DE19902035A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Anfasen der Stirnkanten der Zahnnuten verzahnter Werkstücke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein einfach durchzuführendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Anfassen der Stirnkanten der Zahnnuten (14) verzahnter Werkstücke (2), bei dem die Werkzeugdrehachse (y) mit einem festen Radialabstand (R) zur Werkstückdrehachse (x) und mit einem festen Axialabstand (A) zur Werkstückstirnseite (18) in konstantem Drehzahlbehältnis zum kontinuierlich drehangetriebenen Werkstück (2) betrieben wird, wobei eine auf der Werkzeugachse (4) sitzende Messerplatte (9) Schneiden ausbildet zum DOLLAR A a. Anfasen der Nutenfußkante mit einem vorbestimnmten Fußfasenwinkel, DOLLAR A b. Anfasen einer ersten Nutflankenkante mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel und DOLLAR A c. Anfasen einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Nutflankenkante mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel, DOLLAR A wobei der Radialabstand (R) kleiner ist als die Summe aus Flugkreisradius (F) und Nutfußradius (N) und wobei zur Erzielung eines vorbestimmten, insbesondere beidseitig gleichgroßen Flankenfasenwinkels die Werkzeugdrehachse (y) um einen in einer parallel zur Werkstückdrehachse (x) sich erstreckenden Ebene liegenden Schwenkwinkel verschwenkt ist zu der Umlaufebene des Werkstückes (2).

Description

Nach dem Verzahnen entsprechender zahnradartiger Werk­ stücke sind die Stirnkanten der Zahnnuten scharfkantig, insbesondere an der Stirnseite, an welcher das Fräswerk­ zeug austritt. Es kann dort sogar noch ein Grat vorlie­ gen. Die Entfernung desselben bzw. die Scharfkantigkeit der Stirnkanten der Zahnnuten erfolgt in der Regel in Handarbeit verbunden mit erhöhten Kosten entsprechend verzahnter Werkstücke.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach durchzuführendes Verfahren zum Entgraten der Stirnkan­ ten der Zahnnuten zahnradartiger Werkstücke sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens von an sich bekanntem bewährten Aufbau anzugeben.

Diese Aufgabe ist zunächst und im wesentlichen bei einem Verfahren zum Anfasen der Stirnkanten der Zahnnu­ ten verzahnter Werkstücke gelöst, bei dem die Werkzeug­ drehachse mit einem festen Radialabstand zur Werkstück­ drehachse und mit einem festen Axialabstand zur Werk­ stückstirnseite in konstantem Drehzahlverhältnis zum kontinuierlich drehangetriebenen Werkstück betrieben wird, wobei eine auf der Werkzeugachse sitzende Messer­ platte Schneiden ausbildet zum

• a) Anfasen der Nutenfußkante mit einem vorbestimm­ ten Fußfasenwinkel,
• b) Anfasen einer ersten Nutflankenkante mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel und
• c) Anfasen einer zweiten, der ersten gegenüberlie­ genden Nutflankenkante mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel,

wobei der Radialabstand kleiner ist als die Summe aus Flugkreisradius und Nutfußradius und wobei zur Erzie­ lung eines vorbestimmten, insbesondere beidseitig gleichgroßen Flankenfasenwinkels die Werkzeugdrehachse um einen in einer parallel zur Werkstückdrehachse sich erstreckenden Ebene liegenden Schwenkwinkel verschwenkt ist zu der Umlaufebene des Werkstückes.

Zufolge derartiger Ausgestaltung ist ein Verfahren angegeben, mittels welchem kurzfristig und kostenspa­ rend das Anfasen der Stirnkanten der Zahnnuten verzahn­ ter Werkstücke durchführbar ist. Durchgeführt werden kann das Verfahren auf solchen Werkzeugmaschinen, wel­ che nach dem Schlagmesserverfahren arbeiten. Mit einer einzigen, die Schneiden ausbildenden Messerplatte kön­ nen die Nutfußkanten, die ersten Nutflankenkanten sowie die zweiten Nutflankenkanten mit einem vorbestimmten Flankenwinkel angefast werden. Verletzungen an den angefasten Kanten sind daher mit Sicherheit eliminiert. Im Gegensatz zur normalen Einzahn-Schlagmesserbearbei­ tung ist nun der Radialabstand kleiner als die Summe aus Flugkreisradius und Nutfußradius. Dieser Radialab­ stand bestimmt den Fußfasenwinkel. Zur Erzeugung beid­ seitig gleichgroßer Fasenwinkel dient die Verschwenkung der Werkzeugdrehachse zur Umlaufebene des Werkstückes. Hierdurch wird der sich durch das Freischneiden während des Werkzeugeingriffes sich ergebende Schnittfehler kompensiert. Auf diese Weise erhält man an jeder Nut­ flankenkante weitgehend parallel verlaufende Fasenkan­ ten. Wird ein konstantes Drehzahlverhältnis von Werk­ stück und Werkzeug gewählt, welches einen größeren Freischnitt bewirkt, so kann das Anfasen mit einem Werkzeug geschehen, welches auf den Nutquerschnitt abgestimmt ist. Optimal erweist es sich jedoch, daß die Schneiden eine Fläche umfassen, die größer ist als der Nutquerschnitt, so daß mit günstigem Drehzahlverhältnis und mit der besten Schneidwirkung gearbeitet werden kann. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch eine mit konstanter Drehzahl drehan­ getriebene Werkstückachse und synchron dazu laufender, windschief dazu angeordneter Werkzeugachse aus, wobei eine auf der Werkzeugachse sitzende Messerplatte Schnei­ den ausbildet. Diese dienen zum Anfasen der entsprechen­ den Stirnkanten der Zahnnuten. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß sich der Radialabstand auf einen Wert einstellen läßt, welcher kleiner ist als die Summe aus Flugkreisradius und Nutfußradius. Ferner ist an der Vorrichtung vorgesehen, daß die Werkzeugdrehachse um einen in einer parallel zur Werkstückdrehachse sich erstreckenden Ebene liegenden Schwenkwinkel verschwenk­ bar ist zu der Umlaufebene des Werkstückes. Der Schwenk­ winkel ist so groß zu wählen, daß beidseitig gleichgro­ ße Flankenfasenwinkel an den einander zugewandten Nut­ flankenkanten entsteht. Eingesetzt wird dabei eine Schneide, deren Schneidenkontur eine maßstabsgetreue Vergrößerung des Nutquerschnitts ist. Es liegt also eine Ähnlichkeit zwischen der Schneidenkontur und des Nutquerschnitts vor.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäß gestal­ teten Vorrichtung,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung ein als um­ fangsverzahntes Zahnrad ausgestaltetes Werk­ stück mit zugehörigem Werkzeug, dessen Messer­ platte in Eingriff steht mit einer Zahnnut,

Fig. 3 Werkstück und Werkzeug in Einzeldarstellung gemäß der Position in Fig. 1, jedoch bei ge­ schwenkter Werkzeugdrehachse,

Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 die Ansicht in Pfeilrichtung V in Fig. 3,

Fig. 6 in perspektivischer Vergrößerung einen Zahnaus­ schnitt,

Fig. 7 den Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6 und

Fig. 8 den Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 6.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit der Ziffer 1 bezeichnete Vorrichtung ist Bestandteil einer Werkzeugmaschine. Zur Aufnahme eines verzahnten Werkstückes 2 dient ein von einer nicht veranschaulichten, angetriebenen Werkstück­ spindel getragenes Spannfutter 3. Beim Ausführungsbei­ spiel ist die Werkstückdrehachse x horizontal ausgerich­ tet. Windschief zu dieser ist eine in Form einer Welle gestaltete Werkzeugachse 4 angeordnet. Deren Werkzeug­ drehachse ist mit y bezeichnet. Getragen ist die Werk­ zeugachse 4 von einem Werkzeugträger 5, welch letzterer um eine senkrecht zur Werkstückdrehachse x liegende Werkzeugträgerachse z schwenkbar angeordnet ist. Der Werkzeugträger 5 weist hierzu eine Flanschplatte 6 auf. In letzterer ist ein konzentrisch zur Achse z verlaufen­ der Bogenschlitz 7 vorgesehen. Eine Spannschraube 8 durchsetzt den Bogenschlitz 7. Nach Lösen der Spann­ schraube 8 ist es möglich, den Werkzeugträger 5 um die Achse z zu schwenken. Danach ist die Spannschraube 8 wieder in ihre Spannstellung zu bringen. Der Antrieb der Werkzeugachse 4 erfolgt über ein nicht veranschau­ lichtes Getriebe. Auch für die das Spannfutter 3 tragen­ de Werkstückspindel ist ein Getriebe vorgesehen. Die Drehzahlen der Werkzeugachse 4 und der das Spannfutter 3 tragenden Werkstückspindel stehen dabei in einem konstanten Verhältnis.

Die Werkzeugachse 4 ist Träger einer Messerplatte 9, welche eine U-Form ausbildende Schneiden 10, 11, 12 aufweist. Die Schneidenkontur ist dabei eine maßstabsge­ treue Vergrößerung des Nutquerschnitts der jeweils beidseitig von Zähnen 13 flankierten Zahnnuten 14. Das bedeutet, daß die Form des in Schneideingriff gelangen­ den Bereiches der Messerplatte 9 ähnlich dem Grundriß der Zahnnut 14 ist.

Die eingangs beschriebene Vorrichtung dient zum Anfasen der Stirnkanten der Zahnnuten 14. Bezüglich der Stirn­ kanten handelt es sich dabei um eine erste Nutflanken­ kante 15 und eine dieser gegenüberliegenden zweite Nutflankenkante 16, zwischen welchen sich die Nutenfuß­ kante 17 erstreckt.

Vor dem Erzeugen dieser Kanten 15, 16, 17 werden solche geometrischen Verhältnisse zwischen Werkstück 2 und Werkzeug hergestellt, daß die Werkzeugdrehachse y mit einem festen Radialabstand R zur Werkstückdrehachse x liegt. Ferner wird ein fester Axialabstand A zwischen Werkzeugdrehachse y und der Werkstückstirnseite 18 realisiert. Fig. 4 veranschaulicht, daß der Radialab­ stand R kleiner ist als die Summe aus Flugkreisradius F und Nutfußradius N. Beim konventionellen Herstellen von Nuten mittels eines Einzahn-Schlagmessers dagegen ist der Radialabstand so groß wie der Flugkreisradius plus Nutfußradius. Durch den Radialabstand R wird der Fußfa­ senwinkel Alpha bestimmt. Zwecks Erzielung beidseitig gleichgroßer Flankenfasenwinkels Beta und Gamma kann der Werkzeugträger 5 mit der Werkzeugachse 4 um die Achse z um einen Schwenkwinkel Delta verschwenkt wer­ den. Das bedeutet, daß die Werkzeugdrehachse y dann um einen in einer parallel zur Werkstückdrehachse x sich erstreckenden Ebene liegenden Schwenkwinkel Delta verschwenkt ist zu der in Fig. 3 angedeuteten Umlauf­ ebene des Werkstückes 2. Gemäß Fig. 3 ist die Umlauf­ ebene des Werkstückes 2 durch die Werkstückträger- Schwenkachse z gelegt. Nach dem Aufspannen des Werkstüc­ kes 2 und entsprechender Ausrichtung der Werkzeugachse 4 werden daher bei Antrieb des Werkstückes 2 als auch der Werkzeugachse 4 mittels der Schneiden 10,11, 12 an den Kanten 15, 16, 17 Anfasungen 15', 16', 17' erzeugt mit entsprechendem Fasenwinkel Alpha, Beta, Gamma. Auf diese Weise werden scharfe Kanten sowie ein eventuell vorliegender Grat mit Sicherheit beseitigt. Das Bearbei­ ten entsprechend verzahnter Werkstücke läßt sich kosten­ sparend und schnell auf vorhandenen, entsprechend getalteten Vorrichtungen vornehmen. Dem Nutquerschnitt sind lediglich entsprechend figurierte Messerplatten zuzuordnen.

Wie die Zeichnungen veranschaulichen, verlaufen die durch die Anfasungen 15', 16' gebildeten Kanten jeder Nutseitenflanke parallel zueinander.

Beim Ausführungsbeispiel ist veranschaulicht, daß ein außenverzahntes Zahnrad bearbeitet wird. Ebenso ist es möglich, innenverzahnte Werkstücke nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu behandeln.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Anfasen der Stirnkanten der Zahnnuten (14) verzahnter Werkstücke (2), bei dem die Werkzeug­ drehachse (y) mit einem festen Radialabstand (R) zur Werkstückdrehachse (x) und mit einem festen Axialab­ stand (A) zur Werkstückstirnseite (18) in konstantem Drehzahlbehältnis zum kontinuierlich drehangetriebenen Werkstück (2) betrieben wird, wobei eine auf der Werk­ zeugachse (4) sitzende Messerplatte (9) Schneiden (10,11, 112) ausbildet zum

• a) Anfasen der Nutenfußkante (17) mit einem vorbe­ stimmten Fußfasenwinkel (Alpha),
• b) Anfasen einer ersten Nutflankenkante (15) mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel (Beta) und
• c) Anfasen einer zweiten, der ersten gegenüberlie­ genden Nutflankenkante (16) mit einem vorbe­ stimmten Flankenfasenwinkel (Gamma),

wobei der Radialabstand (R) kleiner ist als die Summe aus Flugkreisradius (F) und Nutfußradius (N) und wobei zur Erzielung eines vorbestimmten, insbesondere beidsei­ tig gleichgroßen Flankenfasenwinkels (Beta, Gamma) die Werkzeugdrehachse (y) um einen in einer parallel zur Werkstückdrehachse (x) sich erstreckenden Ebene liegen­ den Schwenkwinkel (Delta) verschwenkt ist zu der Umlauf­ ebene des Werkstückes (2).

2. Verfahren nach Anspruch 2 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (10, 11, 12) eine Fläche umfassen, die größer ist als der Nutquer­ schnitt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit konstanter Drehzahl drehangetriebener Werkstückachse und synchron dazu laufender, windschief dazu angeordne­ ter Werkzeugachse (4) wobei eine auf der Werkzeugachse (4) sitzende Messerplatte (9) Schneiden (10, 11, 12) ausbildet zum

• a) Anfasen der Nutenfußkante (17) mit einem vorbe­ stimmten Fußfasenwinkel (Alpha),
• b) Anfasen einer ersten Nutflankenkante (15) mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel (Beta) und
• c) Anfasen einer zweiten, der ersten gegenüberlie­ genden Nutflankenkante (16) mit einem vorbe­ stimmten Flankenfasenwinkel (Gamma),

wobei der Radialabstand (R) kleiner ist als die Summe aus Flugkreisradius (F) und Nutfußradius (N) und wobei zur Erzielung eines vorbestimmten, insbesondere beidsei­ tig gleichgroßen Flankenfasenwinkels (Beta, Gamma) die Werkzeugdrehachse (y) um einen in einer parallel zur Werkstückdrehachse (x) sich erstreckenden Ebene liegen­ den Schwenkwinkel (Delta) verschwenkt ist zu der Umlauf­ ebene des Werkstückes (2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnei­ denkontur eine maßstabsgetreue Vergrößerung des Nutquerschnitts ist.