DE2316156B2 - Schabzahnrad bei dem die Schneidzahnflanken im Kopfbereich bzw. im Fußbereich teilweise weggeschnitten sind - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schabzahnrad, dessen Schneidzahnflanken wenigstens zwei Arten von Stegen aufweisen, von denen die eine Art im Kopfbereich und die andere Art im Fußbereich derart weggeschnitten ist, daß die weggeschnittenen Teile der Stege nicht am Schneidvorgang teilnehmen.

Derartige Schabzahnräder verwendet man beispielsweise zum Fertigbearbeiten der Zähne von Zahnrädern. Das Schabzahnrad wird dabei gegenüber dem zu bearbeitenden Zahnrad derart eingestellt, daß sich die Achsen der beiden Räder unter einem spitzen Winkel kreuzen und das mit dem Zahnrad kämmende Schabzahnrad angetrieben wird und somit das zu bearbeitende Zahnrad mitnimmt. Das Zahnrad wird bei der Bearbeitung in axialer Richtung verschoben, so daß das Schabzahnrad die Zähne des Zahnrades über deren gesamte Länge bearbeitet

Es sind Schabzahnräder bekannt, deren Schneidzahnflanken jeweils mehrere in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordnete, von oben nach unten über die Schneidzahnflanke verlaufende vorstehende Stege aufweisen, deren Längskanten vom Kopf bis zum Fuß jedes Schneidzahnes verlaufende Schneidkanten bilden. Derartige Schabzahnräder sind insbesondere

ίο dann nachteilig, wenn der Achskreuzwinkel zwischen dem Schabzahnrad und einem von diesem zu bearbeitenden Zahnrad klein ist, und sich hierbei eine große Kontaktfläche zwischen den Schneidkanten des Schabzahnrades und den von diesen bearbeiteten Zahnflanken des Zahnrades ergibt, s~ daß der Kontaktdruck an den einzelnen Schneidkanten bei einem bestimmten Anstelldruck des Schabzahnrades verhältnismäßig klein ist und die Schneidkanten somit nicht genügend in die Flanken der Zahnradzähne einschneiden. Dementsprechend ist auch die Menge des vom Schabzahnrad bei einem Durchgang abgenommenen Materials verhältnismäßig klein und die notwendige Bearbeitungszeit dementsprechend verhältnismäßig lang. Dem Druck, mit dem das Schabzahnrad gegen das zu bearbeitende Zahnrad gedruckt wird, sind Grenzen gesetzt, da sich bei einem zu hohen Arbeitsdruck der das Zahnrad tragende Dorn oder auch das Zahnrad selbst elastisch verformt, wodurch die Präzision des fertig bearbeiteten Zahnrades leidet.

Um die Qualität beim Zahnradschaben auch bei geringer Eingriffsdauer des Schabzahnrades zu verbessern und um die Lebensdauer des Schabzahnrades zu erhöhen, ist es bekannt, die an den Schneidzahnflanken des Schabzahnrades vorgesehenen Stege entweder im Kopfbereich oder im Kopfbereich und im Fußbereich zu verkürzen (DT-AS 1 273 960). Die Schneidkanten der Stege werden also allenfalls im Kopfbereich und im Fußbereich verkürzt, bleiben aber im mittleren Bereich, der nur wenig zum Schneidvorgang beiträgt, unverändert, so daß sich ebenfalls eine verhältnismäßig große Kontaktfläche zwischen Schabzahnrad und zu bearbeitendem Zahnrad und dementsprechend bei vorgegebenem Arbeitsdruck eine verhältnismäßig geringe Flächenpressung mit einer dadurch bedingten verhältnismäßig kleinen Einschneidtiefe ergibt, insbesondere bei kleinem Achskreuzwinkel zwischen Schabzahnrad und bearbeitetem Zahnrad.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Möglichkeit zu schaffen, die Einschneidtiefe der Schneidkanten eines Schabzahnrades in die Flanken der von diesem zu bearbeitenden Zähne eines Zahnrades bei vorgegebenem Arbeitsdruck zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Schabzahnrad der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Stege einander abwechselnd vom Kopf bzw. vom Fuß jedes Schneidzahnes ausgehend bis etwa auf die halbe Höhe weggeschnitten sind. Es befinden sich an den Schneidzahnflanken des Schabzahnrades also Stege, deren am Schneidvorgang teilnehmende Schneidkanten sich entweder vom Kopf oder vom Fuß jeweils nur bis in die Mitte der Schneidzahnflanken erstrecken. Da der mittlere Bereich der Schneidzahnflanken eines Schabzahnrades nicht so stark am Schneidvorgang teilnimmt wie der Kopfbereich und der Fußbereich, erreicht man bei der vorgeschlagenen Ausbildung der Stege, daß der Flächendruck zwischen den Stegen und den Flanken der zu bearbeitenden Zahnradzähne bei einer vorgegebenen Arbeitskraft höher

als bei bekannten Schabzahnrädern ist, so daß sich auch eine größere Einschneidtiefe und damit eine kürzere Schabzeit ergibt. Die Schneidkanten des Schabzahnrades werden dementsprechend weniger abgenutzt, so daß sich seine Lebensdauer erhöht.

Da die an den Schneidzahnflanken des Schabzahnrades angeordneten Stege jeweils nur über ihre halbe Länge am Schneidvorgang teilnehmen, is* der Flächendruck zwischen den einzelnen Stegen und den zu bearbeitenden Zahnradflanken etwa doppelt so hoch wie bei Schabzahnrädern mit gleichförmigen Siegen, die über ihre gesamte Länge am Schneidvorgang teilnehmen. Dementsprechend ist auch die Einschneidtiefe höher, ohne daß die Qualität der bearbeiteten Oberflächen sinkt. Besonders wenn das Schabzahnrad mit geringem *chskreuzwinkel gegen das zu bearbeitende Zahnrad angestellt ist, was bei Stirnrädern und insbesondere auch bei Zahnrädern, die gegeneinander abgesetzt mehrere Zahnkränze tragen, der Fall ist, kann der Schabvorgang verkürzt und die Lebensdauer des Schabzahnrades erhöht werden.

Man kann den Druck zwischen den zum Eingriff kommenden Siegen und den bearbeiteten Zahnflanken über den gesamten Eingriffsbereich gleichförmig gestalten, wenn man die Stege mit verkürzten Schneidkanten entsprechend den speziellen Formen der zu be arbeitenden Zahnradzähne anordnet, wodurch sich die Präzision des Schabvorganges weiter verbessern läßt.

Bei einer entsprechenden praktischen Ausführungsform der Erfindung sind die zwei Arten von Stegen an den einander gegenüberliegenden Flanken jedes Schneidzahnes des Schabzahnrades symmetrisch derart angeordnet, daß Stege der einen Art Stegen derselben Art an der entgegengesetzten Flanke gegenüberliegen. Nach einer anderen praktischen Ausführungsform der Erfindung sind die zwei Arten von Stegen an den gegenüberliegenden Flanken jedes Schneidzahnes gegeneinander versetzt derart angeordnet, daß jeweils einem Steg einer Art an der entgegengesetzten Flanke des Schneidzahnes ein Steg der anderen Art gegenüberliegt. Bei beiden Ausführungsformen ergänzen sich jeweils zwei an einer Schneidzahnflanke nebeneinanderliegende Stege praktisch zu einem einzigen Steg mit von oben bis unten durchlaufenden Schneidkanten.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind neben den abwechselnd im oberen und unteren Bereich zurückversetzten Stegen weitere Stege vorgesehen, die von oben bis unten durchlaufende vollständige Schneidkanten aufweisen. Diese dritte Art von Stegen sind zwischen den beiden anderen Arten von Stegen an der einen oder an beiden Schneidzahnflanken des Schabzahnrads vorgesehen. Beispielsweise sind diese Stege mit über ihre gesamte Länge verlaufenden Schneidkanten jeweils nach zwei oder vier Stegen mit verkürzten Schneidkanten angeordnet. Auch können die vollständigen Stege in unausgeglichener Anordnung an den einander gegenüberliegenden Flanken der Schneidzähne des Schabzahnrades angeordnet sein, so daß ungleiche gesamte Stegflächen an den einander gegenüberliegenden Flanken der Schneidzähne vorhanden sind, wodurch ein unausgeglichener SchneiddrucK, der auf die einander gegenüberliegenden Flanken der Schncid/ähne wirkl. kompensiert werden kann und dementsprechend der Schabvorgang in der gewünschten Gleichförmigkeil durchgeführt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegen die Flächen der weggeschnittenen Abschnitte der Stege jeder Stegart im wesentlichen in einer Ebene. Das erleichtert die Fertigstellung der an den einzelnen Schneidzahnflanken befindlichen Stege.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schabzahnrädern dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung, aus der die Anordnung eines Schabzahnrades gegenüber einem zu bearbeitenden Zahnrad zu erkennen ist,

F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht eines Schneidzahnes eines bekannten Schabzahnrades,

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht eines Schneidzahnes eines Schabzahnrades mit nach der Grundidee der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Stegen,

F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung der beim Bearbeiten eines Zahnradzahnes mit einem Schneidzahn eines erfindungsgemäßen Schabzahnrades sich ergebenden Verhältnissen,

F i g. 4A einen Schnitt nach Linie A-A aus F i g. 4,
F i g. 5 bis 8 schaubildliche Ansichten jeweils eines Schneidzahnes eines erfindungsgemäßen Schabzahnrades nach verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung und

F i g. 9 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles eines erfindungsgemäßen Schabzahnrades mit gemäß F i g. 5 ausgebildeten Schneidzähnen.

Die Erfindutit» · ir.^J nachstehend im einzelnen an Hand der in F i g. 3 bis 9 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele von Schabzahnrädern erläutert.
F i g. 3 zeigt einen typischen Schneidzahn 10 eines erfindungsgemäßen Schabzahnrades, das eine Vielzahl gleichartiger Zähne auf seinem Umfang trägt. Die Form des Schneidzahnes IO ist durch Begrenzungsflächen 11 und 12 bestimmt, welche auch die Schneidflanken bilden. In diese Schneidflanken ist eine Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand voneinander parallelverlaufenden Nuten 14 eingeschnitten, die sich vom Kopfende bis zum Fuß des Schneidzahnes erstrecken und zwischen denselben stehengebliebene Stege 15 begrenzen. Jeder dieser Stege 15 besitzt an seinen einander gegenüberliegenden Seiten Schneidkanten 13.

Von den Stegen 15a ist der sich etwa von der Mitte des Schneidzahnes in Richtung zu seinem Kopfende erstreckende Bereich weggeschnitten, so daß eine Abflachung 16 entsteht, die nicht am Schabvorgang teilnimmt. Die Stege 156 sind in derselben Weise, jedoch in Richtung zum Fuß des Schneidzahnes 10 abgeschnitten, so daß eine Abflachung 17 entsteht, die sich praktisch von der Mitte des Schneidzahnes zum Fuß desselben erstreckt.

Obwohl die Abflachungen 16 und 17 geradlinig abgeschnitten sind, wie F i g. 3 zeigt, können sie auch nach einer Kurve weggeschnitten sein.

F i g. 4 und 4A zeigen das Schaben mit einem Schneidzahn nach F i g. 3. Das Schabzahnrad C wird fest gegen ein zu bearbeitendes Zahnrad G gedrückt und zwangsweise in Richtung eines Pfeiles E gedreht so daß die einzelnen Schneidzähne 10 des Schabzahnrades C in das Zahnrad G eindringen und die Zähne desselben bearbeiten.

Das Zahnrad G wird beim Schaben der Drehbewegung des Schabzahnrades C folgend gedreht und gleichzeitig in axialer Richtung verschoben, um übet die gesamte Breite des Zahnradzahnes eine gleichmäßige Bearbeitung durchzuführen. Wenn das Schabzahnrad Cund das Zahnrad G in der in F i g. 4 dargestellter Weise ineinandergreifen, kommen die Stege 15 des .Schabzahnrades mit den Zahnflanken des Zahnrades ir einem durch die gestrichelten Linien L umrissenen Be-

reich in Kontakt. Da die Stege 156 jeweils im Fußbereich des Schneidzahnes abgeflacht sind, kommen sie zunächst nicht mit der Flanke Gi des bearbeiteten Zahnradzahnes in Kontakt. Daher ist die Kontaktfliichc zwischen dem Schabzahnrad und dem bearbeiteten Zahnrad etwa auf die Hälfte gegenüber einem bekannten Schabzahnrad der in F i g. 2 dargestellten Art reduziert, so daß der Druck pro Flächeneinheit beim Schaben auf das Doppelte erhöht wird. Dadurch wird das Einschneiden der Schneidkanten in die Flanken der Zahnradzähne sehr verbessert.

Wenn das Schabzahnrad C aus der in F i g. 4 dargestellten Lage weitergedreht wird, gleiten die einzelnen Schneidkanten der Stege 15a gegenüber der Zahnflanke Gi entlang einem Pfad R, der in Richtung der Schneidzahnkontur von einer Gleitkomponente Gc- und in Richtung der Zahnlücke von einer Gleitkomponente G/ bestimmt ist, wobei die Flanke des betreffenden Zahnradkranzes geschabt wird. Bei Fortschreiten des Schabvorganges aus der in F i g. 4 dargestellten Situation bewegt sich der durch die gestrichelten Linien L angedeutete Kontaktbereich zum Fuß des betreffenden Zahnes des Zahnrades G. Somit wird der Fußbereich der Flanke Gi von den Schneidkanten der Stege 156 und der Kopfbereich von den Schneidkanten der Stege 15a bearbeitet. Wenn man die wirksamen Schneidkanten bzw. Schneidkantenabschnitte der Stege 15a und 156 richtig anordnet, wird das von den Stegen 156 vorgenommene Schaben des Fußbereiches der einzelnen Zahnradzähne durch das von den Stegen 15a vorgenommene Schaben des Kopfbereiches des betreffenden Zahnradzahnes kontinuierlich fortgesetzt. Wegen der Abflachungen 16 und 17 wird die Einschnridliefe der Stege 15a und 156 so erhöht, daß sie doppelt so groß wie bei bekannten Schabzalmrädcrn ist. so daß. wenn man eine vorgegebene Menge Material abschabt, die von der Schneidkante eines Steges unter Reibung entlang der Flanke eines zu schabenden Zahnrad/ahnes zurückzulegende Strecke beim Schaben mit einem er findungsgemäßen Schabzahnrad gegenüber dem Schaben mit einem bekannten Schab/ahnrad bedeutend verringert wird. Dadurch sinkt der Verschleiß des Schabzahnrades bedeutend und seine Lebensdauer wird entsprechend verlängert.

An der entgegengesetzten Flanke G? des Zahnradzahnes findet derselbe Schabvorgang statt, jedoch mit dem Unterschied, daß in umgekehrter Richtung geschabt wird. d. h.. daß zunächst der Kopfteil der Flanke G2 von den Stegen 15a und dann der Fußteil von den Stegen 156 bearbeitet wird. Wenn die Drehbewegung des Schabzahnrades und des zu schabenden Zahnrades am Ende des in einer Richtung verlaufenden Schabvorganges umgekehrt wird, so wird der gesamte Schabvorgang ebenfalls umgekehrt und in entgegengesetzter Richtung fortgeführt.

In F i g. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schabzahnrades dargestellt, wobei sich auf den gegenüberliegenden Flanken des Schneidzahnes 10 unterschiedliche Stege 15a bzw. 156 gegenüberliegen.

Die in F i g. 5 vorne liegende Flanke des Schneidzahnes 10 besitzt Stege 15a und 156 in derselben Anord nung bzw. Folge wie der in F i g. 3 dargestellte Schneidzahn, während auf der gegenüberliegenden Flanke, welche sich auf der dem Betrachter abgewand ten Seite des Schneidzahnes befindet Stege 15a dort angeordnet sind wo sich beim Schneidzahn gemäß Fig.3 Stege 156 befinden und umgekehrt. Das in F i g. 5 dargestellte Schabzahnrad C arbeitet jedoch praktisch in derselben Weise wie das Schabzahnrad gemäß F i g. 3.

F i g. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erlindungsgemäßen Schabzahnrades, wobei mehrere vollständige Stege 15c der bei bekannten Schabzahnrädern verwendeten Art in Kombination mit Stegen 15a und 156, welche Abflachungen 16 bzw. 17 aufweisen, vorgesehen sind. Durch die Anordnung von vollständigen Stegen 15, d.h. von Stegen ohne Abflachungen, wird das ineinandergreifende Drehen bzw. Abwälzen des Schabzahnrades und des zu schabenden Zahnrades wegen der verbesserten Führung durch die Stege 15c in vorteilhafter Weise gesteuert, so daß die Präzision der Kontur der fertig bearbeiteten Zahnradzähne verbessert ist. Kin zusätzlicher Vorteil der Anordnung von vollständigen Stegen 15c besteht darin, daß beim Herstellen derartiger Schabzahnräder das Formen der einzelnen Zähne erleichtert wird. In Fig.6 sind im übrigen die mit F i g. 3 und 5 übereinstimmenden Teile des Schabzabnrades mit denselben Positionsziffern bezeichnet.

Wenn man die vollständigen Stege 15r kombiniert mit Stegen 15a und 156 in der in F i g. 7 dargestellten Weise vorsieht, erhält man praktisch dieselben Vorteile wie bei der in F i g. 6 dargestellten Anordnung von vollständigen Stegen 15c an der vorlaufenden und der nachlaufenden, d. h. der zuerst und der zuletzt zum Eingriff kommenden Flanke der einzelnen Schneidzähne des Schabzahnrades. Auch in F i g. 7 sind die mit den Ausführungsformen aus F i g. 3. 5 oder 6 gleichen Teile mit denselben Positionsziffern bezeichnet.

F i g. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er lindung, bei dem die dem Betrachter zugewandte Man ke eines Schncidzahncs 10 mit Stegen 15a und 156 in praktisch derselben Anordnung wie in F i g. 3 gezeigt versehen ist. während die vom Betrachter abgewandtc Flanke wie bei konventionellen Schneidzähnen ausschließlich vollständige Stege 15c aufweist. Eine dcrar tige asymmetrische Anordnung der S'.ege ist /um Ausgleichen des Unterschiedes des Schneiddruckes auf den gegenüberliegenden Flanken der Schneidzähne günstig, d. h. zum Ausgleichen der I Inteischicde der auf die treibende und die nachlaufende Flanke eines in ein zu schabendes Zahnrad eingreifenden und dabei den Antrieb übertragenden Schneidzähne eines Schabzahnrades ausgeübten Schneiddrücke. Mit anderen Worten bedeutet das, daß. wenn ein Zahnrad geschabt und dabei von dem mit demselben kämmenden Schabzahnrad gedreht wird, der Kontaktdruck an der die Antriebsseitc bildenden Flanke der Schneidzähne höher als an der nachlaufenden Flanke ist. Wenn die Kontaktfläche auf den einander gegenüberliegenden Flanken der Schneidzähne gleich ist. sind die pro Flächeneinheit auf die gegenüberliegenden Flanken der zu bearbeitenden Zahnradzähne wirkenden Schneiddrücke unterschiedlich, so daß der Schabvorgang auf beiden Ranken der Zahnradzähne nicht gleich ist

Wenn man Schneidzähne der in F i g. 8 dargestellten Art verwendet welche auf den einander gegenüberlie genden Ranken Stege unausgeglichener Anordnung oder Form aufweisen, können die pro Recheneinheit auf die zu bearbeitenden Zahnradzähne wirkenden Schneiddrücke ausgeglichen und ein gleichförmiges Schaben auf beiden Ranken der Zahnradzähne erreicht werden. Im übrigen sind in F i g. 8 wiederum gleiche Teile mit denselben Positionsziffern wie in F i g. 3, 5, 6 und 7 bezeichnet.

F i g. 9 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Schabzahnrad, wobei die Schneidzähne Stege in der Anordnung gemäß F i g. 5 aufweisen.

Die Stege 15 der Schneidzähne 10 der erfindungsgemäßen Scnabzahnräder sind also anders ausgebildet wie bei einem bekannten Schabzahnrad, das die in F i g. 2 dargestellten Schneidzähne 1 trägt. Diese Schneidzähne besitzen über ihre gesamte Lange gleichförmige Stege 2 und dazwischen verlaufende Nuten 3,

wobei sich auf beiden Seiten jedes Steges 2 je eine h genförmig verlaufende Schneidkante 4 befindet.

Beim Schaben eines Zahnrades a verläuft, wie F i g. I dargestellt, die Drehachse dieses Zahnrades f genüber der Drehachse des Schabzahnrades b in eini Winkel β (Achskreuzwinkel) geneigt, wobei eine Re tivbewegung zwischen Zahnrad a und Schabzahnrac in Richtung des Pfeiles stattfindet.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schabzahnrad, dessen Schneidzahnflanken wenigstens zwei Arten von Stegen aufweisen, von denen die eine Art im Kopfbereich und die andere Art im Fußbereich derart weggeschnitten ist, daß die weggeschnittenen Teile der Stege nicht am Schneidvorgang teilnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (15a, 15£>) einander abwechselnd vom Kopf bzw. vom Fuß jedes Schneidzahnes (10) ausgehend bis jeweils etwa auf die halbe Höhe weggeschnitten sind.

2. Schabzahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Arten von Stegen (15a; 15Z?) an den einander gegenüberliegenden Flanken jedes Schneidzahnes (10) symmetrisch derart angeordnet sind, daß Stege der einen Art Stegen derselben Art an der entgegengesetzten Flanke gegenüberliegen (F i g. 3).

3. Schabzahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Arten von Stegen (15a; i5b) an Jen gegenüberliegenden Flanken jedes Schneidzahnes (10) gegeneinander versetzt derart angeordnet sind, daß jeweils einem Steg einer Art an der entgegengesetzten Flanke ein Steg der anderen Art gegenüberliegt (F i g. 5 und 6).

4. Schabzahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine dritte Art von Stegen (15c) vorgesehen ist, welche vollständige Schneidkanten (13) ohne weggeschnittene Abschnitte aufweisen (Fig. 7).

5. Schabzahnrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Art von Stegen (15c) sowohl an den vorlaufenden bzw. zuerst schneidenden Flanken als auch an den nachlaufenden bzw. zuletzt schneidenden Flanken der Schneidzähne (10) vorgesehen sind.

6. Schabzahnrad nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die vollständigen Stege (15c) in unausgeglichener Anordnung an den einander gegenüberliegenden Flanken der Schneidzähne (10) vorgesehen sind, so daß ungleiche gesamte Stegflächen an den einander gegenüberliegenden Flanken der Schneidzähne vorhanden sind.

7. Schabzahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der weggeschnittenen Abschnitte (16; 17) der Stege (15) jeder Stegart im wesentlichen in einer Ebene liegen.