DE2119054C3

DE2119054C3 - Zahnradformiges Werkzeug mit ge nuteten Zahnflanken zum Feinbearbeiten oder Glatten der Zahnflanken eines Zahn rads, bei dem die Nuten aufeinanderfol gender Zahne gegeneinander versetzt sind

Info

Publication number: DE2119054C3
Application number: DE19712119054
Authority: DE
Inventors: Herbert 8000 Muenchen Loos
Original assignee: Individual
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1971-04-20
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE2119054A1; IT952064B; GB1355762A; JPS5813294B1; DE2119054B2; FR2136040A5

Description

eines ganzen

feinen gemeinsamen

na^bd die

der Gruppenzahnezah.

hinsichtlich der Lagerhaltung

30

Die Erfindung bezieht sich auf >:';r zalnradförmiges Werkzeug zum Feinbearbeiten oder Glätten der Zahnflanken eines Zahnrades mit bestimmter Zähnezahl mittels Abwälzens, dessen Werkzeugzahnflanken mit jeweils mindestens einer Nut od. dgl. versehen sind, die die Zahnflanken in vortretende und zurücktretende Flankenteile unterteilt und bei dem die Nutenränder aufeinanderfolgender Zähne gegeneinander versetzt sind, wobei die Nutränder auf den Flanken einer Anzahl von Zähnen, die kleiner ist als ein Drittel der Gesamtzähnezahl des Werkzeugs, von Zahn zu Zahn in seitlichen Schritten gleicher Länge versetzt sind.

Der Zweck eines solchen Werkzeugs besteht darin, mittels der Nutränder, die bei Schneidwerkzeugen Kanten bilden, oder beim Zahnradrollen mit den vortretenden Flankenteilen an den Werkstürkzahnflanken Oberflächen möglichst hoher Qualität zu erzeugen.

Wenn oben angegeben ist, daß sich die Erfindung nur auf solche Werkzeuge bezieht, bei denen die Nutränder auf den Flanken von weniger als einem Drittel der Gesamtzähnezahl des Werkzeugs von Zahn zu Zahn in seitlichen Schritten gleicher Länge geordnet sind, so soll damit zum Ausdruck gebracht weiden, daß sich die Erfindung nicht auf Werkzeuge bezieht, bei denen die Nuten auf über einem Drittel der Gesamtzähnezahl von Zahn zu Zahn einer Schraubenlinie folgen.

Die Achsen von Werkstück und Werkzeug können sich im Abstand kreuzen, wie beim Zahnradschaben, sie können auch parallel gerichtet sein, wie beim Zahnradrollen.

Es ist bereits ein für die Bearbeitung eines bestimmten Zahnrads durch Abwälzen mit gekreuzten t m

nud,_S,«n bzw. ,olge„de„ Sch*.

wobei'die Schrittlänge zwischen dem ersten und dem et ten Zahn der Zahnfolge größer oder kiemer als die Schrittlänge zwischen den übrigen Zahnen .s_S

Der Sprung zwischen dem letzten und dem ersten Zahn kann in der praktischen Ausfuhrung auf d.e letzten Zahne aufgeteilt werden.

Die Vorteile des Werkzeugs nach der Erfindung liegen nicht in seiner Wirkung au das Werkstuck, Sern in seiner wirtschaftlichen HersteUbarkeu Es können nämlich Werkzeuge mit genormten Zahnezahlen verfertigt werden. Die freie Wählbarkeit der Schritte ermöglicht die Anpassung an den Werkstoff des Werkstücks und an den Achskreuzwinkel.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird ferner auf die deutsche Patentschrift 1202 096 verwiesen, in der ein Schabrad beschrieben ist, durch das der Bereich der verfügbaren Werkzeugzahnezahlen dadurch erweitert ist, daß die Schabradzahne in Gruppen zusammengefaßt sind, welche Schraubenlinien mit verschiedenen Steigungswinkeln aufweisen.

Bei einem anderen bekannten Schabrad sind fur den 1 ängenbetrag einer Nutenteilung von einer

Schneidkante bis zur auf der gleichen Zahnflanke benachbarten Schneidkante mindestens drei Ebenen nebeneinander vorgesehen, denen jeweils eine Gruppe von Zahnen zugeordnet ist, oeren Schneidkanten üi diesen Ebenen hegen, wobei die Gruppenzähnezahlen ein ganzer Teiler der Schabradzähnezahl und wobei die Schabradzahnezahl ein ganzes Vielfaches der Werkstuckzahnezahl ,st. Es sollte jedoch vermieden werden, daß Werkzeug und Werkstück gleiche Teiler fur die Zahnezahlen haben, damit sich eventuell Fehler der Werkzeugzähne nicht durch Wiederholung auf bestimmten Werkstückzähnen verstärken (deutsche Patentschrift 1 271 508).

Da die Beschränkung der Zähnezahlen für die Fertigung des Werkzeugs hinderlich ist, wurde bereits bei bekannten Schabrädern zwischen den Gruppen eine Anzahl von Zähnen eingefügt, deren Sdineidnuten beliebig angeordnet bind. So können ζ Β bei Schabradern mit in Schraubenlinien aneeordnet^n Nuten zusätzliche Zähne vorgesehen sein."deren Nu- _ao ten mit denen eines benachbarten Zahns in einer l.bene hegen. Diese Gestaltung stellt zwar eine Ergänzung zu den oben geschilderten Werkzeugen dar gibt aber ebenfalls keine völlige Freiheit in der Wahl

MW ioi^rkf^e28?4O6)^{Zahl (deUtSChe Patenlschrifi} »5

Fig. 1 zeigt die Paarung eine> Werkstücks mit einem zahnradartigen Werkzeug um einer Stirnseite _ F1 g. 2 zeigt das Werkstück-Werkzeugpaar nach fig.l, dessen Achsen sich kreuzen. Die Anordnung der Nuten in den Werkzeugzähnen zeigt keine Einzelheiten der Erfindung.

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Zahn eines Werkzeugs nach der Erfindung von einer Stirn-

^scite·.

F i g. 4 zeigt schematisch die Anordnung der Vertiefungen, hier Nuten, bzw. der Übergänge oder Nutrander, hier Kanten, auf einem zahnradartigen Werkzeug nach der Erfindung. Das Schema stellt ein abgewickeltes Werkzeug dar; von jedem Zahn ist nur immer eine Flanke als Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 3 gezeichnet, wobei sich die Darstellung entweder auf nur eine Nut und einen Steg oder auf nur eine Kante beschränkt.

F i g. 5 zeigt in einem entsprechenden Schema eine andere Ausgestaltung der Erfindung.

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine weitere Form der Erfindung.

Um das Verständnis der folgenden Beschreibung zu erleichtern, wird eine Definition der Symbole und eine Zusammenstellung der benutzten Beziehungen vorangestellt.

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Z₁ = Zähnezahl des Werkstücks, gleichzeitig Ordnungszahlen der Zähne.

c, = Zähnezahl des Werkzeugs.

z.,' = Anzahl der Zähne auf dem Werkzeug, jeweils gezählt vom Zahn 1' ab, die beim Abwälzen des Werkstücks auf dem Werkzeug zurückgehe sind, wenn beispielsweise der Zahn 1 des Werkstücks das Werkzeug /; mal berührt ha:. Gleichzeitig die Ordnungszahl für die Werkzeugzähne, die nacheinander einen bestimmten Werkstückzahn, z. B. Zahn 1 berühren.

g = Anzahl der Gruppen = Anzahl der Schritte /, die in einer Teilung T oder einem ganzen Vielfachen davon aufgehen, siehe die entsprechende Gleichung am Anschluß an diese Liste der Definitionen.

/ι = Anzahl der Berührungen eines bestimmten Werkstückzahns, ζ. B. des Zahns 1.

τ — Ordnungsnummer der Ebenen, in denen die in Schritten t gestaffelten Übergänge oder Nutränder(Kanten der Nuten) liegen, gleichzeitig Ordnungsnummer der Erzeugungsgruppe.

T = Nutenteilung = Entfernung eines Übergangs oder Nutrandes (Kante) von dem nächsten gleichliegenden Übergang auf der gleichen Zahnflanke.

./ = Schritt = Entfernung (parallel zur Längserstreckung der Zähne gemessen) des Übergangs oder Nutrandes (Kante) eines Werkzeugzahns, z. B. 1'. der mit einem bestimmten Werkstückzahn, z. B. 1 kämmt, von dem nächsten cleichliegenden Übergang oder Nutrandes (Kante) des Werkzeugzahns, z. B. 6' in Fig. 4, der beim Abwälzen das nächste Mal mit dem gleichen Werkstückzahn, z. B. 1, zusammentrifft. Abstand eines Schnittes (beim Zahnradschaben) vom benachbarten Schnitt auf der gleichen Werkstückflanke.

s = Betrag der Versetzung bestimmter übergänge oder Nutränder (Kanten).

Es gellen, folgende Beziehungen:
T

8 ■■=

-A -z.

(D C-)

A = ■' (π- 1)

ist auf die nächst niedrigere ganze Zahl, U, 1.
abzurunden.

B =

η - 0,01

ist auf die nächst niedrigere ganze Zahl, 0, 1 2 . . abzurunden.

Die Ziffern 1 bis 30 sind keine Bezugszüfern sondern Ordnungszahlen, beispielsweise zum Bezeichnen der Folge der Zähne.

Die Fig. I und 2 zeigen schematisch den EingriiT eines Schabrads 31 in ein Zahnrad 32, das von dem Schabrad zu bearbeiten ist. Die Achsen 33, 34. um die sich die Elemente drehen, kreuzen sich in einem Abstand, wodurch sich beim Abwälzen eine Langsgleitung beispielsweise in Richtung des Pfeils 35 der Schabradzahnflanke relativ zur Zahnradzahnfinnke ergibt. Die Zähne des Schabrads sind an den Flanken mit einer Anzahl von Nuten 36 versehen, deren Nutränder Kanten 37 (Fig. 4) bilden, die infolge der Längsgleitung Späne abnehmen. In Fig. 1 sind die genannten Nuten nicht eingezeichnet, dagegen aber in Fig. 2 und gestrichelt in Fig. 3. die einen Zahn des Schabrads zeigt. Es ist kein Längsvorschub des

Werkzeugs relativ zum Zahnrad vorhanden (Tauchschaben). Damit nicht die Kanten aller Werkzeugzähne stets die gleichen Flankenteile des Zahnrads bearbeiten, dagegen andere Partien überhaupt nicht, sind die Kanten nach der Erfindung angeordnet, wie im folgenden beschrieben wird.

Für Werkzeuge zur spanlosen Formung von Zahn-Hanken gilt im wesentlichen das gleiche Prinzip.

In Fig. 4 sind die Zähne eines Ausführungsbeispiels für ein Schabrad nach der Erfindung abgewikkelt in vergrößertem Maßstab aufgetragen. Es ist von jedem Zahn lediglich eine Flanke gezeichnet, entsprechend der Schnittlinie VI-VI in Fig. 3. Die gleichliegenden Nutränder oder Kanten haben auf der gleichen Flanke eine Entfernung T (Nutenteilung genannt) voneinander. Auf den verschiedenen Zähnen sind die Nuten so angeordnet, daß die Nutränder oder Kanten 37 gegeneinander versetzt sind. Die kürzeste Entfernung zwischen zwei gleichliegenden Kanten verschiedener Zähne wird Schritt t genannt. Die Nuten bzw. Kanten sind auf den Zähnen so verteilt, daß innerhalb einer Nutenteilung T die Kanten in einer vorbestimmten Anzahl von Schritten verteilt sind. Die Zähne, deren Nutränder oder Kanten in gleicher Ebene liegen, gehören nach der Definition dieser Beschreibung zu gleichen sogenannten Erzeugungsgruppen. Die Nuten aller Zähne, die zur gleichen Erzeugungsgruppe gehören, werden mit der gleichen Einstellung des Werkzeugs, z. B. Kammstahl, eingearbeitet. Das Schema nach F i g. 4 zeigt ein Werkzeug mit Z₂ — 7 Zähnen, das auf einem Werkrad mit z, = 5 Zähnen abwälzt. Die Ordnungszahlen der Zähne sind in zwei Kolonnen auf der linken Seite des Schemas unter Z₁ = Werkstück und ;₂ = Werkzeug aufgetragen. Waagerecht neben den Ordnungszahlen sind die zugehörigen Werkzeugzahnflanken schematisch eingezeichnet bzw. jeweils ein Nutrand oder eine Kante dieser Flanken. Am Kopf des Schemas sind die Ebenen, in denen die Nutränder liegen, gleichzeitig Ordnungsnummer der Erzeugungsgruppen, beziffert.

Die Betrachtung geht aus von einem Zusammentreffen des Werkstückzahns Z₁ = 1 mit dem Werkzeugzahn Z₂ = Γ bei einer Lage des Nutrandes oder der Kante 37 in der ersten Erzeugungsgruppe, d. h. die Flanke des Werkstückzahns 1 wird von der Kante 37 in der Ebene der Erzeugungsgruppe 1 bearbeitet. Wenn man davon ausgeht, daß der Zahn z, = 1 das nächste Mal so zu bearbeiten ist, daß sich der zweite Span lückenlos an den ersten Sipan anreiht, dann muß der Werkzeugzahn z, = 1 das zweite Mal mit einer Kante 38 bearbeitet werden, die um einen Schritt t neben der ersten Kante 37 liegt, d. h. die Kante 38 des Werkzeugzahns Z₂' = 1 + z, = 1 + = 6 liegt in der Erzeugungsgruppe 2. Das dritte Mal muß der Werkstückzahn 1 mit einer Kante 39 bearbeitet werden, die in der 3. Erzeugungsgruppe liegt, die um einen weiteren Schritt t neben der 2. Erzeugungsgruppe liegt. Dieses ist der Werkzeugzahn zj = 1 4- z, 4- Z₁. Da diese Summe über die Gesamtzähnezahl des Werkzeugs hinausgeht, ist um die gesuchte Ordnungszahl des Werkzeugzahns zu erhalten, die Zähnezahl des Werkzeugs abzuziehen. Es ist also Z₂'=l+2₁ + Z, -Zs=l+5 + 5-7 = 4.

Allgemein errechnet sich die Ordnungszahl der Werkzeugzähne, die jeweils mit dem gleichen Werkstückzahn berührt werden, nach der eingangs ange gebenen Gleichung (2). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind so viel Erzeugungsgruppen vorgesehen wie Werkzeugzähne vorhanden sind, nämlich 7. Dann liegen die Kanten der Werkzeugzähne Z₂' = 1, 6, 4, 2, 7, 5, 3 jeweils um einen Schritt t voneinander entfernt. Im Schema sind diese Kanten durch die strichpunktierte Linie 40 miteinander verbunden. Diese Linie markiert aber keine von Zahn zu Zahn verlaufende Schraubenlinie, da ja jeweils ίο zwischen den genannten Werkzeugzähnen weitere Werkzeugzähne liegen, deren Anzahl der Werkstückzähnezahl entspricht. Werden die nach der obigen Regel gefundenen Kanten im Schema der F i g. 4 auf die wiederkehrenden Zähne übertragen, so ist festgelegt, mit welcher Kante die einzelnen Werkstückzähne bearbeitet werden. Auch die zwischen den oben aufgeführten Werkzeugzähnen 1, 6, 4 usw. liegenden Werkzeugzähne liegen nicht auf einer von Zahn zu Zahn ununterbrochenen Schraubenlinie, so Fig. 5 zeigt das Schema einer Ausführungsform der Erfindung bei dem die Nutränder oder Kanten 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 in Erzeugungsgruppen angeordnet sind, deren Anzahl kleiner ist als die Werkzeugzähnezahl. Die Verteilung der Kanten erfolgt ebenfalls nach der Regel der Gleichungen (2) und (3). Das Schema der F i g. 5 kann dann zu folgender Liste vereinfacht werden:

	l'(	1	Erzeugungsgruppen	2	3
	2'	■j- 5		6'(-5-Z₂=)	4'
(	3'		= )		5'
Werkzeug- I
zähne Z₂' [

In der vorstehenden Tabelle sind unter den Ordnungsziffern der Erzeugungsgruppen direkt die Werkzeugzähne ablesbar, deren Kanten in der gleichen Erzeugungsgruppe, d. h. in gleicher Ebene liegen. Da in diesem Falle in jeder Erzeugungsgruppe Zähne mit aufeinanderfolgenden Ordnungsziffern liegen, sind die Kanten auf zwei oder drei benachbarten Zähnen in gleicher Ebene angeordnet, was auch im Schema der Fig. 5 ersichtlich ist. Daß die Kanten benachbarter Zähne in gleicher Ebene liegen, ist unschädlich, weil es darauf ankommt, daß ein bestimmter Werkstückzahn mit verschiedenen Kanten so berührt wird, daß sich die Späne aneinanderreihen, was im Schema der F i g. 5 der Fall ist. Die Tatsache, daß in der ersten Erzeugungsgruppe drei Zähne liegen, während in den anderen nur zwei vorhanden sind, ist ebenfalls unschädlich, weil es im wesentlichen darauf ankommt, daß sich beim Zahnradschaben die Späne lückenlos aneinanderreihen und beim Zahn- radrollen stets die gleichen Werkzeugzahnoberflächen wirksam sind. Diese Forderungen werden dadurch nicht verletzt.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 kann aus der oben beschriebenen F i g. 5 entwickelt werden. Es ist wie vorher ein Werkrad mit fünf Zähnen und ein Werkzeug mit sieben Zähnen angenommen. Bei letzterem sind zunächst wieder für die Kanten drei Erzeugungsgruppen vorgesehen, und zwar liegen bei den ersten drei Zähnen des Werkzeugs, nämlich 1,6,4, die mit dem Werkstückzahn 1 in Berührung kommen, die Kanten um jeweils den Schritt t gegeneinander versetzt. Beim nächsten den Werkstückzahn 1 berührenden Werkzeugzahn 2 müßte die Kante 53 ent-

sprechend dem vorherigen Beispiel in der Ebene der Kante SO des Werkzeugzahns 1 liegen. Nach der vorliegenden Ausführungsform ist die Kante um einen Betrag s gegenüber dieser Ebene versetzt. Von dieser Kant«: ausgehend werden die Kanten der nächsten mit dem Werkstückzahn 1 zusammenwirkenden Werkzeugzähne, nämlich 54 des Zahns 7 und 55 des Zahns 5, wieder jeweils um den Schritt t versetzt. Wenn der Betrag s kleiner gewählt wird als der Schritt t, z. B. s = ¹It t, dann liegen die Spanabnahmen der Kanten 53, 54, 55 zwischen den Spanabnahmen der Kanten 50, 51, 52.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Summe der Schritte zwei Natenteilungen beträgt. Es ist also nach Gleichung (1) 2 T = g ■ t.

Wie groß man die Schritte t oder die Anzahl dei Erzeugungsgruppen g wählt, hängt beim Zahnradschaben im wesentlichen von der Dicke (Breite) des Spans und beim Zahnradrollen von der Verformbarkeit des Werkstückwerkstoiles ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 30963

Claims

Patentanspruch:

Zahnradförmiges Werkzeug zum Feinbearbeiten oder Glätten der Zahnflanken eines Zahnrades mit bestimmter Zähnezahl mittels Abwälzens, dessen Werkzeugzahnflanken mit jeweils mindestens einer Nut od. dgl. versehen sinU, die die Zahnflanken in vortretende und zurücktretende Flankenteile unterteilt und bei dem die Nutenränder aufeinanderfolgender Zähne gegeneinander versetzt sind, wobei die Nutränder auf den Flanken einer Anzahl von Zäijien, die kleiner ist als ein Drittel \ier Gesamtzähnezahl des Werkzeugs, von Zahn zu Zahn in seitlichen Schritten gleicher Länge versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutränder (37, 38, 39, 41 bis 47, 50 bis 55) auf solchen Werkzeugzah::fianken. die jeweils im Abstand der Werkstückzähnezahl fortlaufend aufeinanderfol- ic gen. seitlich um einen Schritt (r) frei wählbarer gleicher Länge versetzt sind, wobei diese Zahnfolge gegebenenfalls mehrmals um den Umfang des Werkzeuges (31) fortläuft, derart, daß alle Werkzeugzähne Nuten (36) aufweisen, wobei die Schrittlänge zwischen dem ersten und dem letzten Zahn der Zahnfolge größer oder kleiner als die Schrittlänge zwischen den übrigen Zähnen ist.

oder einem ganzen

J° °_ύα Längenabschnitt