DE2203098A1

DE2203098A1 - Zahnrad- oder zahnstangenfoermiges werkzeug zum bearbeiten von zahnraedern

Info

Publication number: DE2203098A1
Application number: DE19722203098
Authority: DE
Inventors: Herbert Loos
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1972-01-22
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1973-07-26
Also published as: GB1390881A; JPS4883494A; US3828597A; JPS5226637B2; FR2159139A5; DE2203098B2; DE2203098C3; IT966836B

Description

Carl H u r t h München, den 20.1.1972

Maschinen- und Zahnradfabrik 2503 Lich/Wo 285.00

8 München 5i Holzstraße I9

Zahnrad- oder zahnstangenförraiges Werkzeug zum Bearbeiten von Zahnrädern

Zusatz zu Patent 2 010 963

Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnrad- oder zahnstangenförmiges Werkzeug zum Bearbeiten von Zahnrädern durch Abwälzen, das mit vom Kopf zum Fuß der Zähne in den Zahnflanken verlaufenden Nuten versehen ist, denen Stege benachbart sind, die auf den aufeinanderfolgenden Zähnen gegeneinander versetzt angeordnet sind und bei dem die Summe der Breiten der Stege in Längsrichtung der Zähne mindestens auf der Mehrzahl der nach der gleichen Seite gewendeten Zahnflanken mindestens auf einem Teil der Zahnbreiten gleich ist, nach Patent 2 010 963.

Die Erfindung betrifft sowohl gerad- als auch schrägverzahnte Werkzeuge· Es wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen wie ex* außer im Haupt pat ent z.B. auch in der deutschen Auslegeschrift 1 802 228 beschrieben ist.

Bei der spanlosen Bearbeitung mit einem verzahnten Werkzeug, dessen Planken mit Nuten versehen sind, können sich auf den Werkstiickzahnflanken wellenförmige Markierungen ergeben. Die Höhe der Wellen beträgt je nach Zahnteilung und Anpreßkraft 0»0Ol Bot bis O,OO2 am. Im abgeschwächten Maße können diese Wellen auch beim Zahnradschaben auftreten. Nach dem Hauptpatent werden diese Markierungen dadurch vermieden oder gemildert, daß die Sumne der Breiten der Stege in Längsrichtung der Zähne Mindestens axtt der Mehrzahl der nach der gleichen Seite gewendeten Zalmflanken (rechts bzw. links) gleich ist. Eine Ausge-

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staltung der Lehre nach dem Hauptpatent geht dahin, daß die Summe der Breiten der Stege mindestens auf der Mehrzahl der Planken beider Seiten (rechts und links) der Zähne gleich ist.

Der Erfinder hat gefunden, daß diese Lehre den gewünschten Zweck erzielt, wenn Werkstück-Zahnräder mit einer Breite bis etwa 15mm bearbeitet werden. Mit darüber hinaus gehender Werkstückbreite nimmt die Wirkung ab, d.h. es treten mit zunehmender Breite wieder Wellen auf. Andererseits wurde beobachtet, daß es mit zunehmender Breite weniger wichtig ist, die oben geschilderte Lehre auf der gesamten Werkstückzahnbreite hundertprozentig zu verwirklichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnte Welligkeit auch bei breiten Werkstücken zu vermeiden. Der Erfinder löst diese Aufgabe mit dem Prinzip, daß alle Elemente der Werkstückzahnflanke in gleicher Weise verformt werden, also alle Flankenelemente der gleichen Flankenpressung ausgesetzt werden; im Unterschied zu dem Hauptpatent, nach dem die Werkstückzahnflanke in ihrer ganzen Länge betrachtet wird.

Konkret wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst» daß die Summe der auf ein bestimmtes Flankenelement dee Werkstücks einwirkenden Stegelemente des Werkzeugs gleich ist, wenn ein bestimmter Werkstückzahn spätestens alle Werkzeugzähne, oder einen ganzen Teiler davon, berührt hat. Der ganze Teiler der Werkzeugzähnezahl wird in der folgenden Beschreibung. "Gruppe" genannt. Es können allerdings auch Gruppen Mit verschiedenen Zähnezahl.en auf einem Werkzeug vorgesehen sein. Der Erfolg der Erfindung beruht wie gesagt darauf, daß nicht die ganze Zahnbreite sondern die einzelnen Flankenelemente

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betrachtet werden. Unter Flankenelement wird dabei ein verhältnismäßig schmaler Abschnitt (in Längsrichtung der Zähne gemessen) verstanden, entsprechendes ist auch unter Stegelementen, bezogen auf das Werkzeug, zu verstehen. Nach der Erfindung kommt es also nicht darauf an_}bei jeder Berührung einer bestimmten Werkstückzahnflanke jeweils immer die gleiche Flächenpressung,.bezogen auf die gesamte Zahnbreite, zu haben; sondern daß möglichst jedes Flankenelement, also jeder Flankenteil des Werkstücks, beim Abrollen gleich viele Male mit der gleichen Flankenpressung bearbeitet wird.

Wenn oben die Lehre gegeben ist, daß die Bedingungen der Erfindung erfüllt sein sollen, spätestens wenn ein bestimmter Werkstückzahn alle Werkzeugzähne berührt hat, so ist darin einbegriffen, daß die Erfindung auch erfüllt sein kann, wenn die Bedingung bereits bei einer Teilbewegung eingetreten ist. Auf jeden Fall muß die Bedingung eingetreten sein, wenn ein bestimmter Werkstückzahn alle Werkzeugzähne gleich viele Male oder im Sinne der Erfindung in äquivalenter Weise berührt hat. Im allgemeinen werden für die Bearbeitung Werkzeuge verwendet, bei denen die Kanten, die die Stege begrenzen, auf den verschiedenen Werkzeugzähnen so versetzt sind, daß beim Abrollen von einer Kante zur in axialer Richtung gleichliegenden nächsten Kante eines anderen Zahns auf einer betrachteten Werkstückflanke Schritte ausgeführt werden. Diese nächstliegenden Kanten brauchen nicht auf benachbarten Werkzeugzähnen angeordnet zu sein. Bei einem solchen Werkzeug wird die Erfindung vorteilhaft.so durchgeführt, daß die kleinsten Schritte von einer Kante eines bestimmten Werkzeugzahns zur gleichliegenden Kante

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eines anderen Werkzeugzahns ganzzahlig in der aus einem Steg und einer Nut bestehenden Teilung oder einem ganzen Vielfachen davon aufgehen.

Zum Erzielen einer hochqualifizierten Oberfläche ist eine solche Weiterbildung von großer Bedeutung,.daß die kleinsten Schritte ganzzahlig jeweils im Steg aufgehen.. Der Erfindungszweck ist auch dann erfüllt, wenn alle Werkstückzähne soviele Werkzeugzähne berührt haben, wie Schritte t in der Teilung T oder einem Vielfachen davon enthalten sind. Auch wird der Erfindungszweck erzielt - unter Umständen allerdings nicht ganz vollkommen - wenn nicht ein Werkstückzahn in seiner ganzen Breite sondern nur der größere Teil davon oder fast der ganze Zahn nach der Erfindung bearbeitet wird.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen, die mit den Figuren 1 bis 3 dargestellt sind, erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem zahnradförmigen Werkzeug mit Nuten aufweisenden Zähnen von der Seite,

Fig. 2 abgewickelt die Draufsicht auf die Zähne eines Werkzeugs nach der Erfindung,

Fig. 3 abgewickelt ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem zahnradartigen Werkzeug 12k beispielsweise zum spanlosen Bearbeiten von Zahnrädern durch kämmendes Abwälzen. Vorrichtungen hierfür sind bekannt

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und brauchen daher nicht beschrieben zu werden. Der Ausschnitt umfaßt 5 Zähne 125 bis 129» deren Zahnflanken mit einer Anzahl von vom Zahnkopf 131 zum Zahnfuß 132 verlaufenden Nuten 133 versehen sind (in Fig. 2 ist ein Zahn 130 mehr als in Fig. 1 dargestellt). Die Nuten 133 bilden Stege 13^. Mit diesen Stegen, die auf den aufeinanderfolgenden Zähnen versetzt oder gestaffelt angeordnet sind, wie es beispielsweise mit den Bezugsziffern 13^a bis 13^c verdeutlicht ist, wird das Werkstückmaterial an der Zahnoberfläche verdichtet. Die Summe der Stege bilden die auf die betreffende Werkstückzahnflanke einwirkende Werkzeugzahnflanke. Werkstück und Werkzeug werden beim Abwälzen mit einer bestimmten Kraft aufeinander gedrückt.

Zur Beschreibung der Erfindung soll eine aus Nut 133 und Steg 134 gebildete Teilung T betrachtet werden. Der betrachtete Abschnitt, also im Beispiel die Teilung T, ist in eine Anzahl von Stegelementen-Reihen ikO bis 1^5 unterteilt. Jede Reihe Stegelentente entspricht den in dieser Ebene liegenden Flankenelementen der Werkstückzahnflanke oder, wenn nur eine bestimmte Werkstückzahnflanke betrachtet wird, einem Flankenelement.

Die Stege sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 auf den aufeinanderfolgenden Zähnen so versetzt, daß die Kanten l46 bis 150, welche die Stege begrenzen, mit Schritten t einer Schraubenlinie folgen. In diesem Beispiel hat die Schraubenlinie eine solche Steigung, daß 6 Schritte oder 6 Zähne erforderlich, sind, um eine axiale Ganghöhe in der Größe der Teilung T zu bilden. Diese Anzahl der Schritte oder Zähne wird "Gruppe" genannt. Nach der Erfindung ist es wichtig, daß alle Flankenelesnente des Werkstücks mit der gleichen Anzahl von Stegen

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in Berührung kommen. So kommen in dem Beispiel

nach Fig. 2 auf dem Flankenelement l4l des Werkstücks in irgendeiner Folge die Stege der Zähne 127, 128, 129 der betrachteten Gruppe zur Wirkung, während auf dieses Element die Zähne 125, 126, 130 nicht einwirken. Auf das benachbarte Flankenelement 1^2 wirken die Stege der Zähne 128, 129, 130 ein, während die Zähne 125, 126, 127 wirkungslos bleiben. So wird jedes Flankenelement innerhalb der Teilung T und innerhalb der Gruppe mit der gleichen Anzahl von Stegelementen gleicher Breite berührt. Würde z.B. das dem Flankenelement l4l zugeordnete Stegelement des Zahns 127 (durch einen diagonalen Strich markiert) fortfallen, hätte das die Folge, daß das Flankenelement 1Λ2 des betreffenden Werkstückzahns vor den anderen Flankenelementen hervorsteht. Die betreffende Werkzeugflanke würde also einen Fehler aufweisen. Eine ähnliche Wirkung ergäbe sich, wenn beispielsweise die Kante 148 nicht mit der Begrenzung des Elementes zusammenfallen würde; dann würde sich je nach Ungenauigkeit ein mehr oder weniger großer Fehler ergeben.

Bezüglich der Genauigkeit sind selbstverständlich die Werkstatttoleranzen in Rechnung zu stellen; doch ist die Werkstückoberfläche um so fehlerloser, je genauer die Kanten bzw. Nuten eingearbeitet werden.

Wenn oben nur eine Gruppe betrachtet wurde, so war das eine der Übersichtlichkeit dienende Vereinfachung. Selbstverständlich muß das System für alle Gruppen und schließlich für das ganze Werkzeug durchgeführt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3* Die Stege 134 sind so angeordnet, daß die Kanten 155» 156t 157· 158 der Zähne

151, 152, 153» 15^ keiner Schraubenlinie folgen. Die aus einem Steg und einer Nut gebildete Teilung T ist in Stegelement-Reihen l6o bis I63 unterteilt, jede Reihe entspricht einem Flankenelement auf einem bestimmten Werkstückzahn. Die Gruppe hat die Zähnezahl k, d.h. es sind k Zähne erforderlich, den Betrag einer Teilung T mit Stegen abzudecken. Das Flankenelement I60 des Werkstücks wird von den Stegelementen der Zähne 152, 153 berührt, nicht aber von denen der Zähne 151» 15^· Auf das benachbarte Flankenelement I61 wirken die Stege der Zähne 152, 15^ ein, nicht aber die der Zähne 151, 153 und so fort. Ein Schritt t wird gebildet durch den axialen Abstand einer Kante 155 von der in axialer Richtung nächsten gleichliegenden Kante, das ist die Kante 157 des übernächsten Zahns. Die Teilung T enthält wieder eine ganze Zahl von Schritten t.

Zu den Beispielen nach Fig. 2 und 3 ist darauf hinzuweisen, daß es für die Erfindung gleichgültig ist, in weicher Reihenfolge ein gegebener Werkstückzahn die Werkzeugzähne berührt, also entweder beispielsweise in der Reihenfolge 125 bis I30 u.s.f. oder 125, 127, 129, 126, 128, 13O oder einer anderen Folge. Wesentlich ist nur, daß die Stege oder Kanten so angeordnet sind, daß spätestens bei einer Umdrehung des Werkstücks alle Flankenelemente gleich viele Male von einem Stegelement berührt worden sind, möglichst ohne Lücken oder Überschneidungen.

Wenn in den Ansprüchen und der Beschreibung von Nuten gesprochen wird, dann aus dem Grunde, weil nach dem derzeitigen Stand der Technik eine Nute das rationellste Mittel ist, die Flanken

zu unterbrechen bzw. Stege zu erzeugen. Unter N\it soll jede Unterbrechung der Flanke verstanden werden unabhängig davon, L- J

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wie sie hergestellt wird. Auch soll unter den Begriff "Steg" eine Balligkeit, des Werkzeugzahns fallen, so daß dann keine ausgeprägten Kanten sondern Äquivalente davon vorgesehen sind.

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Claims

ANSPRUCHE

[11 Zahnrad- oder zahnstangenförmiges Werkzeug zum Bearbeiten von Zahnrädern durch Abwälzen, das mit vom Kopf zum Fuß der Zähne in den Zahnflanken verlaufenden Nuten versehen ist, denen Stege benachbart sind, die auf den aufeinanderfolgenden Zähnen gegeneinander versetzt angeordnet sind und bei dem die Summe der Breiten der Stege in Längsrichtung der Zähne mindestens auf der Mehrzahl der nach der gleichen Seite gewendeten Zahnflanken mindestens auf einem Teil der Zahnbreiten gleich ist, nach Patent 2 010 963 dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der auf ein bestimmtes Flankenelement (l40 bis 1^5 und 16O bis I63) des Werkstücks einwirkenden Stegelemente des Werkzeugs (124) gleich ist, wenn ein bestimmter Werkstückzahn spätestens alle Werkzeugzähne, oder einen ganzen Teiler davon, berührt hat.
2) Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem die Kanten der auf den verschiedenen Werkzeugzähnen angeordneten Stege beim Abrollen auf einem gegebenen Werkstückzahn von Steg zu Steg axiale Schritte ausführen, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinsten Schritte (t) von einer Kante (z.B. 155) eines bestimmten Werkzeugzahns (z.B. 151) zur gleichliegenden Kante (z.B. 157) eines anderen Werkzeugzahns (z.B. 153) ganzzahlig in der aus einem Steg (IJk) und einer Nut (133) bestehenden Teilung (T) oder einem ganzen Vielfachen davon aufgehen.
3) Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinsten Schritte (t) ganzzahlig jeweils im Steg ( aufgehen.

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