DE1924067A1

DE1924067A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verzahnungen an Zahnraedern,Vielnutwellen,kerbverzahnten Wellen od.dgl. durch Abrollwerkzeuge

Info

Publication number: DE1924067A1
Application number: DE19691924067
Authority: DE
Inventors: Ernst Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-12
Filing date: 1969-05-12
Publication date: 1971-06-16
Also published as: US3677051A; DE1924067B2; FR2047560A5; AT296722B; JPS4835147B1; SU367580A3; CH512285A; ES380287A1; GB1310938A; DE1924067C3

Description

PATENTANWÄLTE DlPL.-ING. WERNER FREISCHEM

DiPL-iNG. ILSE FREISCHEM

5000 KÖLN HEUMARKT 50 TELEFON : (0221) 23 58 68

9. Mal 1969 , Sch 5 PaGm 69/1

Ernst Schmidt, 548 Remagen, Waldburgstr. 40

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verzahnungen an Zahnrädern, Vielnutwellen, kerbverzahnten Wellen od.dgl. durch Abrollwerkzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Zahnrädern, kerbverzahnten Wellen u.dgl. durch spanlose Formgebung, indem Abrollwerkzeuge verformend auf ein Werkstück einwirken.

Es ist bekannt, zum genauen Fertigbearbeiten roh vorgearbeiteter Zahnräder zwangsläufig angetriebene, zahnradförmige Werkzeuge zu benutzen, die dauernd mit dem Werkstück abrollen und hierbei gegenüber dem Werkstück in axiale Richtung verschoben werden, so dass das überschüssige Material der zu bearbeitenden Flächen des Werkstücks durch die Kanten oder Flanken der Werkzeugzähne verteilt und weggedrückt wird.

Bei diesem bekannten Verfahren ist es notwendig, die Zahnräder r.oh vorzuarbeiten. Ferner werden beim axialen Vorschieben- des

Werkstückes an den Kanten der Werkzeugzähne Späne abgehoben.

Ein spanloses Herstellen von Zahnrädern in Wälz- oder Abrollverfahren war bisher nicht möglich« Man hat zwar Rändel- oder Kerbverzahnung im Wälzverfahren hergestellt, indem Abrollwerkzeuge, die an ihrem Umfang mit einer entsprechenden Zahnung versehen sind, radial zum Werkstück zugestellt wurden. Bei diesem Verfahren müssen die Werkzeuge einen relativ grossen Durchmesser haben und die so erzeugten Zähne können nur eine sehr geringe Höhe haben, da sonst die zu Beginn der Bearbeitung hergestellten Zähne bei weiterer, radialer Zustellung der Werkzeuge wieder von den Abrollwerkzeugen zerdrückt werden. Diese Erscheinung beruht darauf, dass sich beim radialen Zustellen der Werkzeuge der Teilkreisdurchmesser von Abrollwerkzeug und Werkstück sich ändert und damit auch der Abrollumfang um das Maß TT χ Zustellweg kleiner wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Zahnung von Zahnrädern, kerbverzahnten Wellen od.dgl. spanlos durch Abwälzen von Rollwerkzeugen hergestellt werden können. ...,."

Diese Aufgabe, wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mit einem zylindrischen Werkstück, dessen BuroliBiesser etwa dem Mittelwert zwischen dem Kopfkreisdurchmesser und dem Grundkreisdurohmesser der herzustellenden Zähnung entspricht, mindestens zwei mit gleicher Zahnteijung versehene, kegelrad-

T09 σ Zb/obS4

förmige Werkzeuge dauernd abrollen und hierbei das Werkstück gegenüber den Werkzeugen in axialer Richtung verschoben wird, wobei die kegelradförmigen Werkzeuge derart angeordnet sind, dass der Abstand der Kopfkegel der Werkzeuge von der Achse des Werkstücks im Bereich der grossen Kegelraddurchmesser etwas grosser ist als der halbe Durchmesser des Werkstücks und der Abstand der Kopfkegel der Werkzeuge von der Achse des Werkstücks im Bereich der kleinen Kegelraddurchmesser etwa dem halben Grundkreisdurchmesser der herzustellenden Zahnung entspricht und der Abstand der Grundkegel an den kleinen Kegelraddurchmesser der Werkzeuge von der Achse des Werkstücks etwas grosser ist als der halbe Kopfkreisdurchmesser der herzustellenden Zahnung, so dass die Kante an der Stirnfläche des Werkstücks im Bereich der grossen Kegelraddurchmesser gegen die Zahnköpfe der Werkzeuge stösst und bei weiterer Bearbeitung das von den Zähnen der Werkzeuge verdrängte Material in die Zahnlücken der Werkzeuge gedrückt wird.

Auf diese Weise ist ein kontinuierliches und spanloses Herstellen einer Zahnung bzw. eines Zahnradprofiles möglich. Der Kopfkreisdurchmesser der so hergestellten Zahnung ist grosser als der Durchmesser des unbearbeiteten Werkstücks. Es wird also bei diesem Verfahrenbein Material verloren. Ausserdem erhält man durch das Abrollen der Profilwerkzeuge eine sehr hohe Oberflächengüte mit nicht unterbrochenem Faserverlauf. Die Umfangsgeschwindigkeiten der arbeitenden Bereiche der Werkzeuge entsprechen trotz der unterschiedlichen lindringtiefe der

1 U y ti L S / UbS k-

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Zähne stets den Umfangsgeschwindigkeiten der sich verformenden Bereiolicdes Werkstücks.

Die Abrollwerkzeuge haben zweckmässigerweise eine Kegelform, bei der der Kegelmantel tun einen relativ kleinen Winkel cc _# insbesondere zwischen 5 und 25° von einem Zylindermantel abweicht. Die Abrollwerkzeüge werden so angestellt, dass das Kleinerwerden des Kopf- und 0rundkreisdurchmessers der kegelradförmigen Werkzeuge dem Kleinerwerden des Üleilkreisdurchmessers des Werkstücks entspricht* ^:

Die kegelradförmigen Werkzeuge können ähnlich an einem zeughalter bzw. an einer Rollmaschine angeordnet werden, wie die Abrollwerkzeuge in einem Händel- öder Kordierkopf.

Um Mnstellärbeiten zu ersparen 1st es zweckiaässig, die Werkzeuge derart mechanisch zu kuppeln, dass ihre Zähixe stets genau in die vom jeweils änderen Werkzeug hergestellten Eindrückungen im Werkstück eingreifen.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, dass entweder das Werkstück oder ein oder mehrere Werkzeuge oder sowohl das Werkstück als auch die Werkzeuge angetrieben werden. Es ist auch möglich, nur den Werkzeughalter anzutreiben, sofern dieser um die Achse des Werkstücks drehbar gelagert ist.

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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Schutzansprüchen hervor, sowie aus der folgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Erfindung näher erläutert ist.

fig. 1 zeigt in Draufsicht die Anordnung des Werkstücks und der Werkzeuge bei Beginn der Bearbeitung, Fig. 2 zeigt die Stirnansicht und Fig. 3 die Draufsicht auf ein Rollwerkzeug.

Gemäss Pig» 1 wird das zylindrische Werkstück 1 gegenüber den Rollwerkzeugen 2 axial vorgeschoben. Die Werkzeuge 2 sind kegelradförmige Walzen, die um schräg stehende Achsen 3 drehbar im Werkzeughalter 4 gelagert sind. Die rechts von den Rollwerkzeugen 2 eingezeichnete Zahnung Z des bearbeiteten Werkstückes 1 ^f entspricht im wesentlichen der Zahnung am kleinen Kegelraxtdurchmesser 5 der Rollwerkzeuge 2. Der Durohmesser des unbearbeiteten Werkstücks 1 entspricht etwa dem Mittelwert M zwischen dem Kopfkreisdurchmesser K und dem Grundkreisdurchmesser G der herzustellenden Zahnung Z.

Die Werkzeuge 2 sind einander genau gegenüberliegend angeordnet, und zwar derart, dass der Abstand der Kopfkegel 10 der Werkzeuge 2 im Bereich des grossen Kegelraddurohmessers 6 etwas grosser ist als der Durchmesser des Werkstücks 1 und der Abstand der Kopfkegel 10 der Werkzeuge im Bereich der kleinen Kegelraddurohmesser 5 etwa dem Grundkreisdurohmesser G

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der herzustellenden Zahnung Z entspricht. Die Kante 7 an der Stirnfläche des Werkstücks 1 stösst beim axialen Vorschieben im Bereich der grossen Kegelraddurchmesser 6 gegen die Zahnköpfe der Werkzeuge 2. Der Abstand der Grundkegel 11 an den kleinen Kegelraddurchmesser 5 ist etwas grosser als der Kopf— kreisdurchmesser K der herzustellenden Zahnung.

Der Werkzeughalter 4 ist scheibenförmig ausgebildet, so dass er die wesentlichsten, auf die Rollwerkzeuge 2 wirkenden Kräfte aufnehmen und gegeneinander ausgleichen kann. Im Werkzeughalter 4 sind zweckmässigerweise zwei, drei oder vier Werkzeuge 2 gelagert. Die miteinander arbeitenden Werkzeuge 2 können über miteinander kämmende Kegelräder so gekuppelt sein, dass die Zähne der Werkzeuge stets genau in die vom jeweils anderen Werkzeug hergestellten Eindrückungen im Werkstück 1" eingreifen.

Der Werkzeughalter 4 ist um die Achse A drehbar in einer Rollmaschine gelagert und kann durch ein mit dem Zahnkranz 14 kämmendes Ritzel angetrieben werden.

Die Rollmaschine kann eine starre oder auch in Richtung der Achse A bewegliche Aufnahmevorrichtung für das Werkstück 1 aufweisen. Die Werkzeuge 2 können in Werkzeughaltern gelagert sein, die derart ausgebildet sind, dass die Neigung der Achsen 3 zur Werkstückachse A und der Abstand der Werkzeuge 2 von der Werkstückeohsβ Α eingestellt werden kann.

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Die Pig». 2 und 3 zeigen ein kegelradförmiges Abrollwerkzeug 2, mit dem eine Kerbverzahnung in ein Werkstück geprägt werden kann. Der Winkel <*· , mit dem der Kopf kegel 10 bzw. der G-rundkegel 11 von einer Zylinderform abweicht, ist vorzugsweise kleiner als 20°.

1 U 9 b L S■ / ü b Ö 4

Claims

- 8 PATENTANSPRÜCHE:

(I.) Verfahren zum Herstellen der Zahnung an Zahnrädern, Vielnutwellen, kerbverzahnten Wellen od.dgl. durch Abrollwerkzeuge, dadurch gekennze lehnet, dass mit einem zylindrischen Werkstück (1), dessen Durchmesser etwa dem Mittelwert (M) zwischen dem Kopfkreisdurchmesser (K) und dem Grundkreisdurchmesser (G) der herzustellenden Zahnung entspricht, mindestens zwei mit gleicher Zahnteilung versehene,'kegelfadförmige Werkzeuge (2) dauernd abrollen und hierbei das Werkstück (1) gegenüber den Werkzeugen (2) in axialer Richtung verschoben wird, wobei die Werkzeuge (2) derart angeordnet sind, dass der Abstand der Kopfkegel (10) der Werkzeuge (2) von. der Achse (A) des Werkstücks (1) im Bereich der grossen Kegelraddurchmesser (6) etwas grosser ist als der halbe Durchmesser des Werkstücks (1) und der Abstand der Kopfkegel (10) der Werkzeuge (2) von der Achse (A) des Werkstücks (1) im Bereich der kleinen Kegelraddurchmesser (5) etwa dem halben Grundkreisdurchmesser (G) der herzustellenden Zahnung (Z) entspricht, und der Abstand der Grundkegel (11) von der Achse (A) des Werkstücks (1) an den kleinen Kegelraddurchmesser (5) etwas grosser ist als der halbe Kopfkreisdurchmesser (K) der herzustellenden Zahnung (Z), so dass die Kante (T) an der Stirnfläche des Werkstücks (1) im Bereich der grossen Kegelraddurchmesser (6) gegen die Zahnköpfe der Werkzeuge (2) stösst und das von den Zähnen (9) der Werkzeuge (2) verdrängte Material in die Zahnlücken der Werkzeuge (2) gedrückt wird.

109820/Ub 8.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze i c h n e t, dass das Werkstück (1) eine zylindrische Stange ist.
3# Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichn e t, dass die zylindrische Stange nach Aufwalzen des Zahnprofils in scheibenartige Zahnräder geschnitten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mit gleicher Zahnteilung versehene, kegelradförmige Abrollwerkzeuge (2), deren Drehachsen (3) zur Achse (A) des Werkstücks (1) geneigt sind und deren Kopfkegel (10) von der Achse (A) des axial zustellbaren Werkstücks (1) im Bereioh der grossen Kegelraddurchmesser (6) einen Abstand haben, der etwas grosser ist als der halbe DuBhmesser des Werkstücks (1) und deren Kopfkegel (10) im Bereich der kleinen Kegelraddurchmesser von der Achse (A) des Werkstücks (1) einen Abstand haben, der etwa dem halben Grundkreisdurchmesser der herzustellenden Zahnung entspricht und deren Grundkegel (11) im Bereioh der kleinen Kegelraddurohmesser (5) von der Achse (A) des Werkstücks (1) einen Abstand haben, der gleich oder etwas grosser ist als der halbe Kopfkreisdurohmesser der herzustellenden Zahnung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennze ichn e t, dass die Werkzeuge (2) derart gekuppelt sind, dass ihre Zähne (9) stete genau in die vom jeweils anderen Werkzeug hergestellten Eindrüokungen im Werkstück (1) eingreifen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch, gekennzeichnet, dass die Neigung der Drehachsen (5) der Rollwerkzeuge (2) zur Achse (A) des Werkstücks (1) einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g e kennzeichnet, dass der Abstand der Werkzeuge (3) von der Achse (A) des Werkstücks (1) einstellbar ist.

Ji .

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