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Vorrichtung zum spanlosen Formen von Zahnrädern Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum spanlosen Formen von Zahnrädern mit mindestens einem
zahnradartigen Werk-Zeug, das auf dem Werkstück abwälzt, wobei die Achsen im wesentlichen
parallel angeordnet sind und bei der ein Vorschub des Werkzeugs oder der Werkzeuge
relativ zum Werkstück im wesentlichen parallel zu den Achsen verläuft.
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Es ist eine Vorrichtung zum spanlosen Formen von Zahnrädern bekannt,
bei der die Zähne des Werkzeugs in einer Spirale vom Fuß zum Kopf hin größer werden,
um so die Werkstückzähne aus dem Grundkörper in einer Umdrehung herauszuarbeiten.
Diese Vorrichtung arbeitet aus dem Grunde nicht befriedigend, weil jeder Werkzeugzahn
zu viel Werkstückmaterial verdrängen muß.
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(USA-Patent 2 886 990) Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen
das Werkzeug mit einem axialen Vorschub gegen das Werkstück zugestellt wird. Um
die Materialverdrängung in annehmbaren Grenzen zu halten, muß der Axialvorschub
bei dieser Vorrichtung sehr klein gehalten werden. (Österr. Patent 260 663) Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtungen zum spanlosen Formen von
Zahnrädern dadurch zu verbessern, daß das Werkzeug oder die Werkzcuge so gestaltet
werden, daß jeder seiner Zähne nur eine minimale Materialverdrängung zu übernehmen
braucht bei wirtschaftlichem Axialvorschub.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch geldst, daß
die Höhe der Zähne von der die Formung beginnenden Stirnseite
an
wendelförmig radial und axial ansteigend in mindestens einer Windung bis zur vollen
Werkzeugzahnhöhe anwächst.
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Die Erfindung wird dadurch vervollkommnet, daß mit dem Werkstück ein
Führungsritzel und mit dem Werkzeug bzw. den Werkzeugen jeweils ein Führungszahnrad
gekuppelt ist und daß die Führungsritzel-Führungszahnrad-Paarung die gleiche Übersetzung
aufweisen wie die Werkstück-Werkzeug-Paarung. Vorteilhaft ist es, dabei so vorzugehen,
daß die Verzahnung der Führungszahnräder gleich der Verzahnung der Werkzeuge ist.
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Die von der Erfindung gewollte Wirkung wird noch dadurch erhöht, daß
die Zähne des Werkzeugs oder der Werkzeuge zu der die Formung beginnenden Stirnseite
hin bezogen auf die Zahndicke konisch oder ballig zugespitzt sind.
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Wiederkehrende Verzahüungs fehl er können dadurch vermieden oder gemildert
werden, daß die Verzahnung von Werkstück und Werkzeug eine andere Eingriffsteilung
aufweist als die Führungaräder.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden
Beschreibung hervor.
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Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 und 2 erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Zahn, auf den Kopf gesehen,
eines Werkzeugs nach einer Ausgestaltung der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Vorrichtung nach der
Erfindung. In diesem Beispiel wird das Werkstück W mit zwei Werkzeugen T1 und T2
spanlos geformt. Die Achsen der Werkstückspindel und der Werkzeugspindeln liegen
bei der Bearbeitung im wesentlichen parallel. Es können auch mehr Werkzeuge, als
im
Beispiel angegeben wurde, z.B. 3 Werkzeuge verwendet werden,
die zweckmäßig gleichmäßig auf den Umfang des Werkstücks verteilt werden. Andererseits
ist die Naterialverdrängung pro Werkzeug zahn so optimal, daß die Verwendung von
nur einem Werkzeug möglich ist.
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Das Werkstück W wird auf einem Dorn 10, der in einer Werkstückspindel
11 zentriert wird, aufgeno nleno Das Werkstück wird zwischen einem Absatz 12 des
Dornes und einer Stirnfläche 13 der Werkstückspindel axial gehalten. Auf der Werkstückspindel
ist auswechselbar ein Führungsritzel t4 drehfest und relativ zur Werkstückspindel
nicht verschiebbar aufgenommen. Die Werkstückspindel wird von einem Werkstückspindelstock
15 aus angetrieben.
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Der Dorn 10 wird auswechselbar von einem verschiebbaren Gegenhalter
16 aufgenommen. Die Werkstückspindel 11 kann noch zusätzlich von einer Lünette 17
o. dgl. abgestützt werden.
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In das Führungsritzel 14 greifen zwei sich gegenüberliegende Führungszahnräder
18, 19 ein, die auf je einer Werkzeugspindel 20, 21 auswechselbar, drehfest angeordnet
und relativ zu den Werkstückspindeln axial gehalten sind. Die Werkzeugspindeln sind
in Werkzeugspindellagern 22, 23 drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert. Die
Werkzeugspindellager einerseits und die Werkstückspindel andererseits sind relativ
zueinander in axialer Richtung verschiebbar angeordnet, wofür bekannte nicht gezeichnete
Mittel zum Führen und für den Antrieb vorgesehen sind.
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Außerdem sind bekannte nicht gezeichnete Mittel vorgesehen, um den
Achsabstand 24 zwischen der Werkstückspindel und den Werkzeugspindeln variieren
zu können. Die Breiten des Führungsritzels 14 einerseits und der Führungszahnräder
18, 19 andererseits sind so gewählt, daß bei einer Axialverschiebung der Werkzeugspindeln
relativ
zur Werkstückspindel die Führungsräder nicht; außer Eingriff geraten.
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An den freien Enden der Werkzeugspindeln sind die zahnradförmigen
Werkzeuge T1 und T2 auswechselbar, drehfest aufgenommen und relativ zu den Werkzeug-spindeln
gegen axiales Verschieben gesichert. Die Bearbeitung erfolgt durch einen axialen
Vorschub des Werkstücks relativ zu den Werkzeugen, die erfindungsgemäß wie folgt
gestaltet sind.
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Es sei angenommen, daß das zu einem Zahnrad umzuforinende Vollteil
ein Drehkörper ist, der etwa den Durchmesser des Teilkreises des fertigen Werkstücks
hat. Dann hat der erste Zahn des Werkstücks an der die Bearbeitung beginnenden Stirnseite
vom Zahnfuß aus gemessen eine Höhe bis zum Teilkreis oder etwas mehr, so daß der
erste Zahn bei Arbeitsbeginn keine oder eine nur sehr kleine Materialverdrängung
verursacht. Der zweite Werkzeugzahn ist an der gleichen Stirnseite etwas höher,
wobei diese Zahnhöhe axial etwas weiter reicht. So wächst die Zahnhöhe von Zahn
zu Zahn gewindeförmig oder wendelförmig an bis die Werkstückzähne nach einem bestimmten
axialen Längenabschnitt 27 die volle Höhe erreicht haben. Die restliche Länge 28
der Werkzeugzähne wird dazu benutzt, die Flanken der Werkstückzähne, die von den
vorlaufenden Werkzeugzähnen aufgebaut wurden, zu glätten.
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Die Führungsritzel-Führungszahnrad-Paare haben das gleiche Üb ersetzungsverhältnis
wie die Werkstiick-Werlczeug-Paare. So können die Führungspaare die gleiche Verzahnung
wie die Werkstück-Werkzeug-Paare aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die
Verzahnungen von Werkstück und Werkzeug eine andere Eingriffs teilung aufweist als
die Führungsräder, weil dadurch wiederkehrende Verzahnungsfehler vermieden werden
können.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Zähne
des Werkzeugs oder der Werkzeuge an der Seite, auf der mit der Bearbeitung begonnen
wird, weniger dick als auf der Zahnlänge 28, die für das Glätten der Werkstückzähne
vorgesehen ist.
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Fig. 2 zeigt als Beispiel einen Zahn 30 eines so gestalteten Werkzeugs,
auf den Zahnkopf 31 gesehen. Die Zähne sind an den Flanken 32, 33 nach einer Stirnseite
34 zu längsballig (crowned) geformt, so daß der Werkzeugzahn zu Beginn mit einer
geringeren Breite in das Werkstück eindringt als in späteren Phasen der Bearbeitung.