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Einrichtung zumIIerstellen von balligen Zahnformen an Gelenkwellen
Eine bekannte Einrichtung zum Herstellen von balligen Verzahnungen an Gelenkwellen
(US-PS 3 396 570) arbeitet mit einer der Zähnezahl entsprechenden Anzahl von radial
um das Werkstück angeordneten Forinmessern, die gemeinsam durch eine radial wirkende
Kraft von einer schräg angewinkelten Ausgangsstellung in eine rechtwinklig zur Werkstückachse
auslaufende Endstellung unter gleichzeitigem axialen Bewegen des Werkstücks und
Ausnutzen der Kniehebelwirkung gebracht werden. Diese bekannte Einrichtung verursacht
hohe Werkzeugkosten durch schnellen Verschleiß der Formmesser.
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bekannt sind außerdem Form-.und Abwälzschleifmaschinen, die mit Sondereinrichtungen
zum Balligschleifen ausgerüstet sind. Das Fertigsohleifen von balligen Verzahnungen,
insbesondere von Kupplungszäbnen erfordert viel
Zeit und ist allenfalls
für Laufverzahnungen größeren Moduls ausführbar und lohnend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ballige Zahnformen,
insbesondere solche an Gelenkwellen wirtschaftlicher herzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die in den Paten tan sprüchen beschriebene
Erfindung gelöst. Die Verzahnungen werden durch zahnradförmige, innen- oder außenverzahnte
Werkzeuge oder Zahnstangen im Walzverfahren bearbeitet. Werkzeug und Werkstück nehmen
dabei die gleiche Lage ein und führen die gleichen Bewegungen zueinander aus wie
die fertige Gelenkwelle gegenüber dem zugehörigen Getriebeteil. Die Werkzeugverzahnung
kann daher ohne Balligkeit hergestellt sein. Die Balligkeit der Werkstückzähne entsteht
durch die gegenseitigen Bewegungen von Werkzeug und Werkstück.
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Innenverzahnte Werkzeuge dienen nach der Erfindung zum balligen Pertigarbeiten
der Wellenverzahnung, die spanabhebend vorbearbeitet isto Außenverzahnte Werkzeuge
können während der Bearbeitung zugestellt werden und sind daher auch zum Verzahnen
aus dem Vollen geeignet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
beschrieben und in der Zeichnung dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Bearbeitungseinrichtung
nach der Erfindung mit an beiden Enden verzahnter Gelenkwelle und zwei innenverzahnten
Rollwerkzeugen in der Anfangsstellung; Fig. 2 die gleiche Erfindung wie Fig. 1,
jedoch in der Endstellung der Bearbeitung; Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit gleichem Werkstück wie Fig. 1 und 2, jedoch außenverzahnten Rollrädern;
Fig. 4 eine weitere Einzelheit zur Lagerung des Werkstückes nach Fig. 3; Fig. 5
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem nur an einem Ende verzahnten Werkstück
und einem um die Mitte der Verzahnung schwenkbaren Werkzeugkopf mit mehreren außenverzahnten
Rollrädern.
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In Fig. 1 ist 10 eine Gelenkwelle mit zwei Enden 10 A und 10 B, die
nicht ballig vorverzahnt sind. Es sind 11 und 12 innenverzahnte Rollwerkzeuge, die
den Verzahnungen der Welle ohne Flankenspiel angepaßt sind. Werkzeug 11 ist in einem
Backenfutter 13 aufgenommen, welches auf einer motorisch angetriebenen Welle 14
befestigt ist.
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Das Werkzeug 12 ist in einem Schlitten 15 drehbar gelagert. Der Schlitten
ist in der Führungsnut 17 einer senkrechten Wand 18 des Maschinengehäuses und mittels
einer nicht gezeichneten Hubspindel vertikal verstellbar gelagert.
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Statt der beiden innenverzahnten Rollräder 11 und 12 können auch
zwei Paar zahn stangen förmige Werkzeuge verwendet werden, deren Verzahnungen einander
zugewandt sind und die ballig zu bearbeitende Werkstückverzahnung zwischen sich
einschließen.
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In der in Fig. 1 gezeichneten Stellung von Werkstück und Werkzeug
liegen deren Drehachsen in einer Flucht. Das Werkzeug 11 wird mit der Welle 14 in
Drehung versetzt, wobei das Werkstück 10 und das Werkzeug 12 mitgenommen werden.
Bei drehendem Werkstück wird der Schlitten 15 aus der in Fig. 1 gezeichneten Stellung
nach oben oder unten ausgefahren, bis die in Fig. 2 dargestellte Endstellung
mit
der Exzentrizität a erreicht ist. Diese ist gleich der Exzentrizität, eines Übertragungssystems,
in welchem die Gelenkwelle 10 beispielsweise eine Drehbewegung von einem ersten
sich nur um seine eigene Achse drehenden Getriebeteil auf ein zweites eine Planeten
bewegung mit Radius a um das erste Teil ausführendes Getriebeteil überträgt.
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Durch das allmähliche Ausfahren des Schlittens 15 macht das Werkstück
10 eine immer größer werdende Taumelbewegung. Dabei werden die anfänglich geradflankigen
Zähne längs-ballig ausgeformt.
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In der Ausführungsform nach Fig. 3 wird ein Werkstück 20 zwischen
Spitzen 21 und 22 aufgenommen und im Arbeitsbereich von zwei Paar außenverzahnten
Werkzeug-Radkörpern 23, 23 Å und 24, 24 A drehbar gelagert. Die Radkörperpaare sind
je in einem Werkzeugträger 25 bzw.
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26 drehbar und radial verschiebbar gelagert. Der eine Werkzeugträger
25 ist unverschiebbar auf einer Gehäuseplatte 27 befestigt. Der andere Werkzeugträger
26 ist als Schlitten ausgebildet, der in einer Nut 28 eines senkrechten Gehäuseteils
29 mittels einer nicht gezeichneten Hubspindel senkrecht beweglich geführt wird.
Eine nicht gezeichnete Einrichtung bewirkt dabei, daß die
gemeinsame
Achse der Spitzen 21 und 22 entsprechend der Verschiebung "a" des Werkzeugträgers
26 geneigt wird.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit der Lagerung des Werkstücks
zwischen gelenkigen Spitzen 30 und 31.
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Diese sind mittels eines Kugelgelenkes in je einem Schaft 32 bzw.
33 gelagert. Die Schafte sind in einem rohrförmigen Halter 34 bzw. 35 teleskopartig
verstellbar gelagert.
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Der Halter 34 ist mit dem Werkzeugträger 25 fest verbunden. Der Halter
35 ist mit dem verschiebbaren Werkzeugträger 26 verbunden und kann mit diesem parallel
mit sich verstellt werden.
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Die Werkzeuge 23 A und 24 A sind synchron antreibbar.
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Das Werkstück kann vorverzahnt sein. Es kann aber mit der in Fig.
3 gezeigten Einrichtung auch aus dem Vollen auf die ballige Endform verzahnt werden,
was voraussetzt, daß entweder die Werkzeuge innerhalb der Paare 23 und 23 A sowie
24 und 24 A synchron miteinander laufen und zueinander in der Stellung der Verzahnungen
einstellbar sind oder die Werkzeugradkörper 23 und 23 A sowie 24 und- 24 A vor dem
Andrücken an das Werkstück 20 zueinander in der Zahn stellung mit einer nicht dargestellten
Vorrichtung oder maschinellen Einrichtung ausgerichtet werden. Letzterer Bearbeitungsfall
wird nachstehend beschrieben.
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Die beiden Werkzeugträger 25 und 26 stehen zu Anfang der Bearbeitung
auf gleicher Höhe. Das Werkstück wird zwischen den Spitzen 21 und 22 bzw. 30 und
31 eingespannt. Seine Achse liegt waagrecht. Die vier Werkzeug-Radkörper werden
in Richtung der eingezeichneten Pfeile gleichmäßig zugestellt und an die zylindrisch
gedrehten Werkstück enden 20 A und 20 B des Werkstücks 20 so stark angedrückt, daß
bei Ingangsetzen der beiden Werkzeug-Radkörper 23 A und 24 A das Werkstück 20 und
die beiden Werkzeug-Radkör per 23 und 24 mit angetrieben werden. Durch weiteres
radiales Zustellen der Werkzeuge bis auf ein vorbestimmtes Maß werden die Verzahnungen
mit Ausnahme der Balligform fertiggerollt. Danach wird der Schlitten 26 bei drehenden
Werkzeugen senkrecht verstellt, bis die Drehachsen der beiden Werkzeugträger 25
und 26 um das Maß a parallel zueinander versetzt sind. Während der Verstellung des
Schlittens 26 erhalten die beiden Verzahnungen die gewünschte ballige Plankenform.
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In Fig. 5 ist 40 eine Welle mit einem ballig zu verzahnenden Ende
40 A. Die Welle als Getriebeteil soll ein zweites innenverzahntes Getriebeteil mit
verschränkten Achsen antreiben. Die Achsen schneiden sich in der Mitte M der Verzahnung
40 A unter einem bestimmten Winkel ß.
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Bei der spanlosen Bearbeitung der Verzahnung 40 A wird das zweite
Getriebeteil durch einen Werkzeugträger 41 dargestellt, dessen Längsachse 42 gegen
die Achse 45 des Werkstückes 40 am Ende der Bearbeitung um den Winkel ß geneigt
eingestellt ist. Die Welle 40 ist bei 40 A zylindrisch sorbearbeitet. Zum Verzahnen
ist sie in einem motorisch drehbaren Futter 46 zentrisch eingespannt. In dem Werkzeugträger
41 sind zwei außenverzahnte Werkzeug-Zahnkörper 43 und 44 je in einem Schlitten
47 bzw. 48 drehbar gelagert. Die beiden Schlitten sind in nicht gezeichneten Führungen
des Werkzeugträgers 41 in Richtung der eingezaichneten Pfeile radial verstellbar
gelagert.
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Der Werkzeugträger 41 besitzt zwei Lagerarme 49 und 50 und Lagerzapfen
51, 52 an den Enden der Lagerarme.
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Die Lagerzapfen fluchten mit einer durch die Mitte M der Verzahnung
40 A gehenden Querachse 53 und sind in senkrechten Wänden 54 und 55 eines Gehäuses
56 befestigt.
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Der Werkzeugträger 41 mit den Werkzeug-Zahnkörpern 43 und 44 ist damit
um die Achse 53 des Werkstücks schwenkbar gelagert und kann mittels einer nicht
dargestellten Verstelleinrichtung unter einem bestimmten Winkel gegen die Werkstückachse
geneigt eingestellt werden. Der größte Neigungswinkel ist gleich ß und entspricht
dem Schrägungswinkel zwischen den Getriebeachsen von Welle und angetriebenem innenverzahnten
Getriebeteil.
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Nach dem Einspannen eines bei 40 A auf den Kopfdurchmesser der herzustellenden
Verzahnung zylindrisch abgedrehten Werkstücks 40 in dem Futter 46 wird der Werkzeugträger
41 aut den Winkel ß = 0 eingestellt und die beiden Schlitten 47 und 48 soweit radial
verstellt, daß die Zahnkörper 43 und 44 mit gewissem Druck an der Fläche 40 A angelegt
werden. Die Zahnkörper 43 und 44 sind dabei entweder synchron angetrieben und zueinander
einstellbar oder sie werden in der Zahn stellung mit einer nicht dargestellten Vorrichtung
oder maschinellen Einrichtung vor dem Andrücken zueinander ausgerichtet. Dann wird
das Futter 46 motorisch in Drehung versetzt. Die Zahnkörper werden dann weiter zugestellt,
bis das Fertigmaß der geradflankigen Verzahnung erreicht ist. Danach wird der Werkzeugträger
41 allmählich um die Zapfen 51 und 52 geschwenkt, bis der Schwenkwinkel 13 erreicht
ist.
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Während der Schwenkung erhalten die anfänglich geraden Flanken ihre
längsballige ihre längsballige Form.
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Statt zwei zu au außenverzahnter Werkzeug-Zahnkörper 43 und 44 kann
der Werkzeugträger auch ein einziges innenverzahntes und um die Trägerachse drehbar
gelagertes Werkzeug nach Art des Werkzeugs 12 in Fig. 1 verwendet werden. Das Werkstück
wird dann außen vorverzahnt und in der beschriebenen Einrichtung auf längsballige
Form fertiggerollt.