DE20320294U1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrads - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrades aus einem Zahnradrohling mit einer Werkzeugmaschine, die Mittel aufweist zum Aufspannen und drehenden Antreiben eines Zahnradrohlings und einer drehend angetriebenen und im Raum verstellbaren Werkzeugwelle, auf der ein Wälzfräser drehfest anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel vorgesehen sind zur drehfesten Anbringung eines scheibenförmigen, Zähne (12) aufweisenden Entgratwerkzeugs (10) auf der Werkzeugwelle neben dem Wälzfräser (8) und ein Steuerprogramm der Werkzeugmaschine so ausgeführt ist, dass das Entgratwerkzeug mit der Welle (6) auf die Maschinenmitte einstellbar ist und Zahnradrohling (2, 30) und Entgratwerkzeug in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis drehend angetrieben sind.
Description
- Es ist bekannt, Zahnräder mit Hilfe von sogenannter Wälzfräsern zu erzeugen. Wälzfräser haben als geometrischen Ausgangskörper eine Schnecke. Wird diese mit Spannuten versehen, erhält man Fräszähne, die durch das sogenannte Hinterarbeiten schnittfähig werden. Nach dem Verzahnen zahnradartiger Werkstücke sind die Stirnkanten der Zahnnuten und der Zahnköpfe scharfkantig, insbesondere an der Seite, an der das Fräswerkzeug austritt. Es ist bekannt, das Entfernen der Grate in Handarbeit durchzuführen. Es ist ferner bekannt, das Entgraten durch Schleifen, Formfräsen oder mittels Druckrollen vorzunehmen.
- Aus
DE 199 02 035 A1 ist eine Vorrichtung zum entgraten der Stirnkanten der Zahnnuten zahnradartiger Werkstücke bekannt geworden, bei dem die Werkzeugdrehachse mit einem festen radialen Abstand zur Werkstückdrehachse und einem festen Axialabstand zur Werkstückstirnseite in konstantem Drehzahlverhältnis zum kontinuierlich drehangetriebenen Werkstück betrieben wird, wobei eine auf der Werkzeugachse sitzende Messerplatte Schneiden ausbildet zum Anfasen der Nutenfußkante mit einem vorbestimmten Fußfasenwinkel, Anfasen einer ersten Nutenflankenkante mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel und Anfasen einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Nutflankenkante mit einem vorbestimmten Flankenfasenwinkel. Hierbei erfolgt das Anfasen nicht kontinuierlich, sondern diskontinuierlich im Einzelteilverfahren. - Gemeinsam sind allen bekannten Vorrichtungen, daß sie auf einer von der Wälzfräsmaschine getrennten Vorrichtung bearbeitet werden. Der Herstellungsprozeß eines Zahnrads ist normalerweise derart, daß zunächst ein Rohling gedreht wird, der anschließend in einer Werkzeugmaschine mit einem Wälzfräswerkzeug bearbeitet wird. Nach dem Wälzfräsen erfolgt das Entgraten in einer separaten Vorrichtung und danach zur Feinbearbeitung das Schaben, das wiederum in der gleichen Werkzeugmaschine vor sich gehen kann, in der der Wälzfräsprozeß durchgeführt wird.
- Die bekannten Vorrichtungen weisen erhebliche Nachteile auf. Eine separate Vorrichtung zum Entgraten erhöht naturgemäß den apparativen Aufwand. Fertigungsaufwand entsteht durch das Umsetzen des gefrästen Rohzahnrads in die Entgratvorrichtung, was eine gewisse Transport- und Umrüstzeit in Anspruch nimmt. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist ferner, daß sie eine relativ große Durchlaufzeit haben.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrads aus einem Zahnradrohling zu schaffen, bei der das Entgraten einen deutlich geringeren Fertigungs- und apparativen Aufwand erfordert.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Bei der Erfindung erfolgt das Entgraten am unverändert in der Werkzeugmaschine aufgespannten Rohzahnrad im kontinuierlichen Durchlauf mit Hilfe eines einem Scheibenfräser ähnlichen, Schneidzähne aufweisenden Entgratwerkzeugs, das drehfest auf der Welle des Wälzfräsers eingeordnet wird. Die Werkzeugwelle ist bekanntlich im Raum verstellbar. Nach dem Wälzfräsprozeß wird die Werkzeugwelle so eingestellt, daß das Entgratwerkzeug durch Drehung mit der Welle nunmehr mit den Stirnkanten der Zahnnuten in Eingriff gebracht werden kann, um nach Art des Wälzfräsverfahrens nacheinander die Stirnkanten der Zahnnuten zu bearbeiten.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist erhebliche Vorteile auf. Zum Entgraten wird zwar ein separates Entgratwerkzeug benötigt, dieses wird jedoch in der gleichen Werk zeugmaschine eingesetzt, in der auch das Wälzfräsverfahren durchgeführt wird. Damit ist der apparative Aufwand gegenüber herkömmlichen Verfahren drastisch reduziert. Auch der Fertigungsaufwand wird erheblich verringert. Transportzeiten, Einrichtzeiten und Umrüstzeiten für den Entgratprozeß nach dem Ende des Wälzfräsprozesses entfallen weitgehend. Dadurch wird erheblich Fertigungszeit eingespart. Da das Entgraten im Durchlauf kontinuierlich erfolgt, ist die Durchlaufzeit für das Entgraten eines Zahnrads deutlich geringer als bei herkömmlichen Verfahren.
- Es ist auch nicht erforderlich, zum Entgraten des Zahnrads auf beiden Seiten das Werkstück umzusetzen, vielmehr kann das Rohzahnrad in seiner Position eingespannt bleiben, indem zunächst die Stirnkanten auf einer Seite des Rohzahnrads bearbeitet werden und anschließend die Stirnkanten auf der gegenüberliegenden Seite. In einem Fall wird das Entgratwerkzeug auf die Stirnkanten zu und im anderen Fall von den Zahnnuten aus von den Stirnkanten fort bewegt.
- Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch möglich, das Anfasen in zwei oder mehr Schritten vorzunehmen, indem das Entgratwerkzeug vor jedem Durchlauf um einen vorgegebenen Betrag zugestellt wird. Dadurch kann die Größe der Fase nahezu beliebig gewählt werden.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung, sieht Mittel zur drehfesten Anbringung eines scheibenförmigen, Zähne aufweisenden Entgratwerkzeugs neben dem Wälzfräser auf der Werkzeugwelle vor, die, wie schon erwähnt, bekanntlich im Raum entlang allen drei Achsen verstellt werden kann. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Entgratwerkzeug ein getrenntes Werkzeug, das separat auf der Werkzeugwelle drehfest angeordnet wird. Alternativ kann es auch in Drehverbindung mit dem Wälzfräswerkzeug gebracht werden, beispielsweise durch Klauen, die an den aneinander zugekehrten Enden von Wälzfräs- und Entgratwerkzeug geformt sind. Schließlich kann nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung das Entgratwerkzeug auch einteilig mit dem Wälzfräser ausgebildet sein.
- Das Entgratwerkzeug weist nach einer Ausgestaltung der Erfindung am Umfang im gleichen Umfangsabstand Schneidzähne und Spannuten auf. Die Schneidzähne haben in Umfangsrichtung schraubenlinienförmigen Verlauf. Die an der in Drehrichtung vorderen Seite der Zähne ausgebildeten Schneidkanten liegen auf einem gemeinsamen Flugkreis. Das beschriebene Entgratwerkzeug ist mehrgängig, wobei pro Gang mindestens ein Zahn vorgesehen ist. Weist das Entgratwerkzeug pro Gang einen Zahn auf, tritt bei der synchronisierten Drehbewegung von Entgratwerkzeug und Zahnrad jeweils ein Zahn mit einer Zahnlücke des Zahnrads zusammen. Sind zwei oder mehr Zähne pro Gang vorgesehen, dann wirken alle Zähne mit jeweils mit einer Zahnnut zusammen, wobei jedem Zahn ein bestimmter Stirnkantenbereich der Zahnnut zugeordnet werden kann. Mit anderen Worten, die Zähne eines Gangs bearbeiten sukzessive Bereiche der Stirnkanten.
- Da auch die Stirnkanten der Zahnköpfe unter Umständen angefast werden müssen, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß neben den Zähnen Schneiden vorgesehen sind zum Anfasen der Stirnkanten der Zahnköpfe des Zahnrades.
- Bei einem gradverzahnten Zahnrad ist das Profil der Schneidkanten der Schneidzähne symmetrisch zur Mittenebene des Entgratwerkzeugs. Beim schräg verzahnten Zahnrad ist es entgegen unsymmetrisch.
- Das erfindungsgemäße Entgratwerkzeug hat den weiteren Vorteil, daß es auf der Werkzeugmaschine nachgeschliffen werden kann. Dadurch entsteht zwar ein gewisser Abtrag, aber das erforderliche Profil bleibt unverändert.
- Das erfindungsgemäße Zahnrad gleicht einem Scheibenfräser, bei dem jedoch die schraubenlinienförmig verlaufenden Zähne so angeordnet sind, daß gleiche Punkte aller Zähne auf dem gleichen Flugkreis liegen. Dies im Gegensatz zum Scheibenfräser als Verzahnungswerkzeug.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 zeigt äußerst schematisch eine Wälzfräs- und Entgratvorrichtung nach der Erfindung. -
2 zeigt das Bezugsprofil im Normalschnitt eines Schneidzahns eines Entgratwerkzeugs nach1 . -
3 zeigt perspektivisch die Anordnung eines Zahnrads und eines Entgratwerkzeugs nach der Erfindung während des Entgratvorgangs. -
4 zeigt perspektivisch vergrößert einen Teil der Ansicht nach3 . -
5 zeigt ebenfalls einen Teil von3 , jedoch von schräg oben betrachtet. - In
1 ist bei2 ein Zahnradrohling angedeutet, der in einer weiter nicht gezeigten Werkzeugmaschine eingespannt und drehend um eine Achse4 angetrieben ist. Die Achse steht z. B. senkrecht zur Zeichenebene. Auf einer Welle6 der Werkzeugmaschine ist ein Wälzfräswerkzeug8 aufgespannt. Die Welle6 kann, wie durch den Doppelpfeil7 , dem Doppelpfeil5 und bei3 angedeuteten Richtungen im Raum verstellt werden. Durch Drehung der Werkzeugwelle6 und durch die richtige Anstellung sowie durch die richtige Zustellung und Vorschub wird ein Stirnzahnrad erzeugt. Dieses Verfahren ist allgemein bekannt und soll im einzelnen nicht erörtert werden. - Auf der Welle
6 ist ein Entgratwerkzeug10 aufgespannt. Es dient zum Entgraten der Stirnkanten der Zahnnuten des zuvor hergestellten Zahnrads, worauf unter Bezug der weiteren3 bis5 näher eingegangen wird. - Das scheibenförmige Entgratwerkzeug
10 ist in3 in perspektivischer Darstellung wiedergegeben. Jeder Zahn12 liegt auf einer Schraubenlinie. Zwischen den Zähnen12 liegen Spannuten22 von V-förmiger Kontur mit gerundetem Grund. Wenn das Entgratwerkzeug10 sich dreht, bilden die Kanten der Vorderseiten der Zähne12 jeweils Schneidkanten14 . Die Besonderheit bei einem Scheibenfräser ähnlichen Entgratwerkzeug ist die, daß jeder Zahn12 auf einem eigenen Gang angeordnet ist. Da neun Zähne12 im gleichmäßigen Umfangsabstand vorgesehen sind, ist das Entgratwerkzeug10 neungängig. Die weitere Besonderheit ist die, daß die Schneidkanten14 bzw. vorgegebene Punkte der Zähne12 auf einem gemeinsamen Flugkreis angeordnet sind. - In
3 sind auch die drei Achsen angedeutet, entlang denen das Entgratwerkzeug10 mit Hilfe der in1 gezeigten Werkzeugwelle6 bewegt werden kann. Entlang der Achsen26 ,28 erfolgt die Zustellung bezüglich eines Zahnrads30 , das mit einer Schrägverzahnung32 versehen ist und bei dem die Stirnkanten der Zahnnuten bereits als angefast oder entgratet gezeigt sind. Diese Fase ist in3 bei34 angedeutet. Das Zahnrad30 nach3 dreht sich wie das Entgratwerkzeug10 im Uhrzeigersinn. - Nach dem Wälzfräsprozeß gemäß
1 wird die Werkzeugwelle6 so verstellt, daß das Entgratwerkzeug10 in eine Position gebracht wird, wie dies in3 wiedergegeben ist. Während der Bearbeitung der Stirnkanten der Zahnnuten drehen Zahnrad30 und Entgratwerkzeug10 in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis, so daß jeweils ein Zahn12 die Stirnkanten einer Zahnnut bearbeitet. Es versteht sich, daß das Entgratwerkzeug10 bzw. die Zähne12 entsprechend den Parametern der Verzahnung des Zahnrads30 ausgelegt sind, damit der gewünschte Eingriff mit den Stirnkanten der Zahnnuten erfolgen kann. - Bei der Darstellung nach
3 wird zunächst eine Bearbeitung der Stirnkanten auf der nach oben zeigenden Seite des Zahnrads30 vorgenommen. Soll auch auf der gegenüberliegenden unteren Seite ein Anfasen der Stirnkanten erfolgen, wird hier keineswegs das Zahnrad30 um 180° verdreht eingespannt, sondern es verbleibt in der gezeigten Lage. - Zur Bearbeitung ist lediglich erforderlich, daß das Entgratwerkzeug
10 in Richtung der Achse28 nach unten relativ zum Zahnrad30 bewegt wird, so daß beim Entgraten die Zähne12 von den Nuten32 aus nach außen (in3 nach unten) bewegt werden, um an dieser Stelle ebenfalls eine Fase zu erzeugen. Soll an den Zahnköpfen36 eine Fase angebracht werden, kann dies mit Hilfe von Schneidkanten38 bzw.40 erfolgen, die beidseits der Schneidkante14 angeordnet sind. - Es ist denkbar, statt wie in den
3 bis5 gezeigt, pro Gang zwei oder mehr Zähne vorzusehen. Bei der Bearbeitung kommen dann sämtliche Zähne eines Gangs mit der Stirnkante einer Zahnnut nacheinander in Eingriff. -
2 zeigt das Bezugsprofil eines Zahns12 im Normalschnitt. Man erkennt, daß bezüglich der Achse16 , die durch die Mittenebene geht, das Profil nicht symmetrisch ist, sondern eine steilere Flanke18 und eine flachere Flanke20 aufweist. Auch der Scheitelbereich ist nicht symmetrisch. Zur steileren Flanke18 gehört ein kleinerer Radius als zur flacheren Flanke20 . Ein derartiges Profil wird für ein schräg verzahntes Zahnrad benötigt. Wird hingegen ein gratverzahntes Zahnrad zu entgraten sein, kann ein symmetrisches Profil zur Anwendung gelangen.
Claims (8)
- Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrades aus einem Zahnradrohling mit einer Werkzeugmaschine, die Mittel aufweist zum Aufspannen und drehenden Antreiben eines Zahnradrohlings und einer drehend angetriebenen und im Raum verstellbaren Werkzeugwelle, auf der ein Wälzfräser drehfest anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel vorgesehen sind zur drehfesten Anbringung eines scheibenförmigen, Zähne (
12 ) aufweisenden Entgratwerkzeugs (10 ) auf der Werkzeugwelle neben dem Wälzfräser (8 ) und ein Steuerprogramm der Werkzeugmaschine so ausgeführt ist, dass das Entgratwerkzeug mit der Welle (6 ) auf die Maschinenmitte einstellbar ist und Zahnradrohling (2 ,30 ) und Entgratwerkzeug in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis drehend angetrieben sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein getrenntes Entgratwerkzeug (
10 ) auf der Werkzeugwelle (6 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wälzfräser und dem Entgratwerkzeug an den aneinander zugekehrten Stirnseiten eine Drehverbindung gebildet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgratwerkzeug einteilig mit dem Wälzfräser ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgratwerkzeug (
10 ) am Umfang in gleichen Umfangsabständen Schneidzähne (12 ) und Spannuten (22 ) aufweist mit einem schraubenlinienförmigen Umfangsverlauf, die mehrgängig angeordnet sind, mit mindestens einem Zahn (12 ) pro Gang, wobei die an der in Drehrichtung vorderen Seite der Zähne (12 ) gebildeten Schneidkanten (14 ) auf einem gemeinsamen Flugkreis angeordnet sind. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Schneidkante (
14 ) der Zähne (12 ) mindestens eine weitere Schneidkante (14 ) vorgesehen ist zum Anfasen der Stirnkante der Zahnköpfe des Zahnrads (30 ). - Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Schneidkanten (
14 ) bezogen auf die Mittenebene (16 ) des Entgratwerkzeugs (10 ) unsymmetrisch ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der Schneidekanten, bezogen auf die Mittenebene des Entgratwerkzeugs symmetrisch ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20040519 |
|
R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20060926 |
|
R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20090928 |
|
R152 | Term of protection extended to 10 years | ||
R152 | Term of protection extended to 10 years |
Effective date: 20111130 |
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R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |