Werkstückes, wie eines Zahnrades mit Schrägverzahnung, das einen Durchmesser von 6, 6675 cm 45 Zähne, eine Steigung von ungefähr 17 und eine Zahnhöhe von ungefähr 3, 81 mm aufweist, ist die kumulatrtoe Arbeitswirkung des Werkzeuges sehr produktiv, als die gesamte Zahnhöhe des Zahnrades nur 17,145 cm beträgt, während die gi-esamtbewegung deg Werkzeuges bei 1831ött, 32 cm oder 541 cm pro Minute abhängig

co von der Schwingungsanzahl und der Amplitude wie in den vorange-

gangenen Beispielen gezeigt wurde, beträgt. Bei einem Zahnrad

ο ■ von 45 Zähnen können beispielsweise die Schwingungen jeden

^ Zahn 160, 480 und 320 mal pro Minute stoßen, während die Winkel-

bewegung 5 , Ij 25 und 3 in den ausgewählten Zusammenstellungen beträgt. Bei einer Kraft von 4, 536 kg pro Stoß ergeben sich Gesamtkräfte von 725, 76 kg, 2077, 28 kg und 1451, 52 kg, die auf jeden Zahn von den Stoßen pro Minute ausgeübt werden oder das 45fache dieser Kräfte auf das gesamte Zahnrad. Die verschiedenen Stöße, Schwingungsraten, Amplituden und Kräfte können wie gewünscht im Zusammenhang mit den verschiedenen Winkel-

geschwindigkeiten ausgewählt werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung können zur Herstellung und/oder Bearbeitung jeder Art von Zahnrädern verwendet werden wie zum Beispiel zur Herstellung von Stumpf- und Kegelrädern, Schneckenrädern, Schraubengewinde, Kegelzahnrädern, Hypoidgetrieben, Keilverzahnungen, Ringen usw. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung besitzen viele Vorteile beim Herstellen und Bearbeiten von Zahnrädern wie in den folgenden Zielen aufgezeigt ist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neuartige Vorrichtung zur Durchführung des neuartigen Verfahrens verfügbar zu machen, die eine einfache Gestalt und Konstruktion aufweist und verhältnismäßig kostengünstig hergestellt werden kann und die ° . schneäl genau und ohne hohe Kosten zu betätigen ist, die eine hohe

cd Produktivität aufweist, eine gute Produktionsqualität besitzt und

leicht zu betätigen und zu handhaben ist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung und/oder Bearbeitung von ■> Zahnradzähnen verfügbar zu machen, wobei das Werkzeug ;leicht

gegen das Werkstück gestoßen wird, so daß nur eine kleine Quantität von Material mit einem Stbß bewegt wird, um Schlag - , eine Materialermüdung und/oder andere nachteilige Veränderungen in der Faser struktur des Werkstückes zu vermeiden.

Dabei soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zu seiner Durchführung eine Formung von Zahnradzähnen von hochwertiger Beschaffenheit an Presslingen möglich sein und/oder eine hochwertige Endbearbeitung der Flächen der rohgebildeten Zahnradzähne möglich sein.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch eine Vielzahl von kleinen und sich wiederholender schneller Stöße Material an dem Werkstück in geringen Quantitäten bewegt wird, wobei aber in einer Zeitperiode von weniger als einer Minute eine große Menge von Material insgesamt bewegt wird, um die Zahnflächen auf den rohgeformten Zähnen zu bearbeiten und in einer Minute oder mehr der Zahn vollständig auf dem Zahnradrohling gefotmt ist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Kraft ο
° eines jeden Stoßes mit einer Wälz-, Gleit- oder Schleif bewegung auf-

CJ treffen, so daß jede kleine Materialquantität in eine bestimmte Rieh-

_o tung bewegt wird, um ein Zahnrad entsprechend den Gegebenheiten

—* auszugestalten.

Dabei soll eine verbesserte Endbearbeitung der Oberflächen erzielt werden und die Festigkeit der Zähne soll gesteigert werden in dem die Oberflächenzone der Zähne durch die Stoßbewegungen eine höhere Festigkeit besitzt, so daß Ermüdungs- und Verschleißerscheinungen vermieden werden und die Lebensdauer des Zahnrades erhöht wird.

Außerdem soll durch das Bewegen von sehr kleinen Materialquantitäten die Faserstruktur des Werkstückes verbessert werden, in dem norjalerweise bei der Kaltverformung auftretende Spannungen, die beim Zuführen große*! Kräfte in Form von Scherspannungen entstehen, in dem Werkstück ausgeschaltet werden.

Weiterhin sollen schnelle Stöße an oder in der Nähe des Eigenschwingungspunktes des Materials erzeugt werden, wobei die Molekuiarstruktur des Materials erregt wird und die Moleküle sich in Bewegung setzen, so daß das Material in einen geschmeidigen, plastikartigen Zustand versetzt wird und durch die darauffolgenden Stöße die Erregung und Molekülbewegung auf-das benachbarte Material übertragen wird, wie die Zähne geformt oder bearbeitet werden, so daß die Gestaltung durch plastische Formung und Verformung erfolgt.

_o Erfindungsgemäß soll die an irgendeinem Punkt zu irgendeiner Zeit

^ zugeführte Kraft nur ein kleiner Teil der bei anderen Verfahren

-χ- erforderlichen Kraft, wie zum Beispiel der zugeführte Verformüngs-

_i druck, sein, so daß in dem Unterlagematerial nur eine sehr geringe

Scherwirkung im Gegensatz zu bekannten Verfahren entsteht. «

Anstelle Scherwirkungen zu erzeugen sollen die Stöße ein aneinanderlagern der Moleküle oder Materialteilchen der Faserstruktur in eine engere Berührung und Festigkeit bringen ähnlich dem Schmiedehämmern, wobei Metallteilchen durch Hämmern in erhitztem oder kaltem Zustand verfestigt werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die schnellen leichten Stöße so gering und schnell sind, daß ein wesentlicher Teil der Stoßkraft und der kumulativen Kraftwirkung von der Material bewegung aufgenommen wird, so daß sonstige Deformierungskräfte die auf die Maschine, die Lager, Wellen usw. wirken, weitgehend reduziert sind, wodurch der Verschleiß der Maschine vermindert und die Lebensdauer erhöht wird.

Ein Ziel der Erfindung besteht in der Verfügbarmachung eines Verfahrens zum Formen und/oder Bearbeiten von Zahnrädern und in der Verfügbarmachung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei ein Rohling in einer Drehbewegung relativ zu der Drehbewegung eines Stoß Werkzeuges oder eines Meisterzahnrades und/oder eines Werkzeugambosses oder entsprechender Zahnräder gesteuert wird, um Stoßverlagerungen in einem bestimmten Muster auf dem Werkstück gleich dem Arbeitszahnrades zu erzeugen, so daß

° bestimmte Stoßpunkte oder -Linien bezüglich eineri Berührung gleich

O₀ der arbeitenden Zahnräder entstehen.

_o Das Werkstück unji das Werkzeug oder das Meisterzahnrad werden

•"^ relativ zueinander winkelig gesteuert, und zwar durch eine mechanische Einrichtung wie einen Aufspanndorn für das Werkstück und/

oderoder eine Welle auf der das Meisterzahnrad sitzt, die winklig, in bestimmter Weise zueinander eingeregelt bewegt werden.

Das Werkstück kann durch wenigstens ein Amboßzahnrad gehalten werden, so -daß der zwischen diesem und dem Werkstück erzeugte Widerstand kleine Stößeam Werkstück erzeugt, um kleine Quantitäten von Material zu bewegen und beizutragen, daß ein Zahn geformt und/oder bearbeitet wird, wobei die Zahnräder so angeordnet sein können, daß sie das Werkstück dreieckig, rechtwinklig oder in anderer Weise einschließen, wobei durch die Berührung die Winkelbewegung gesteuert wird.

Erfindungsgemäß wird dabei ein gehärtetes Formwerkzeug, wie ein Meisterzahnrad, vorgesehen, daß als Stoßwerkzeug mit kleinen leichten Stoßen auf das schmiedbare Werkstück einwirkt, während das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander eine Winkelbewegung ausführen, so daß die schnellen leichten Stöße auf dem Werkstück und dem Werkzeug verteilt werden, und auf das Werkstück in einer Richtung, Lage, Stellung und Winkel ausgeführt werden, die dem im Eingriff stehenden Zahnrad entspricht, so daß ein konstanter plastischer Deformierungs-Formungsmaterialfluß an dem Umfang des Werkstückes eintritt, wobei Material aus den

co zu bildenden Zwischenräumen in die Teile bewegt wird, die zu

^? Zähnen gestaltet werden.

Gemäß einem Ziel der Erfindung sollen dabei die Zahnräder bearbeitet werden, indem die Zahnradzähne ausgebildet und/oder in der gleichen Weise bearbeitet werden, in der sie als Zahnräder arbeiten, wodurch normale Fehler oder Toleranzen auf dem Werkstück in der wirksamen Arbeitsebene ausgeglichen werden.

Durch die mehrfache Flächenberührung ψ/^ des Werkzeuges mit den Werkstückflächen werden Üngenauigkeiten des Meisterzahnrades nur in einem wesentlich geringeren Ausmaß auf dem Werkstückzahnrad in Erscheinung treten.

Es ist ein freies Ineinandergreifen der Zähne vorgesehen, wobei die winkelgesteuerte oder nichtzentrierte Bewegung des Werkstückes relativ zu dem Meisterzahnrad beziehungsweise -Zahnrädern ein weiteres Ausgleichen von Üngenauigkeiten des Meister Zahnrades am Werkstück bewirkt.

Die nichtzentrierte schwimmende Lagerung wird auch verwa ndt, um feste Beziehung zwischen der Mitte der Meisterzahnräder und der Mitte des Werkstückes einzeln oder zusammen zu vermeiden, um dabei fremde Deformationskräfte auszuschalten.

Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung sollen sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung

to zur Durchführung des Verfahrens anhand von Ausführungsbeispielen

unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ergeben.

σ In den Zeichnungen zeigen: ~ *

^ BADORfQlNAL.

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Stoßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Haupt zahnrad als Stoßwerkzeug und zwei Hauptzahnrädern als Amboß-Werkzeug, wobei das Werkstück schwimmend zwischen der dreieckigen Anordnung der Haupt Zahnräder eingeschlossen ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine mit der neuartigen , Vorrichtung zur Formung und/oder Bearbeitung von Zahnradzähnen, die die Zuführung, Schwingung und Werkstückhalterung veranschaulicht;

Figur 3einen Längsschnitt von Figur 2 längs der Linie 3-3; Fig. 4 einen Querschnitt vbn Figur 2 längs der Linie 4-4; Fig. 5 einen Querschnitt von Figur 2 längs der Kinie 5 -5;

Fig. 6 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Figur 7, die eine Vorrichtung zur Herstellung von Hypoidzahnkränzen und/oder -Zahnrädern darstellt;

Hg. 7 eine senkrechte Schnittansicht von Figur 6 längs der Linie 7-7;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den beigefügten Zeichnungen beziehen sich gleiche Ziffern auf gleiche und 'entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. In Figur 1 ist das Prinzip des neuartigen Verfahrens und der Konstruktion und Betriebsweise der neuartigen Vorrichtung gemäß der

^ Erfindung zum Zwecke der Klarheit und des leichteren Verstand-

co nisses schematisch dargestellt. Die Erfindung soll zuerst in Bezug

^ auf die Endbearbeitung der Flächen eines Zahnrades beschrieben

¹^ werden, das roh vorgeformte Zähne aufweist und später soll die

Erfindung in Bezug auf die Formung eines Zahnrades aus einem

Rohling beschrieben werden.

Als Stoßformungswerkzeug ist ein Hauptzahnrad 20 aus verhältnismäßig hartem Material gewählt. Das Hauptzahnrad 20 wird drehbar von einem Schwingungskopf 21 getragen. Der Kopf 21 setzt in Führungen 22 und 23. Der Kopf 21 und das Hauptzahnrad werden in Schwingungen versetzt. Solche Schwingungen können durch entsprechende Vorrichtungen, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch und/oder mechanisch erzeugt werden. Die Schwingbewegung kann harmonisch oder von anderer Art sein. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist ein erster Gelenkhebel 24 mit seinem einen Ende drehbar mit dem Kopf 21 verbunden. Ein zweiter Gelenkhebel 25 ist mit dem anderen Ende des Gelenkhebels 24 an einem Ende drehbar verbunden. Das andere Ende des zweiten Gelenkhebels 25 ist drehbar mit einem Vorschubschlitten 26 als Gegenbasis verbunden. Der V ot s chub schlitten 26 ist relativ zu den Führungen 22 und 23 bewegbar um den Kopf 21 und das Hauptzahnrad 20 vor- und zurückzuziehen. . Ein Arm. 27 ist mit einem Ende drehbar mit den miteinander verbundenen Enden der Gelenkhebel 24 und 25 verbunden. Das andere Ende des Armes 27 ist drehbar mit einer Kurbel 28, einer Welle 29 verbunden. Die Welle 29 wird von einem Motor 30 mit einer gewünschten Geschwindigkeit angetrieben.

Bei der Drehbewegung der Welle 29 durch den Motor 30 wird die ο
° Kurbel 38 von der einen Seite zur anderen der Mitte der Welle 29

a> bewegt. Dies bewegt den Arm 27 hin und her. Die Hin- und Herbe-

^ wegung des Armes 27 bewegt die miteinander verbundenen Enden ■

>-* der Gelenkhebel 24 und 25 zu einer der beiden Seiten der in Fig. 1

dargestellten Mittellage. Dies zieht den Hebelarm von dem Vorschubschlitten 26 zurück und der Schwingkopf 21 und das Hauptzagnrad 20 werden zurückgezogen in die Rückzugsrichtung der Hin- und hergehenden Bewegung. Die Wechselbewegung des Arm 27 von einer Seite dejr Mitte zur Mittellage wird angezeigt in der Länge der Ausstreckung der Gelenkhebel 24 und 25 von dem Gegenvorschubschlitten 26. Dadurch wird der Schwingungskopf 21 und das Haupt zahnrad 20 in der Vorschubrichtung der Wechselbewegung vorgeschoben.

Bi/ Amplitude der Schwingbewegung des Werkzeugs oder des Hauptzahnrads 20 ist eine zusammengesetzte Funktion der Länge der Gelenkhebel 24 und 25 und der Länge der Kurbel 28. Das Schwingungsausmaß der Bewegung des Werkzeugs oder des Hauptzahnrads 20 ist eine Funktion der Geschwindigkeit der Welle 28 und der Anzahl pro Wellenumdrehung mit der die Gelenkhebel ausgestreckt und zurückgezogen werden; im vorliegenden Beispiel zweimal. Das Hauptzahnrad 20 besitzt eine Anzahl von Zähnen bei 98. Das Hauptzahnrad 20 wird während des Schwingens in Drehbewegung versetzt, zum Beispiel mit einer Geschwindigkeit von 36 Upm.

Ein Werkstück 40 aus verhältnismäßig weichem Material liegt be- ■. ^ . nachbart des Hauptzahnrades 20 in einer Linie mit dem Vorschub -

oo schlitten 26. Beim Vorschieben des Schlittens 26 wird das Haupt-

^ zahnrad 20 zum Werkstück 40 bewegt. Der Motor 30 kann sich mit

ο '

dem Vorschubschlitten 26 bewegen. Das Werkstück 40 kann durch eine entsprechende Vorrichtung wie zum Beispiel durch ·■ ein Aufnahmedorn, eine Welle, ein Aufspannfutter oder ein

Einspannfutter relativ zum Hauptzahnrad 20 getragen werden. In der Ausführungsform nach Figur 1 werden Hauptzahnräder 41 und 42 als Amboß benutzt und sind dreieckig mit dem Hauptzahnrad 20 angeordnet, um das Werkstück 40 einzuschließen. Die Amboßzahnräder 41 und 42 können für gewisse Anwendungsfälle fest angeordnet sein oder aber durch eine entsprechende Vorrichtung vor geschoben und zurückgezogen werden, im Zusammenhang mit der Bewegung des Hauptzahnrades 20, zum Beispiel für verschiedene Anwendungsfälle ähnlich einer Dreipunktspannvorrichtung in Bezug auf die Mitte des Werkstückes 40. Die Amboßzahnräder 41 und 42 drehen sich ebenfalls und können dieselbe Anzahl von Zähnen wie das Hauptzahnrad 20 haben, wie im vorliegenden Falle zur Klarheit des Verständnisses angenommen ist. Jedoch können auch verschiedene Zahnanzahlen Verwendung finden, ä

Zuerst soll die Endbearbeitung von Zahnoberflächen beschrieben

werden. Das Werkstück 40 kann eine Anzahl roh vorgeformter Zähne, zum Beispiel 45, aufweisen. Das Werkstück 40 kommt gegen die Amboßzahnräder 41 und 42 in Eingriff zum Aufliegen. Der Vor-

ο schubschlitten 26 wird vorgeschoben und das Hauptzahnrad 20 wird

_ω in Eingriff mit dem Werkstück 40 gebracht. Die Hauptzahnräder 20,

**"* 41 und 42 und das Werkstück 40 werden dann im Eingriff in Dreh-

—*■ bewegung gesetzt. Der Motor 30 wird eingeschaltet und der Kopf 21

und das Hauptzahnrad 20 in Schwingung versetzt. Der Vorschub-

schlitten wird dann absatzweise vorgeschoben um das Hauptzahn-r rad 20 in graduelle Schwingungen zu versetzen, wobei auf das Werkstück 40 Stöße zum auftreffen kommen, während£eide, das Hauptzahnrad 20 und das Werkstück 40 rotieren. Ein Anschlag ist in Bezug auf die Bewegung des Schlittens 26 vorgesehen, also daß kein zuweites Vorrücken stattfinden kann. Ein Regler oder eine Begrenzungsschaltung ist vorgesehen, um den Arbeitsgang nach einer bestimmten Zeitperiode abzuschalten oder um zu gewährleisten, daß der Vorschubschlitten 26 nur bis zu einem gewissen Maß in der Bearbeitung vorschreitet. Es ist eine kurze Zeitperiode zur Endbearbeitung der Zahnflächen des Werkstückes 40 von etwa 10-50 Sekunden erforderlich.

Es wurden bereits Angaben über die Schwingung und Drehgeschwindigkeit gemacht, woran sich ein letztes Beispiel anschließt. Das Hauptzahnrad schwingt mit 14400 Schwingungen pro Minute und das Werkstück dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 45 Umdrehungen pro Minute. .Wie das Werkstück 45 Zähne aufweist, bewegt es sich im Winkel um einen Zahn pro Sekunde, wobei jeder Zahn 240 Stöße und Rückzüge in jeder Sekunde bei einer Abwälz- , Gleit- oder Schleif bewegung. Wenn jeder Stoß eine Amplitude von 0, 381 mm

besitzt, wird bei 240 Stoßen in der Sekunde jede Zahnoberfläche mit ο
ο 8,144 cm/Sendunde bearbeitet. Wenn die Zahnhöhe nur ungefähr

co ·

_ω 3, 81 mm beträgt, ist es klar, daß die Hube von 0, 381 mm im

allgemeinen sich überlappen, was eine extrem gut polierte und

dichtbearbeitete Oberfläche bewirkt, die bei den Werkstückzähnen in dem Bearbeitungsverfahren erreicht wird.

Das Ausmaß der kumulativen Arbeitswirkung wird verständlich, wenn man sich vor Augen hält, daß in einer kurzen Zeitperiode von 10 Sekunden die ausgeführte Arbeit das zehnfache der oben beschriebenen beträgt. Daraus kann ersehen werden, daß der Be arbeitung s prozeß sehr schnell verläuft.

In der Ausführungsfdrm nach den Figuren 2 bis 5 soll jetzt das Verfahren von Zahnrädern vollständig von dem Rohling beschrieben werden. Eine Maschine 50 kann herkömmliche Vorschubeinrichtungen, Schwingeinrichtungen und Einrichtungen zum Halten und Dre. hen des Werkstückes besitzen. Die Maschine waagerecht ausgerichtet dargestellt, aber sie kann auch, falls es erwünscht ist, senkrecht oder winklig angeordnet sein.

Die Vorschubeinrichtungen umfassen einen Verankerungsblock 51, der an der Maschine 50 befestigt ist. Die Vorschubeinrichtung besitzt einen Fuß 52, der mit seinem unteren Teil an dem Verankerungsblock 51 aufliegt. Zwischen dem Verankerungsblock 51 und dem Unterteil 52 ist ein bewegliches Stehlager 53 eingeschlossen. Ein Handrad 54 dreht eine Schraube 55 in eine Bohrung in dem Stehlager 53 ein. Durch Drehung des Handrades 54wird das Stehlager 53 zwischen den Verankerungsblock 51 und dem Unterteil 52 bewegt und dadurchdie Stellung des Vorschubunterteiles 52 einge-

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stellt, um den Vorschub des Werkzeuges in der Maschine einzustellen und zu steuern. Geeignete Befestigungseinrichtungen werden dann angezogen, um den Kopf 52 in der eingestellten Lage zu halten.

Auf der Maschine 50 ruht ein Vorschubschlitten 54 in einem Abstand von dem Unterteil 52. Eine Schwingungsgegenbasis 55 ist auf dem Schlitten 54 befestigt. Vorschubsteuer-Gelenkhebel 56 und 57 sind an ihren benachbarten Enden durch einen Bolzen 58 drehbar miteinander verbunden. Die entgegengesetztliegenden Enden der Gelenkhebel 56 und 57 sind entsprechend drehbar mit dem Unterteil 52 und der Basis 55 verbunden. Von dem Bolzen 58 wird ein Arm 59 getragen. An dem Arm 59 ist eine Kolbenstange 60 befestigt. Ein Zylinder 61 ist drehbar bei 62 an einem Aufhänger 63 abgebracht und betätigt die Kolbenstange 60, den Arm 59 und die Hebel 56 und 57.

Eine Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 60 von der angezeigten Stellung in den Zeichnungen drückt die Vorschubhebel 56 und 117 nach oben und verkürzt ihre Ausstreckung. Dies verschiebt den Schlitt ten 54 und die Schwingungsgegenbasis 55 zu dem Unterzeil 52, wodurch das Werkzeug zurückgezogen wird. Beim Vorschieben des Werkzeuges wird dem Zylinder 61 ein Medium unter Druck zugeführt, was die Kolbenstange 60 in einem gesteuerten Maß nach unten bewegt. Dadurch bewegen sich die verbundenen Enden der Hebel

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und 57 von ihrer oberen Lage zu der gezeigten geradlinigen Stellung. Die Hebel 56 und 57 vergrößern ihre Ausdehnung bei dieser Bewegung und führen die Schwingungsgegenbasis 55 von dem Unterteil 52 zu dem anderen Ende der Maschine 50. Der Arm 59 ist dazu bestimmt, an der Maschine 50 anzustoßen, wenn die Hebel 56 und 57 in ihrer gradlinigen Ausfluchtung mit einer maximalen Ausstk-eckung sich befinden. Somit wird durch Betätigung des Zylinders 61 der Schlitten 54 und die Schwingungsgegenbasis 55 vorgeschoben und zurückgezogen, um das Werkzeug relativ zum Werkstück vorzuschieben und zurückzuziehen. Jede geeignete Vorrichtung kann zum Zuführen des Schlittens und des Kopfes verwendet werden, wie sie allgemein im Werkzeugmaschinenbau be kannt sind. Ein eingeschlossenes Stehlager 74 liegt zwischen dem Zuführ schlitten 54 und dem Bettder Maschine 50 und bildet einen einstellbaren Anschlag in Bezug auf den Vorschub des Werkaeuges durch den Vorschubschlitten 54 und die Vorschubeinrichtung.

Die Schwingungseinrichtung kann ein Maschinenbett 65 umfassen, das eine kanalartige Führung 66 besitzt. Ein Schwingungskopf 57 ist in der Führung 66 verschiebbar angeordnet. Ein Paar Gelenkhebel 68 und 69 sind drehbar an ihren inneren Enden bei 70 miteinander verbunden. Die Außenenden der Hebel 68 und 69 sind entsprechend drehbar mit der Schwingungsgegenbasis 55 bei 71 und dem Schwingkopf 67 bei 72 verbunden. Ein Betätigungsarm 73 ist mit einem Ende drehbar bei 70 mit der Verbindung der Hebel 68 und 009838/0219

69 verbunden. An dem anderen Ende des Hebels 63 ist dieser drehbar mit einer Kurbelwelle 74 verbunden. Auf dein Schlitten 54 ist ein Antrieb 75 angeordnet, der drehbar die Kurbelwelle 74 trägt. Auf der Maschine 50 ist ein Motor 76 angeordnet, der mit einem Riemen 77 mit dem Antrieb 75 verbunden ist.

Die Schwingungseinrichtung ist auf dem Vorschubschlitten 54 angeordnet, so daß beim Vorschieben und Zurückziehen des Vorschubschlittens 54 die Schwingungseinrichtung ebenfalls die Bewegung mitmacht. Die Schwingungseinrichtung kann so während des Schwingens zugeführt und zurückgezogen werden. Beim Einschalten des Motors 76 wird der Schwingungsantrieb 75 durch den Riemen 77 in Drehbewegung ν ersetzt. Dadurch dreht sich die Kurbelwelle 74, die den Betätigungsarm 73 hin- und herbewegt. Die Wechselbewegung des Betätigungsarmes 73 bewegt das Gelenk 70 vor und zurück durch die in den Zeichnungen dargestellte Mittel lage, wodurch die Ausdehnung der Gelenkhebel 68 und 69 in Bezug auf die Gegenbasis 55 verlängert und verkürzt wird. Somit wird der Schwingkopf 67 in Schwingungen versetzt. Ein Formungswerkzeug, wie ein Meisterzagnrad 80, ist drehbar auf dem Schwingkopf 67 angebracht. Dadurch wird das Meisterzahnrad 80 in Bezug auf das Werkstück in Schwingungen versetzt. Während eine betriebsfähige Schwingungseinrichtung beschrieben wurde, können andere Schwingungseinrichtungen wie pneumatische, hydraulische, elektrische oder andere mechanische Einrichtungen einzeln oder kombiniert 009838/0219

im Rahmen der Erfindung Verwendung finden. Die Schwingungs einrichtungen können harmonische oder andere Bewegungen wie ein Hämmern, Vibrieren, Schlagen usw. erzeugen.

Die Einrichtungen zum Halten und Drehen des Werkstückes können ein Meister- oder Hauptzahnrad 81 und ein Hauptzahnrad 82 umfassen. Die Hauptzahnräder 81 und 82 können als Amboß oder Gegenteile des Hauptzahnrads 80 betrachtet werden. Eüne Welle 83 trägt das Hauptzahnrad 81 und eine Welle 84 trägt das Hauptzahnrad 82. Auf der Maschine 50 sind Seitenplatten 85 und 86 angebracht, die die Welle 83 und WeUe 84 tragen. Eine Welle 87 trägt das Hauptzahnrad 80 auf dem Schwingkopf 67. Somit sind die Haupt Zahnräder 80, 81 und 82 für eine Drehbewegung auf der Maschine befestigt.

Eine Drehantriebsanordnung 88 ist auf der Maschine 50 angeordnet. Ein Motor 89, ein Riemen 90 und eine Riemenscheibe 91 treiben ein geeignetes Untersetzungsgetriebe in der Antriebsanordnung 88 an. Von der Antriebsanordnung 88 erstrecken sich drei Antriebsnuten, die im wesentlichen Axial ausgefluchtet mit dem Hauptzahnradschwellen 83, 84 und 87 sind. Ein kerbverzahnte Hülse 92 über einer der Antriebsnuten und "verbindet die Spindel 84 über ein erstes Universalgelenk 93, eine Welle 94 und ein zweites Universalgelenk 95 und einer Winkelverstellkupplung 96 mit dem Antrieb. Eine zweite Hülse 97 sitzt über einer zweiten Antriebsnut und verbindet

die Spindel 83 durch ein erstes Universalgelenk 98, eine Welle 99, 009838/021Ö

ein zweites Universalgelenk 100 und eine Winkelverstellkupplung 101 mit dem Antrieb. Eine Hülse 102 sitzt über einer weiteren Antriebsnut und verbindet die Spindel 87 durch ein erstes Universalgelenk 103, eine Welle 104, ein zweites Universalgelenk 105 und eine Winkelverstellkupplung 106. Die Universalgelenke sind paarweise und abgesetzt angeordnet, um irgend ein Ansteigen oder Verringern der Geschwindigkeit zu verhüten. Die Kupplungen erlauben beim Betätigen der Maschine, das Hauptzahnrad winklig einzustellen und einen Bereich für die Werkstückgröße, Zahndicke usw. zu bestimmen.

Wenn die Antriebsanordnung 88 durch den Motor 89 angetrieben wird, werden die Hauptzahnräder 80, 81 und 82 in Drehbewegung mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit versetzt. Die Hauptzahnräder 80, 81 und 82 sind dreieckig angeordnet, um ein Werkstück 140 wie dargestellt ist, einzuschließen, wobei das Werkzeug ohne Zentrierung, oder auf einer Zentrierungseinrichtung liegen kann und durch die Hauptzahnräder oder durch die Antriebsanordnung 88 einzeln und zusammen wie gewünscht angetrieben werden kann. Das Werkstück 140 soll bei der nachfolgenden Beschreibung des Betriebs ohne Zentrierung betrachtet werden, wobei es durch seine Berührung mit den Hauptzahnrädern in Drehung versetzt wird.

Beim Betrieb des Formens eines Zahnrades, sind die Vorschubeinrichtungen zurückgezogen, um das Werkzeugzahnrad 80 in Bezug auf die Amboßzahnräder 81 und 82 zurückzuziehen. Das Werkstück

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wird angeordnet, wie es in Figur 3 dargestellt ist und die Vorschubmittel werden nach vorn geschoben, bis das Hauptzahnrad 80 mit dem Werkstück 140 in Eingriff kommt und das Werkstück so gegen die Hauptzahnräder 80 und 81 gehalten wird. Die Antriebsanordnung 88 wird dann eingeschaltet und die Drehbewegung der Hauptzahnräder 80, 81 und 82 drehen dann das Werkstück 140.

Dann werden die Vorschubeinrichtungen eingeschaltet und das Meisterzahnrad 80 in Schwingungen versetzt. Die Vorschubeinrichtungen werden dann betätigt und der Vorschubschlitten 54 und die Schwingungseinrichtung zusammen mit dem Zahnrad 80 werden auf das Werkstück 140 zubewegt. Die Bewegung auf das Werkstück 140 wird fortgesetzt, bis der Vorschubschlitten 54 an den Anschlag 64 stößt. Beim Bearbeiten der Zagnflächen von rauh vorgeformten Zähnen an dem Werkstück 140 ist der Vorschub des Hauptzahnrades 80 verhältnismäßig kurz und schnell. Beim Formen von Zähnen aus einem Werkstück, das keine Zähne aufweist, kann der Vorschub verhältnismäßig länger und ebenfalls langsamer vorgenommen werden. Die Endbearbeitung der Flächen dieser Zähne erfolgt dann wie oben beschrieben wurde unter Bezugnahme auf Figur 1 und die Endbearbeitung der Zähne auf der Maschine 50 ist daher zu verstehen. Die Ausbildung von Zähnen an einem Rohling ohne Zähne soll jetzt beschrieben werden.

Als Werkstück wird ein runder Zajmradrohling benutzt, der einen « geeigneten Durchmesser aufweist. Der Durchmesser des Rohlings

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kann dem entsprechen wie er erforderlich ist, wenn das Zahnrad fertig bearbeitet istoder nahe an einem solchen Durchmesser liegen. Zum Zweck dee Erläuterung und des Verständnisses wird angenommen, daß der Zahnradrohling einen Durchmesser besitzt, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des fertig bearbeiteten Zahnrades ist. Somit kann der Werkstückrohling einen Außendurchmesser von 6, 667 cm haben. Das zu formende Zahnrad kann ein solches sein wie oben beschrieben wurde und 45 Zähne mit einer Zahnhöhe von 3, 81 mm und einer Steigungung von ungefähr 17 besitzen. Um ein solches Zahnrad aus einem Rohling zu formen, ist es notwendig, das Material aus den Stellen zwischen den zu formenden Zähnen zu entfernen, um Zwischenräume zwischen den Zähnen radial innerhalb des Flankendurchmessers zu erhalten. Das wird durch eine Verlagerung erreicht. In dem Verfahren wird das Material aus den Zwischenräumen verlagert und zu den Stellen der benachbarten Zähne bewegt. Diese zusätzliche Menge von Material zusammen mit der Menge von Material, die sich ursprünglich an den Stellen befindet, wo die Zähne sein sollen, liefert das an den Stellen der Zähne benötigte Material, um die Zähne radial nach außen vom Teilkreisdurchmesser zu bilden..

Der Teilkreisdurchmesser in der Mitte der Zahnhöhe mit einem Zahnrad, zum Beispiel des gegebenen Zustande, macht deutlich, daß Material bis zu einer Tiefe von 1, 9 mm entfernt oder in die Zahnräume verdrängt wird, und daß die zajjnbildenden Stellen aufgebaut.oder auf eine Höhe von 1, 9 mm vergrößert werden. Das ist 009833/0219

nur ein Beispiel, wie das Volumen der Zwischenräume zwischen den Zähnen vom Volumen der Zahnradzähne auf dem Zahnrad verschieden sein kann. Daraus ergibt sich, daß der Rohlingsdur chmeseer gewöhnlich etwas mehr oder weniger als der Teilkreis durchmesser des zu formnden Zahnrades ist.

Die dreieckige Anordnung der Hauptzahnräder 80, 81 und 82 kann gleichartig bei 120 liegen. Die relative Winkligkeit des Meisterzahnrades 80 kann bemeseen werden an seiner Achse in der End-Vorschubstellung. Jedoch wurde es als vorteilhaft gefunden, die Winkelheziehung etwas zu verändern, etwa auf 123, 119 und 118 Grad. Die Maschine 50 kann so gestaltet sein oder es sind in der Maschine 50 geeignete Einstellvorrichtungen an den die Zahnräder tragenden Wellen vorgesehen.

Die Materialverdrängung und die Materialübertragung erscheint in dem Werkstück 140 fortschreitend mit dem Material, das verdrängt wurde, um die Zwischenräume zu bilden und die Zahnstellen aufzubauen, um die Zähne zu bilden. Bei dem Formungsbetrieb werden die Stellen der Zwischenräume radial und winklig ausgekerbt mit dem Material der Einkerbung, das fortschreitend zu den Stellen der Zähne gebracht wird. Dadurch wird dahin das Material zugeführt, wo eine Aufbau- oder Pilzwirkung in Erscheinung tritt.

Beim Beginn des Formungsprozesses sind die Zwischenräume zwischen den Zähnen nur gering eingekerbt und die Stellen der

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Zähne nur gering ausgebeult. Dieser Zustand wird über dem gesamten Umfangsprofil des Werkstückes im wesentlichen im gleichen Grad erzielt. Wie der Formungsprozeß fortgesetzt wird, werden die Zwischenräume zwischen den Zähnen fortschreitend vergrößert und die Stellen der Zähne weiter ausgebaut. Dieser Zustand wird ebenfalls über das gesamte Umfangsprofil des Werkstückes mit im wesentlichen dem gleichen Grad erzeugt. Am Ende des Formungsprozesses sind die Zwischenräume zwischen den Zähnen vollständig ausgekerbt und ausgebildes und die Stellen der Zähne sind vollständig aufgebaut und zu Zähnen ausgeformt. Die Beendigung der Formung der Zwischenräume und der Zähne erreicht also ihr Endstadium über dem gesamten Umfangsprofil des Werkstückes in gleicher Weise und zur gleichen Zeit.

Es ist also zu ersehen, daß die Arbeit an allen Zwischenräumen zwischen den Zähnen und allen Zähnen selbst während des Formungsprozesses voranschreitet und nicht nur an einem Zahn und an einem Zwischenraum gearbeitet wird.

Durch die gleichzeitige Winkelbewegung des Werkstückes oder des Meisterzahnrades 80 und des Werkstückes 40 zusammen mit der Schwingbewegung des Meisterzahnrades 80 und des Vorschubes dieses Zahnrades in das Werkstück 140 wird eine Stoß- und Rückzugsbewegung schleifender, gleitender, vibrierender Art erzeugt, wobei sich das Werkzeug durch das Werkstück bewegt und dieses ausgestaltet und ebenfalls das Werkstück sich durch das Werkzeug 009838/021 9

bewegt, wobei es sich selbst bearbeitet und diese Bearbeitung wird an allen Zwischenräumen und allen Zähnen fortschreitend durchgeführt.

In den Figuren 6 und 7 ist ein Teil einer senkrecht ausgerichteten Maschine dargestellt. Es versteht sich, daß jede Einrichtung nach der Erfindung senkrecht, waagerecht oder unter einem Winkel angeordnet sein kann.

Ein Maschinenbett 110 trägt die verschiedenen Elemente der Maschine. Ein Schwingkopf 111 ist auf dem Maschinenbett 110 angeordnet, durch geeignete Dreh-, Schwingungs- und Vorschubeinrichtungen. Ein Schlitten 112 auf dem Bett 110 trägt den Kopf 111 bei seiner Bewegung. Eine Welle 114 ist drehbar auf dem Bett 110 in einem Abstand in Ausfluchtung mit dem Schwingkopf 111 angeordnet. Die Welle 114 wird von einer Hülse 115 auf dem Bett 110 getragen. Die Welle 114 kann in Drehbewegungen durch den Ring 116 versetzt werden. Eine Geschwindigkeitsreduziereinrichtung 117 ist zwischen der Hülse 115 und der Welle 114 angeordnet, um die Welle zur Drehung anzutreiben. Auf der Welle 114 ist eine Zentrierplatte 1·θ angeordnet und erlaubt eine Winkeleinstellung zwischen den Zahnrädern, die mit dem Kopf 111 und der Welle 114 verbunden sind. Zur Festlegung sind Bolzen vorgesehen, mit Hilfe derer die Platte 118 in ihrer-eingestellten Lage befestigt werden kann.

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Zuerst soll die Herstellung von Hypoidzahnrädern beschrieben werden. Von dem Kopf 111 wird ein Formungswerkzeug wie ein Meisterhypoidzahnkranz 120 getragen. Ein gleiches Hypoidzahnrad 121 sitz auf der Welle 114 auf der Platte 118. Ein Tragering umgibt die Hypoidzahnrad-Werkzeuge 120 und 121. Der Werkstück rohling 122 wird durch den Tragering 123'zwischen den Meisterzahnrädern 120 und 121 angeordnet. Der Tragering 123 wird in Drehbewegung versetzt und zwar durch ein Getriebe oder durch eine Abwäözung zwischen den Meister zahnrädern 120 und 121 und dem Zahnradrohling 122. Beim Betrieb werden die Welle 114 und der Kopf 111 in Drehungen versetzt und falls es erwünscht ist, wird der Tragering 122 durch einen Antrieb gedreht. Der Kopf wird dann in Schwingungen versetzt und auf die Welle 114 zu vorgeschoben. Dies verursacht eine Abwälz-, Schleif-Gleit-Stoß-Einwirkung auf dem Werkstückrojjling 122 durch das Meisterzahnrad 120 auf dem Schwingkopf 111, wodurch der Rohling 122 zur Gestalt eines Hypoidzahnrades geformt wird.

Umgekehrt können zur Herstellung eines Hypoidzahnkranzes verschiedene Anordnungen Anwendung finden. Bei einer Anordnung können die Elemente 122 Meisterhypoidzahnräder sein, die fest in Eingriff mit einem Meisterzahnkranz 120 stehen. Der Tragering 123 und das Werkzeug 122 können mit dem Schwingkopf 111 und dem Meisterzahnkranz 120 schwingen. Das Element 121 kann ein Hypoid-Zahnkranzrohling sein. In einer anderen Anordnung

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können beide Elemente 120 und 121 Hypoid-Zahnkranz-Rohlinge sein. In einer weiteren Anordnung können die Elemente 121 und 122 Meister-Zahnkranz- und Meister-Zahnrad-Werkzeuge sein und das Element 120 ist der Hypoidzahnkranz-Rohling,

In Figur 8 ist ein Werkstückrohling 130 dargestellt, der auf einen Aufsatzdorn 131 sitzt. Der Aufsatzdorn kann fest angeordnet sein und kann vergrößerte Lagerflächen besitzen. Das Werkstück 130 kann auf dem Aufsatzdorn 131 zentriert sein und kann durch diesen in Drehbewegung versetzt werden. Das Formungswerkzeug kann ein Meisterzahnrad 132 sein, dasmit einem Kopf 133 schwingt, auf dem es für eine Drehbewegung befestigt ist. Die Berührung zwischen dem angetriebenen Werkstück 130 und dem Zahnrad kann dieses in Drehbewegung versetzen. Eine Zahnstange 136 und ein Zahnrad 137 bewirken den Vorschub des Kopfes 133 und des Werkzeugs 132. Andere geeignete Vorschubeinrichtungen wie eine Stellschraube, ein Zylinder mit Kolbenstange usw. können für den Vorschub des Kopfes 133 vorgesehen werden. Ein durch ein Medium betriebener Hammer 135 oder andere Einrichtungen bringen den Kopf 31 und das Meisterzahnrad zum Schwingen, Vibrieren oder erteilen ihm pulsierende Bewegungen. Ein zweites Meisterzahnrad 134 kann gegenüber dem Meisterzahnrad 132 gegen das Werkstück 130 vorgeschoben und in Schwingungen versetzt werden. Es ist offenbar, daß die Meisterzahnräder selbst in einer eingeregelten

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Beziehung in Bezug auf das Werkstück angetrieben werden können. Das Werkstück 130 kann selbst eingeregelt ebenfalls angetrieben werden oder es wird durch die Berührung mit dem Meisterzahnrad 132 und/oder 134 angetrieben. Die Schwingungsachse der Meister«ahnräder 132 und 134 kann versetzt sein, um eine freie Bewegung der Einwirkung der Zähne zu erlauben.

Es versteht sich, daß die Gestalt der Zähne der Meisterzahnräder nicht notwendigerweise gleich den zu formenden Zahnrädern sein muß. Die Zahngestalt der Meisterzahnräder kann in Bezug auf Größe und Beziehung zwischen ihnen selbst und dem Zahnradrohling abgestimmt werden, um Zähne auf dem Zahnradrohling der gewünschten Größe und Eigenschaften herzustellen. Die Zahl der Zähne auf dem Meisterzahnrad wird so ausgewählt, daß sie nicht ein Vielfaches der Zähne ist, die auf dem Werkstück gebildet werden und nicht einen gemeinsamen Nenner mit der Anzahl dieser Zähne hat, wobei sichergestellt wird, daß verschiedene Zähne des Werkzeuges und des Werkstücks in Eingriff sind, so daß die Wahrscheinlichkeit oder das Ineinandergreifen der gleichen Zähne vermindert wird. Somit werden die Zähne auf dem Werkstück aus einem durchschnittlichen Profil einer großen Anzahl von Meister zahnradzähnen gebildet.

Verschiedene Bearbeitungswerkzeuge können neben den Meisterzahnrädern gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Die neuartige Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung 009838/0219

ermöglichen eine Formung und/ oder Bearbeitung eines
einfach oder kompliziert gestalteten Zahnrades mit einer hohen Geschwindigkeit, wobei die Flächen in einer guten Qualität bearbeitet werden und die Qualität des tragenden Unterlagenmaterials besitzen.

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Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Herstellung von Zahnrädern mit einem

Verformungswerkzeug, einer Einrichtung zum Halten des Verformungswerkzeuges, einer Einrichtung zum Halten des Werkstückes in Bezug auf das Werkzeug und einer Vorschubeinrichtung, um das Werkzeug und das Werkstück miteinander in Berührung zu bringen, wobei wenigstens das Verformungswerkzeug oder der Werkstückhalter mit einem Drehantrieb verbunden sind, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zur Schwingbewegung des Verformungswerkzeuges oder des Werkstückes, um Verformungsstoße zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück zu erzeugen, durch die gleichzeitige Bedienbarkeit der Halteeinrichtung, des Drehantriebs, der Vorschubeinrichtung und der Schwingungseinrichtung des Werkzeugs und des Werkstückes relativ zueinander, so daß das Verformungswerkzeug und das Werkstück ähnlich wie Zahnräder, die im Eingriff stehen, unter einer Abwälz-Gleit - und Schleifbewegüng während der Schwingbewegung Verformungsstößen ausgesetzt werden, die das Material in dem Werkstück bewegen, um Zähne und Zwischenräume zwischen diesen am Werkstück auszubilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schwingungseinrichtung eine harmonische Bewegung erzeugt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungseinrichtung hammerartige Schläge erzeugt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtungen durch die Schwingungseinrichtung betätigt werden»

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung direkt das Werkzeug oder das Werkstück betätigt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung für das Werkstück mit diesem innen in Eingriff steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung für das Werkstück mit diesem außen in Eingriff steht,

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung für das Werkstück einen Aufspanndorn umfaßt, laisf dem das Werkstück für eine Drehbewegung festlegbar ist„

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle für das Verformungswerk-

zeug und die Antriebswelle für das Werkstück mit einer relativ 009838/0219

zueinander eingeregelten Wirbelbewegung umlaufen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem ersten Verformungswerkzeug ein zweites Verfoi*mungswerkzeug angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei zusätzliche Verformungswerkzeuge gegenüber dem ersten Verformungswerkzeug angeordnet sind, wobei das Werkstück von den Verformungswerkzeugen eingeschlossen wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verformungswerkzeug mit einer Antriebswelle ausgestattet ist.

13. Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern, bei dem an einem Werkstück an einer Vielzahl von über dem Umfang verteilten Stellen die gleiche Arbeit verrichtet wird und eine fortschreitende Verformung gleichmäßig an seinem Umfang stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß

das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander gehalten werden, daß das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander wie sich in Eingriff befindente Zahnräder gedreht werden, daß das Werkzeug oder das Werkstück in Schwingungen versetzt wird, daß das Werkzeug und das Werkstück relativ aufeinander zubewegt,

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werden, daß während der Schwingbewegung der Vorschub fortschreitend vorgenommen wird, wie die Formung des Werkstückes fortschreitet, und daß an einer Vielzahl von Stellen am Umfang des Werkstückes die gleiche Arbeit verrichtet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug an dem Werkstück mit einer Stoß-, Abwälz-, Gleit- und Schleifwirkung arbeitet.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Werkstück nur kleine Quantitäten von Material bewegt werden und die Verformung als Gesamtergebnis einer Vielzahl von kleinen Materialbewegungen erzielt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schwingbewegung auf das Werkstück Stöße ausgeübt werden und kleine Materialquantitäten in dem Werkstück von der Berührungsstelle mit dem Werkzeug zu einer dieser benachbarten Stelle des Werkstücks bewegt werden.

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