DE1802228A1

DE1802228A1 - Werkzeug und Vorrichtung zum spanlosen Feinbearbeiten von Stirn- und Kegelraedern

Info

Publication number: DE1802228A1
Application number: DE19681802228
Authority: DE
Inventors: Herbert Loos
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1968-04-08
Filing date: 1968-10-10
Publication date: 1969-10-23
Also published as: SU730282A4; GB1207776A; CS149689B2; FR1574052A; JPS5113743B1

Description

Werkzeug und Vorrichtung zum spanlosen Feinbearbeiten von Stirn- und Kegelrädern

Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnnadartiges Werkzeug zum spanlosen Feinbearbeiten von Stirn- und Kegelrädern und auf eine Vorrichtung zur Verwendung eines solchen Werkzeugs.

Es ist bekannt, Zahnräder, d.h. Stirn- und Kegelräder mit einem zahnradartigen Werkzeug spanlos zu bearbeiten. Bei den bekannten Verfahren walzen die Werkzeugzähne auf den Werkstückzähnen in der vollen Länge ab, wobei ein Druck radial zum Werkstück und/oder zum Werkzeug ausgeübt wird. Zur Verformung der Werkstückzahnflanken ist eine bestimmte Flächenpres-Bung notwendig. Zum erzeugen dieser Flächenpressung ist eine entsprechende Anpresskraft erforderlich. Diese Anpreßkraft ist verhältnismäßig groß, zu ihrer Aufnahme sind sehr kräftige Werkstück- und Werkzeugträger sowie Lager zur Aufnahme der Wälzbewegung und eine entsprechend große Antriebsleistung für das Abrollen notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde' bei unverminderter Flächenpressung die Anpreßkraft zu verkleinern, um so die Maschine leichter ausführen zu können·.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Zahnflanken des Werkzeugs mit einer Anzahl von vom Zahnkopf zum Zahnfuß verlaufenden Nuten versehen sind, die die Zahnflanken bildenden Stege einschließen; hierdurch wird die Anpreßkraft auf einen Teil der Gesamtzahnflanken konzentriert und dadurch kann bei einer bestimmten erforderlichen Flächenpressung die Anpreßkraft vermindert werden oder bei

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schwerer Ausbildung der Maschine und bei im Vergleich mit Werkzeugen mit ununterbrochenen Flanken gleichbleibender Anpreßkraft die Flüelignpreßsung erheblich erhöht werden.

Die von den Nutwünden und den Flanken der zwischen den Nuten liegenden Stege gebildeten Kanten sollen im Unterschied zum Zahnradschaben keine Späne abnehmen. Aus diesem Grunde wird das Werkzeug nach der Erfindung 60 gestaltet, daß die Nuten in den Mälzebenen liegen, v/obei vorteilhaftorweise go vorgegangen wird, daß die Nuten in Ebenen angeorönot sind, die senkrecht auf der Werkzeugachse stehen.

Da die einzelne Werkzeugflanke nur auf einen Teil der Werkstückflenken einwirkt, ißt eine solche Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß die Nuten und Stege gegeneinander versetzt angeordnet sind. Hierbei wird die Anpreßkraft im Vergleich zu einer ununterbrochenen Werkseας-flanke etwa halbiert, wenn die Hüten und Stege auf Lücke angeordnet sind.

Die Anpreßkraft kann weiter herabgesetzt werden, wenn die Stege schmaler ausgebildet werden als die Nuten breit sind und das Werkzeug εο auegebildet ist, daß die Nuten bzw. Stege auf den aufeinander folgenden Zähnen Schraubenlinien folgend angeordnet sind. Je nach dem gewünschten Verhältnis von Anpreßkraft und FläclienpreBsung verlaufen die Stege auf den aufeinander folgenden Zähnen entlang ein- oder mehrgängigen Schraubenlinien. Hierbei ist die erforderliche Uberdeckung der Stege und die gewünschte und optimale Anzahl der überrollungen zu berücksichtigen. Die Erfindung wird dementsprechend dahingehend weiter ausgestaltet, daß mindestens bei jedem 3· Zahn ein neuer Gang der Schraubenlinie beginnt. Die Zähnezahl vom Beginn des einen Ganges bis zum nächsten Gang wird häufig als Gruppe bezeichnet. Die Anzahl der Zähne von einem Gangbeginn

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zum nächsten Gangbeginn ist dann die Gruppenzähnezahl.'

Eine Vorrichtung zur Verwendung eines Werkzeugs nach der Erfindung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß Werkstück und Werkzeug unter radialem Anpreßdruck mit parallelen Achsen abwälzen, wobei der AchnabntTU entsprechend der Differ-ens zwischen dem VorbearbeitungEiraß und den Fertignaß des Werkstücks zugestellt wird. Die Maschine braucht unter normalen Umständen nicht stabiler und schwerer konstruiert zu sein ale eine normale Maschine für eine spanabhebende Bearbeitung. Dic3 ist ein Vorteil von besonders hoher Bedeutung.

Die Vorrichtung kann auch so gebaut oder eingestellt sein, diß Wcrlr. 'c^:i' '■; und Werkzeug unter einem radialen Anpreßdruck mit im Abstand gekreiir-,^J-<?n Achcen abwälzen, wobei der Achsabstand entsprechend der Differenz r'\~ Dchen dem Vorbearbeitungseaß und dem Fertigmaß des Werkstücke; Kuriv'-T' v/ird und die von den Hüten und Stegen an den Zahnflanken gebildcKn Kanten stumpf sind. Hierdurch ergibt sich eine Gleitbewegung der \.'· v'-~ zeugflanke relativ zur Werkstückflanke in Richtung der Zahnlüngserr·: , .'--kung. Da dabei erfindungBgeaäß kein Span abgenommen werden soll, viin~ stens nicht ein Span der die Bezeichnung '.'spanabhebende Bearbeitung" rechtfertigt, wird durch diese Längsgleitung eine zusätzliche V!aü^u·!:· ^Ti.·?■■■! geleistet, die vorteilhaft sein kann.

Die Erfindung kann auch dahingehend weitergebildet werden, daß ein Vorschub in Richtung senkrecht zu einer der Achsen von Werkstück unl Werkzeug gemeinsamen Normalen rorgesehen ist und die von den Nuten vnd Stegen an den Zahnflanken, gebildeten Kanten stumpf Bind.

Weitere Vorteile und Merkaale der Erfindung können der nachstehenden Beschreibung der Ausführungebeispiele entnommen werden. Wenn die Ausführungsbeispiele auch nur Werkzeuge und eine Vorrichtung zur Feinber.r-

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f 80222ft..

beitung von Stirnrädern zeigen, so ist die Erfindung doch auch zur Feinbearbeitung von Kegelrädern brauchbar. Die im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Stirnrädern gezeigten Prinzipien sind ohne weiteres auf Kegelräder übertragbar.

•Die Erfindung ist anhand der Beispiele Fig. 1 bis 6 gezeigt und beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung bzw. Maschine nach der

Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein Werkzeug nach der Erfindung, auf P den Umfang gesehen.

Fig. 3 zeigt schematisch abgewickelt drei Zähne eines Werkzeugs nach

der Erfindung.
Fig. h zeigt schematisch abgewickelt 8 Zähne eines Werkzeugs nach

einer anderen Ausgestaltung der Erfindung. Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab schematiech einen Schnitt durch

einen von zwei Nuten eingeschlossenen Steg eines Werkzeugs

nach der Erfindung.

Fig. (5 zeigt ein Schema für eine Vorrichtung zum Bearbeiten von k Kegelrädern nach der Erfindung.

Fig.1 zeigt eine Maschine zum spanlosen Feinbearbeiten von Stirnrädern nach der Erfindung. Der Maschinenständer 10 ist in bekannter Weise C-förmig ausgebildet. Den einen Schenkel des "C" bildet der Überhang 11, den unteren Schenkel ein Werkstückschlitten 12, der in Führungen 13» die am Maschinenständer befestigt sind oder mit diesem ein Stück bilden, geführt ist. Der Werkstückschlitten kann mittels einer Vorschubspindel Ik in Richtung der oben erwähnten Führungen eingestellt, im Sinne einer Achsabstandsänderung zwischen dem später beschriebenen Werkzeug und dem Werkstück zugestellt und wieder abgerückt werden. Zum Antrieb iat hler-

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für ein Elektromotor 15 und ein Handrad 16 vorgesehen. Letzteres wird meist zum Voreinstellen des Achsabstands benutzt. Das Getriebe zwischen Vorschubspindel ~\k und dem Elektromotor 15 bzw. dem Handrad befindet eich in einem Getriebegehäuse 17 und ist nicht im einzelnen Gezeigt. Für die Zustellung kann in bekannter Weise eine mit der Vorschubspindel zusammenarbeitende Vorschubmuttor verwendet werden. Es können aber auch Vorschubspindel und Vorschubmutter lediglich zum Voreinstellen den Achsabstands als Ausgangsmaß für die Zustellung vorgesehen sein, v.-"hrcr.d die Zustellung mit einem bekannten und daher nicht gezeichneten Hocken oder einer Zustellkurve erfolgt.

Für eine erfolgreiche Arbeit ist folgender Zustellzykluo von Vorteil: Zustellen bis auf Flankenberührung - Zustellen zum Verformen - Verharren auf dem kleinsten Achsabstand - geringes Abrücken zum Auslösen d,er elastischen Spannung in Maschine, Werkzeug und Werkstück - Eilrucklauf in die Ausgangsstellung.

Der Werkstückschlitten 12 oder das Getriebegehäuse 1? trägt einen Werkstücktisch 18, der mittels Reitstöcken 19» 20 oder anderen Tracern das Werkstück 21 so aufnimmt, daß es sich drehen kann. Die Achse des Werkstücks iet dabei senkrecht zur vorher erwähnten Führung 13 gerichtet. Zwischen dem Werkstückschlitten 12 und dem Werkstücktisch 18 kann in einer Ausgestaltung der Erfindung noch ein Längeschlitten 22 vorgesehen sein, der über nicht gezeichnete Getriebeelemente und eine ebenfalls nicht gezeichnete Vorschubspindel in bekannter Weise in einer Richtung antreibbar ist, die in einer Ebene liegt, welche parallel liegt zur Achse des Werkstücke 21.

An dem oberen Schenkel oder Überhang 11 des C-förmigen Ständers ist mittels eines Werkzeugträgers ein Werkzeug 2^ nach der Erfindung dreh-

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bar gelagert. Das Werkzeug ist später eingehend beschrieben. Das Werkzeug kann von einem nicht gezeichneten Motor aus über ein nicht gezeichnetes Getriebe in an sich bekannter Weise angetrieben werden. Das Werkzeug 2.k kämmt mit dem Werkstück 21; dabei liegen die Achsen von Werkstück und Werkzeug parallel.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Werkzeugträger 23 auch schwenkbar und feststellbar am Maschinenständer angeordnet sein und zwar so, daß die ßchwenkebene zur Richtung der Zustellbewegung senkrecht steht. Mit dieser Schwenkeinrichtung kann die Werkzeugachse relativ zur Werkstückachse so eingestellt werden', daß sich beide Achsen mit dem Achsabstand kreuzen. Die gemeinsame Normale liegt parallel zur Zustellungs-Richtung und senkrecht zur vorgenannten Schwenkebene.

Fig. 2 zeigt ein zahnradartiges Werkzeug nach der Erfindung und zwar auf den Umfang des Radkörpers gesehen. Die Zähne des Bades, sichtbar sind die Zähne 25 bis 30, sind mit vom Zahnkopi 31 zum Zahnfuß 32 verlaufenden Nuten 33 versehen, die die Werkzeugzahnflanke bildenden Stege 3k einschließen oder solchen benachbart sind. Die Stege an den Zahnenden, die also zwischen einer Nut und der Stirnfläche des Werkzeugzahna P liegen, sind mit 35, 36 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine für die Erfindung wichtige Ausgestaltung nämlich derart, daß die Nuten 33' und Stege 3k' des einen Zahns auf Lücke stehen zu den Nuten 33'' und Stegen 3^¹¹ des benachbarten Zahns. Die Fig. 3 zeigt einen 3 Zähne umfassenden Ausschnitt eines solchen Werkzeugs schematisch abgewickelt. Die Stege können dabei minimal so breit gemacht werden wie die Nuten. Besser ist es die Stege etwas breiter als die Nuten auszuführen. Gegenüber einem Werkzeug ohne Nuten kann die Anpreßkraft bei Erzeugung der gleichen Flächenpresaung dann erfindungegema'ß

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auf di,e HMIfte oder etwas aehr als die Hälfte vermindert werden, wobei das "etwas mehr" dee Haß entspricht, um das die Stege die Nutbreite überschreiten.

Fig. h zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung und zwar wieder schematisch abgewickelt auf die .Zahnköpfe 3*1 gesehen. Die Stege 3^a sind dabei erheblich schmaler als die Nuten. Damit alle Flankenteile des Werkstücks bearbeitet werden, sind die Stege auf den aufeinander folgenden Zähnen 25a bis 30a u.s.w. Schraubenlinien 37, 38 folgend angeordnet. In de« gezeichneten Beispiel beginnt nach k Zähnen jeweils eine neue Schraubenlinie. In diesem Fall kann die Anpreßkraft etwa '\/k \ der Anpreßkraft sein, die aufgewendet werden müßte, wenn die Flanken nicht durch Nuten unterbrochen wären. Die Anzahl der Zähne vom Beginn einer Schraubenlinie bis zum nächsten Beginn, im vorliegenden Beispiel *f Zähne, wird auch Gruppenzähnezahl genannt. Die Gruppenzähnezahl richtet sich nach der individuellen Bearbeitungsaufgabe.

Die von den Zahnflanken 39 und den Wänden hO (Fig.5) der Nuten 33 gebildeten Kanten *t-1 sollen keine Späne abnehmen, jedenfalls nicht in einem Maße, daß die Bezeichnung "spanabhebende Bearbeitung" gerechtfertigt wäre. Die Kanten können also stumpf sein. Im Falle des Vorhandenseins A eines Längsvorschubs (Benutzung eines Längsschlittens 22) sollen sie sogar stumpf sein, damit sie keinen Span oder keinen nennenswerten Span abnehmen.

Fig. 6 zeigt scheeatisch eine Vorrichtung zur Verwendung der Erfindung zur spanlosen Feinbearbeitung von Kegelrädern. Das Werkstück kl ist in eine Werkstückauf nähme kz eingespannt, die drehbar gelagert ist. Das Werkzeug ^3» ein Kegelrad, dessen Zahnflanken erfindungsgemäß mit Nuten kk und Stegen k3 rersehen sind, ist von einem Werkzeugträger k6 aus-

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wechselbar aufgenommen. Werkstück und Werkzeug kämmen bei der Bearbeitung miteinander. Für die Wälzbewegung wird das Werkzeug von einem Motor k7 aus über nicht gezeichnete Getriebeelemente angetrieben. Die WälfcgeBchwindigkeit kann vorgewählt oder geregelt werden. Die Richtung 'der Wälzbewegung kann gewählt und gewechselt werden. Von einem anderen Motor *f8 aus kann der Werkzeugträger k6 über nicht gezeichnete bekannte Getriebeelemente für eine Zustellbewegung angetrieben werden. Die Iiichtung der Nuten Mt hängt von der Richtung der Wälzbewegung ab, sie collen keine Späne abnehmen. Die Wirkungsweise entspricht der vorausgegangenen Beschreibung.

Die Erfindung hat gegenüber einer entsprechenden spanabhebenden Bearbeitung den Vorteil der kürzeren Bearbeitungszeit und der Materialverfestigung an der Zahnoberfläche.

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Claims

Carl Bur'th München, den 7. Maschinen- und Zahnradfabrik 2503 Lich/Wo MUnchen 5ι Holzstraße 17-27 PL 211 Patontanaprüohe

1) Zahnradartigea Werkzeug zum spanlosen Feinbearbeiten von Stirn- und Kegelrädern« dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken des Werkzeuge Bit einer Anzahl von von Zahnkopf sum Zahnfuß verlaufenden Nuten (33) versehen aind, die die Zahnflanken bildenden Stege (3*0 einschließen.

2) Zahnradartiges Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (33) in den Wälzebenen liegen.

3) Zahnradartigee Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (33) in Ebenen angeordnet sind, die senkrecht auf der Werkzeugachse stehen·

k) Zahnradartigee Werkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (33) und Stege (3Ό gegeneinander versetzt angeordnet sind.

5) Zahnradartiges Werkzeug nach Anspruoh k, dadurch gekennzeichnet, daß die ( Nuten (33Ί 33") und Stege (3<f', 3V¹) auf Lücke angeordnet sind. (Fig.3)

6) Zahnradartigee Werkzeug nach Anspruch *»» dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (33a) bzw. Stege (3^a) auf den aufeinander folgenden Zähnen Schraubenlinien folgend angeordnet sind. (Fig.^)

7) Zahnradartigee Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ■indeetene bei jedes 3. Zahn tin neuer Gang der Sohraubenlinie (37t 38) beginnt (GruppenzHhnezahl gleich 3 oder sehr).

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JO

8) Vorrichtung zum spanlosen Feinbearbeiten von Zahnrädern mit einem zahnradähnlichen Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß Werkstück (?1) und Werkzeug (2k) unter radialem Anpreßdruck mit parallelen Achsen abwälzen, wobei der Achsabstand entsprechend der Differenz zwischen dem Vorbearbeitungsmaß und dem Fertigmaß des Werkstücks zugestellt wird.

9) Vorrichtung zum spanlosen f\;inbearb(?iton von Zahnrädt?rn mit einem zahnradähnlichen Werkzeug nach einem odor mehreren der Ansprüche 1 bin 7» dadurch gekennzeichnet, daß Werkstück (21) und Werkzeug (24) unter einem radialen Anpreßdruck mit im Abstand gekreuzten Achsen abwälzen, wobei der Achsabstand entsprechend der Differenz zwischen dem Vorbearbeitung.'smaß und dem JPertigraaß des Werkstücks zugestellt wird und die von den Nuten und Stegen an den Zahnflanken gebildeten Kanten stumpf sind.

10) Vorrichtung zum spanlosen Feinbearbeiten nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorschub in Richtung senkrecht zu einer der Achnen von Werkstück und Werkzeug gemeinsamen Normalen Torgesehen ist und die von den Nuten und Stegen an den Zahnflanken gebildeten Kanten stumpf sind.

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