DE2203098C3 - Zahnrad- oder zahnstangenförmiges Werkzeug zum Bearbeiten von Zahnrädern - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug, wie es im Oberbegriff des Hauptanspruches geschildert ist.

Es wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er in der deutschen Auslegeschrift 1 802 228 beschrieben ist.

Bei der spanlosen Bearbeitung mit einem verzahnten Werkzeug, dessen Flanken mit Nuten versehen sind, können sich auf den Werkstückzatnflanken wellenförmige Markierungen ergeben. Die Höhe der Wellen beträgt je nach Zahnteilung und Anpreßkraft 0,001 bis 0,002 mm. Im abgeschwächten Maße können diese Wellen auch beim Zahnradschaben auftreten.

Es ist bereits ein Versuch bekanntgeworden, diese Markierungen dadurch zu vermeiden, daß die Summe der Breiten der Stege in Längsrichtung der Zähne mindestens auf der Mehrzahl der nach der gleichen Seite gewendeten Zahnflanken (rechts bzw. links) gleich ist. Eine Ausgestaltung dieser Lehre geht dahin, daß die Summe der Breiten der Stege mindestens auf der Mehrzahl der Flanken beider Seiten (rechts und links) der Zähne gleich ist. Mit dem bekannten Werkzeug werden die Welligkeiten zwar gemildert, doch wurde die Gleichförmigkeit und die Dauer der Einwirkung auf die gesamte Zahnflankenfläche nicht hinreichend berücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die besagten Welligkeiten weiterhin zu verkleinern, so daß sie praktisch ganz vermieden sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Im Unterschied zur bekannten Lehre wird nach der Erfindung ein unter der Rolleinwirkung stehendes Flächenelement der Werkstückflanke erreicht, daß beim Abrollvorgang alle Flächenelemente der Werkstückflanke gleichmäßig verformt werden.

Die Erfindung kann auch so geschildert werden, daß die Summe der auf ein bestimmtes Flächenelement der Werkstückflanke 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 .n der folgenden Beschreibung »Gruppe« genannt Es können allerdings auch Gruppen mit verschiedenen Zähnezahlen auf einem Werkzeug vorgesehen sein.

Unter Flächenelement wird 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 oder nicht nur darauf an, bei jeder Berührung einer bestimmten Werkstückzahnflanke jeweils immer die gleiche Flächenpressung, bezogen auf die gesamte Zahnbreite, zu haben, sondern daß möglichst jedes Flächenelement, also jeder Flankenteil des Werkstücks, beim Abrollen gleich viele Male mit der gleichen Flankenpressung bearbeitet wird. .r-,.

Wenn gesagt wurde, 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. Für ein solches Werkzeug sind die Merkmale des Anspruchs 2 vorteilhaft.

Zum Erzielen einer hochqualifizierten Oberfläche ist eine Weiterbildung durch die Merkmale des Anspruchs 3 von großer Bedeutung. Der Erfindungszweck ist auch dann erfüllt wenn alle Werkstückzähne so viele Werkzeugzähne berührt haben, wie Schritte f 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.

Im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches sind als Beispiel für die beliebigen Abstände die Schritte t gewählt; die Lehre der Erfindung gilt natürlich auch für andere Abstände.

Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen, die mit F i g. 1 bis 3 dargestellt sind, erläutert. Es zeigt

F i g. 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,

F i g. 3 abgewickelt ein anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

F i g. I zeigt einen Ausschnitt aus einem zahnradartigen Werkzeug 124 zum spanlosen Bearbeiten von Zahnrädern durch kämmendes Abwälzen. Vorrichtungen hierfür sind bekannt 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 F i g. 2 ist ein Zahn 130 mehr ais in F i g. 1 dargestellt). Die Nuten 133 bilden Stege 134. Mit diesen Stegen, die auf den aufeinanderfolgenden Zähnen versetzt oder gestaffelt angeordnet sind, wie es beispielsweise mit den Bezugsziffern 134 a bis J34 c verdeutlicht ist. wird das Werkstückmaterial an der Zahnoberfläche verdichtet Die Summe der Stege bilden die auf die betreffende VVerkstückzahnflanke einwirkende Werkzeugzahnflanke. Werkstück und Werkzeug werden beim Abwälzen mit einer bestimmten Kraft aufeinandergedrückt.

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 !40 bis 145 (bezogen auf den Umfang) unterteilt. Jede Reihe Stegelemente entspricht den in dieser Ebene liegenden Flankenelementen der Werkstückzahnflanke ao oder, wenn nur eine bestimmte Werkstückzahnflanke betrachtet wird, einem Flächenelement.

Die Stege sind beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 auf den aufeinanderfolgenden Zähnen so versetzt, daß die Kanten 146 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 Flankenelemente des Werkstücks mit der gleichen Anzahl von Stegen in Berührung kommen. So kommen in dem Beispiel nach F i g. 2 auf dem Flächenelement 141 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 Flächenelement 142 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 141 zugeordnete Stegelement des Zahns 127 (durch einen diagonalen Strich markiert) fortfallen, hätte das die Folge, daß das Flankeneiement 141 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 Werkslatttoleranzen 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 F i g. 3. Die Stege 134 sind so angeordnet, daß die Kanten 155, 156, 157,158 der Zähne 151,152,153,154 keiner Schraubenlinie folgen. Die aus einem Steg und einer Nut gebildete Teilung Γ ist in Stegelement-Reihen 160 bis 163 unterteilt, jede Reihe entspricht einem Flächenelement auf einem bestimmten Werkstückzahn. Die Gruppe hat die Zähnezahl 4, d. h. es sind 4 Zähne erforderlich, den Betrag einer Teilung Tmit Stegen abzudecken. Das Flankenelement 160 des Werkstücks wird von den Stegelementen der Zähne 152, 153 berührt, nicht aber von denen der Zähne 151, 154. Auf das benachbarte Flankenelement 161 wirken die Stege der Zähne 152, 154 ein, nicht aber die der Zähne 151, 153 und so fort. Ein Schritt / wird gebildet durch dun 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 /.

Zu den Beispielen nach F i g. 2 und 3 ist darauf hinzuweisen, daß es für die Erfindung gleichgültig ist, in welcher Reihenfolge ein gegebener Werkstückzahn dis Werkzeugzähne berührt, also entweder beispielsweise in der Reihenfolge 125 bis 130 usw. oder 125, 127, 129, !26, 128, 130 oder einer anderen Folge. Wesentlich ist nur, daß die Stege oder Kanten so angeordnet sind, daß spätestens bei einer Umdrehung des Werkstücks alle Flächenelemente 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 Nut das rationellste Mittel ist, die Flanken zu unterbrechen bzw. Stege zu erzeugen. Unter Nut soll jede Unterbrechung der Flanke verstanden werden, unabhängig davon, wie sie hergestellt wird. Auch soll unter dem Begriff »Steg« eine Balligkeit des Werkzeugzahns fallen, so daß dann keine ausgeprägten Kanten sondern Äquivalente davon vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zahnradförmiges Werkzeug zum spanlosen Feinbearbeiten 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, dadurch gekennzeichnet, daß auf der wirksamen Breite des Werkzeuges (124) die Summe der Stegbreiten in Abschnitten des Werkzeuges, zwischen zwei Radialschnitten beliebigen Abstandes (ζ. Β. ή dividiert durch diesen Abstand für das Werkzeug konstant ist

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinsten Schritte (f) von einer Kante (z. B. 155) eines bestimmten Werkzeugzahns (z. B. I51)zurgleichfiegenden Kante (z. B. 157) eines anderen Werkzeugzahns (z. B. 153) ganzzahlig in ao der aus einem Steg (134) und einer Nut (133) bestehenden Teilung (7) oder einem ganzen Vielfachen davon aufgehen.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die kleinsten Schritte (f) ganzzahlig jeweils im Steg (134) aufgehen.