DE1552746B - Zahnradformiges Schabrad mit Konkav hyperboloidischem Wälzkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnradförmiges Werkzeug zum Schaben von Zahnrädern unter gekreuzten Achsen mit vom Zahnkopf zum Zahnfuß verlaufenden, Schneidkanten bildenden Schneidnuten, die auf den aufeinanderfolgenden Zähnen gestaffelt angeordnet sind und dessen Wälzkörper eine konkav, z. B. hyperboloidisch, gekrümmte Rotationsfläche darstellt.

Schabräder mit hyperboloidisch oder anders konkav gekrümmtem Wälzkörper oder, was gleichbedeutend ist, mit in Längsrichtung konkav gekrümmten Zahnflanken sind bekannt.

Der Zweck der Schabzahnräder ist, durch das auf der Achskreuzung beruhende Längsgleiten von den Flanken der zu bearbeitenden Zahnräder feine Späne abzunehmen, um so eine hohe Oberflächengüte zu erzeugen. Durch eine Bewegung des Achskreuzpunktes über die Werkstückbreite, werden die Werkstückzähne in ihrer ganzen Länge geschabt.

Das Abwälzen von Werkstück und Werkzeug unter gekreuzten Achsen bedingt, daß beide — abgesehen von Abplattungen infolge des radialen Arbeitsdruckes — nur am Berührungspunkt der beiden Wälzkörper (normalerweise Wälzzylinder) anliegen. Infolge des Achskreuzwinkels entsteht im Bereich der gegenseitigen Berührung hinter jeder Schabkante ein Freiwinkel. Dieser Freiwinkel ist nicht am Schabrad angebracht, sondern ergibt sich beim Zusammenwirken mit der Werkstückflanke, wie in der Beschreibung später erläutert ist. Werden Schabverfahren verwendet, bei denen kein von außen eingeleiteter Vorschub vorhanden ist, sondern die nur auf dem von der Achskreuzung herrührenden Längsgleiten beruhen (Tauschschaben, Querschaben), dann reicht die besagte Punktberührung oft nicht aus, um die Schabwirkung auf die ganze Zahnradbreite zu verteilen. Es ist bekannt, diese Punktberührung in eine Linienberührung zu verwandeln, indem der Wälzkörper (ursprünglich Wälzzylinder) des Schabrads als den Wälzzylinder des Werkstücks umfassende, konkav gekrümmte Fläche ausgebildet, der Wälzkörper des Schabrads also z. B. hyperboloidisch gestaltet wird. Hierbei geht der Freiwinkel infolge der größeren Berührungsfläche im wesentlichen verloren (deutsche Patentschrift 975164, Fig. 11, 13, 14). Die Praxis hat nämlich gezeigt, daß Schabräder mit hyperboloidisch geformtem Wälzkörper häufig schlecht schneiden, d. h., sie nehmen keinen oder nur einen unsauberen Span ab, üben aber eine starke Glatt- oder Druckwirkung aus, die das Werkstückmaterial verdichtet und daher über die unsaubere Oberfläche hinaus eine kleine Standzeit des Werkzeugs zur Folge hat. Es ist in der Praxis häufig versucht worden, die schlechte Schneidwirkung bei solchen Schabrädern durch einen erhöhten Schabdruck auszugleichen. Abgesehen davon, daß dieser Weg nur selten und auch nur ungenügend eine Abhilfe darstellt, steht der hohe Arbeitsdruck dem Charakter der Feinbearbeitung entgegen.

Es ist bekannt, auf Schabrädern mit hyperboloidischem Wälzkörper die Schneidnuten hintereinander zu staffeln (Lichtenauer, Rogg, Kallhardt: Hurth-Zahnradschaben, 1964, S. 213/214). Von einem solchen Schabrad geht die Erfindung aus.

Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, bei Schabrädern mit hyperboloidischem Grundkörper den Freiwinkel wieder herzustellen und damit das Arbeitsergebnis, d. h. die Stückzeit und die Oberflächengüte, insbesondere beim Tauch- und Querschaben, zu verbessern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schneidnuten in an sich bekannter Weise zu den Rotationsebenen geneigt angeordnet sind.

Damit wird die Wirkung erreicht, daß der bei den Schabrädern mit hyperboloidischem Wälzkörper verlorengegangene Freiwinkel mit den bekannten ίο schräggestellten Nuten wieder hergestellt wird.

Die Oberflächengüte wird erhöht, wenn die Schneidnuten auf den verschiedenen Flanken verschiedene Neigungswinkel zu den Rotationsebenen aufweisen und/oder wenn die Schneidnuten auf den verschiedenen Zahnflanken jeweils verschiedene Neigungsrichtungen aufweisen, was an sich bekannt ist. Zum einschlägigen Stand der Technik wird noch auf folgendes hingewiesen: Es sind Schabräder mit zur Rotationsebene geneigten Schneidnuten bekannt, die bei einer fehlenden relativen Längsbewegung von Schabrad und Zahnrad infolge der Höhengleitung schaben. Da die nach einer Evolvente gekrümmte Flankenfläche des Schabradzahns von den Schneidkanten unter einem Winkel geschnitten wird, ensteht hinter diesen Schneidkanten ein Freiwinkel (USA.-Patentschrift 2126178, deutsche Patentschrift 1180 223).

Es ist bekannt, Schneidnuten, die in den Rotationsebenen liegen, auf den aufeinanderfolgenden Zähnen gestaffelt anzuordnen (USA.-Patentschrift 2 278 792, Fig. 8).

Die Erfindung ist mit den F i g. 1 bis 7 erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch das Zusammenwirken eines Werkstücks mit zylindrischem Wälzkörper unter gekreuzten Achsen mit einem Schabrad, dessen Wälzkörper eine konkave Rotationsfläche, z. B. ein Rotationshyperboloid, darstellt (Achskreuzung übertrieben);

F i g. 2 zeigt schematisch einen Zahn eines Schabrads mit zylindrischem Wälzkörper in einer Werkstücklücke im Schnitt;

F i g. 3 zeigt schematisch einen Zahn eines schrägverzahnten Schabrads, dessen Wälzkörper ζ. Β. ein Rotationshyperboloid in einer Werkstücklücke darstellt (im Schnitt);

F i g. 4 zeigt einen Zahn nach der Erfindung von oben;

F i g. 5 zeigt schematisch eine Zahnflanke nach der Erfindung im Zusammenwirken mit einer Werkstückzahnflanke im Schnitt;

F i g. 6 zeigt abgewinkelt einen Teil eines Schabrads nach der Erfindung;

F i g. 7 zeigt abgewinkelt einen Teil einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Teil des Wälzzylinders 10 eines zu schabenden Zahnrads im Zusammenwirken mit dem Wälzkörper 11 eines Schabrads, der eine konkav gekrümmte Rotationsfläche, z. B. ein Rotationshyperboloid, darstellt. Da das Schaben von Zahnrädern unter gekreuzten Achsen bekannt ist, sind, um das Wesentliche deutlich zu zeigen, die Zähne, die Achsen und alle zum Schaben notwendigen bekannten Vorrichtungen fortgelassen. Wälzen zwei Wälzzylinder aufeinander ab, so berühren sich diese bekanntlich nur an einem Punkt, was beim Schaben ohne von außen eingeleitetem Vorschub, also wenn sich der Körper 11 nicht längs dem Körper 10 relativ bewegt, den Nachteil hat, daß die

Werkstückzähne nicht nach Wunsch ausgeschabt werden. Sie können z. B. unerwünscht ballig oder in anderer Weise verzerrt werden.

F i g. 2 zeigt einen achsparallelen Schnitt durch einen Zahn 13 eines schrägverzahnten Schabrads. Er ist in bekannter Weise mit vom Kopf zum Fuß verlaufenden, Schneidkanten 14 bildenden Schneidnuten 15 versehen. Dieser Zahn liegt in der Zahnlücke 16 eines geradverzahnten Werkstücks, dessen Zahnflanken mit 17, 17 a bezeichnet sind. Da der Schnitt parallel zu den Achsen von Werkstück und Werkzeug verläuft, bildet der Schabradzahn infolge der wendelförmig um den Grundkörper gewundenen Schrägverzahnung eine Fläche mit konvexen Konturen, wie in F i g. 2 übertrieben dargestellt ist (obwohl die Schabradflanken längs der Zahnwindung parallel verlaufen). Durch diese Krümmung ergibt sich ein natürlicher Freiwinkel 18. Wäre das Schabrad geradverzahnt und das Werkstück schrägverzahnt, dann hätte in einer der F i g. 2 entsprechenden Darstellung der Schabradzahn parallele und der Zahnradzahn konvexe Flankenlinien.

F i g. 3 zeigt einen ähnlichen Schnitt durch das Zahn-Lücken-Paar, bei dem das Schabrad ζ. Β. hyperboloidisch geformt ist. Es liegen Flanke 17 c und gegebenenfalls Gegenflanke 13 c parallel. Es ist kein Freiwinkel vorhanden, wenn, wie bisher bei solchen Schabrädern, die Schneidnuten in der Rotationsebene liegend vom Zahnkopf zum Zahnfuß verlaufend angeordnet sind.

F i g. 4 zeigt einen Zahn eines Schabrads nach der Erfindung von oben. Der hyperboloidische Wälzkörper wird bei Schabrädern bekanntlich dadurch hergestellt, daß der Zahn mit in Längsrichtung konkav gekrümmten Flanken 13 a, 13 b versehen wird. Diese Zahnflanken sind erfindungsgemäß mit Schneidnuten 19 versehen, deren Schneidkanten zu den Rotationsebenen 20 in einem Winkel 21 geneigt sind. Hierdurch wirkt sich die nach einer Evolvente od. dgl. gekrümmte Flanke des Schabradzahns, einen Freiwinkel 18 a (F i g. 5) bildend, aus, da die Schneidkanten nach der Erfindung auch in Wälzrichtung 22 schneiden. Der Freiwinkel hängt vom Neigungswinkel 21 der Schneidkanten ab. Der Neigungswinkel richtet sich nach dem Werkstückmaterial. Da die Gleitgeschwindigkeit in Richtung Zahnhöhe am Zahnkopf und -fuß größer ist als in Wälzkreisnähe, besteht die Möglichkeit, daß am Zahnkopf und -fuß mehr Material abgenommen wird als in Wälzkreisnähe. Der Unterschied ist aber gering.

F i g. 6 zeigt abgewinkelt einen Ausschnitt eines Schabrads nach der Erfindung, auf die Zahnköpfe gesehen. Die Schneidnuten auf den einzelnen Zähnen haben die gleiche Neigungsrichtung und den gleichen Neigungswinkel. Die Schneidnuten sind aber auf den aufeinanderfolgenden Zähnen, Schraubenlinien 25 bildend, gestaffelt angeordnet. Im Ausführungsbeispiel F i g. 7 haben die Schabradzähne abwechselnd verschiedene Neigungsrichtungen (vgl. die Zähne 23

ίο und 24). Beide Zahngattungen sind jeweils um beispielsweise die Beträge 26, 27 gestaffelt, so daß die Schneidkanten ebenfalls auf den aufeinanderfolgenden Zähnen, Schraubenlinien bildend, liegen. Es sind vielerlei Abwandlungen möglich. So können die Zähne Schneidnuten verschiedener Neigungswinkel aufweisen, und zwar hinsichtlich der ganzen Zähne als auch hinsichtlich der Zahnflanken. Auch die verschiedenen Neigungsrichtungen können anders angewendet werden, als in F i g. 7 gezeigt ist. So kann es

ao beispielsweise sehr zweckdienlich sein, abweichend von F i g. 7 Rechts- und Linksflanke jedes Zahns mit Schneidnuten verschiedener Neigungsrichtung auszustatten. Bei der Bemessung des Neigungswinkels geht man zweckmäßig von der Bewegung bzw. Geschwindigkeit aus, die aus Höhengleiten 22 und Längsgleiten 28 resultiert, wobei allerdings die Schneidwirksamkeit der Schneidkanten infolge ihrer Richtung zu berücksichtigen ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zahnradförmiges Werkzeug zum Schaben von Zahnrädern unter gekreuzten Achsen mit vom Zahnkopf zum Zahnfuß verlaufenden, Schneidkanten bildenden Schneidnuten, die auf den aufeinanderfolgenden Zähnen gestaffelt angeordnet sind und dessen Wälzkörper eine konkav, z. B. hyperboloidisch, gekrümmte Rotationsfläche darstellt, dadurchgekennzeichnet, daß die Schneidnuten in an sich bekannter Weise zu den Rotationsebenen geneigt angeordnet sind.

2. Schabrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidnuten auf den verschiedenen Zahnflanken verschiedene Neigungswinkel zu den Rotationsebenen aufweisen.

3. Schabrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidnuten auf den verschiedenen Zahnflanken jeweils verschiedene Neigungswinkel aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen