DE2516059B2 - Werkzeug zum Herstellen oder Bearbeiten von Stirnrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein rotierendes zahnradartiges Werkzeug zum Herstellen oder Bearbeiten, insbesondere Schleifen, der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Stirnrädern unter gekreuzten Achsen zwischen Werkzeug und Werkstück.

Es sind Werkzeuge bekannt zum Glätten, insbesondere Honen von gehärteten Zahnrädern, die als Schleifzahnrad ausgebildet sind, deren Achse beim Bearbeiten mit der Achse des Werkstücks einen Kreuzungswinkel von nicht größer als 30° bilden, und die während der Bearbeitung einen Längsvorschub ausführen. Abgesehen von dem zeitraubenden Längsvorschub hat sich als Nachteil eine für die Werkstattpraxis zu kleine Standzeit herausgestellt. Außerdem ist wegen des kleinen Achskreuzwinkels die Gleitgeschwindigkeit längs den Zähnen klein im Verhältnis zur Gleitgeschwindigkeit in Richtung der Zahnhöhe. Die Gleitgeschwindigkeit in der Zahnhöhe ist beim Abwälzen von Zahnrädern bekanntlich unterschiedlich, am Zahnkopf und am Zahnfuß ist sie hoch, im Wälzkreis gleich null. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Materialabtragungen über die Zahnhöhe. Die besagte geringe Längsgleitung, die an sich über die Zahnhöhe im wesentlichen gleich ist, ist nicht in der Lage, diesen Unterschied zu mildern. Das sogenannte Zahnradhonen hat sich daher nicht durchsetzen können (DE-PS 9 15 174).

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zu schaffen, mit dem ein Stirnrad möglichst schnell bearbeitet wird. Eine Möglichkeit der Arbeitsbeschleunigung besteht im Vermeiden des üblichen aber zeitraubenden Vorschubs des Werkzeugs relativ zum Werkstück längs der Zähne. Eine andere Möglichkeit der Beschleunigung besteht darin, die Werkzeugwechselzeit zu verkürzen, was dadurch geschehen kann, daß die Standzeit des Werkzeugs verlängert wird, d. h. daß dafür gesorgt wird, daß das Werkzeug nicht so oft ausgetauscht werden braucht. Diese Aufgaben sollen möglichst zusammentreffen.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst mit einem Werkzeug, das die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Mit einem solcherart gestalteten Werkzeug kann im Tauchverfahren gearbeitet werden, d. h. das Werkzeug führt relativ zum Werkstück nur einen Tiefenvorschub aus. Der im Vergleich mit dem bekannten Verfahren große Achskreuzwinkel bringt eine geringere Gleitgeschwindigkeit in Richtune der Zahnhöhe. Daraus resultiert eine gleichmäßigere Materialabtragung am Zahnfuß und -kopf einerseits und am Wälzkreis andererseits.

Es kann vorteilhaft sein, das Werkzeug hyperboloidisch oder globoidisch zu formen (Anspruch 2 bzw. 3). 5 Ob ein hyperboloidisches oder globoidisches Werkzeug verwendet wird, hängt im wesentlichen von der Zahnschräge des Werkstücks und den gewünschten Gleitverhältnissen an den Zahnflanken ab. Auch spielt die Verwendung des Werkzeugs zum Abziehen des

ίο beanspruchten Werkzeugs, wenn es ein Schleifwerkzeug ist, eine Rolle. Wenn es sich um ein hyperboloidisch geformtes Werkzeug handelt dann kann zum Abrichten der Außenkontur ein an sich bekanntes geradlinig verfahrbares Abziehwerkzeug verwendet werden. Neu ist lediglich, daß es nicht wie bei zylinderischen Schnecken parallel zur Werkzeugachse verfahren wird, sondern geneigt dazu, nämlich in Richtung der erzeugenden Geraden des Hyperboloids. Es kann auch mit Hilfe eines Abziehwerkzeugs abgezogen werden, das die Form des Werkstücks oder eines Teils davon hat. Handelt es sich um ein Werkzeug in Form eines Globoids, dann kann das Abziehwerkzeug den bekannten Verfahren zum Erzeugen von Globoidschnecken entlehnt sein. Es kann aber auch ebenfalls ein Abziehwerkzeug mit der Form des Werkstücks oder eines Teils davon verwendet werden.

Ein besonderer Vorteil des Werkzeugs nach der Erfindung ist daß es wegen seiner großen wirksamen Oberfläche gegenüber den bekannten zahnradförmigen Honwerkzeugen eine höhere Standzeit hat, so daß es im Unterschied zu den genannten Honwerkzeugen zur Verbesserung der Zahnflanken von gehärteten Zahnrädern in der Massenproduktion dienen kann. Von der r.ein geometrischen Form eines Hyperboloids oder Globoids kann auch insoweit abgewichen werden, als bekannte Korrekturen in die Werkstückverzahnung eingearbeitet, insbesondere eingeschliffen werden sollen. Eine solche Korrektur ist z. B. eine sogenannte Breitenballigkeit der Zähne, d. h. die Zähne sind in der

Zahnradmitte etwas dicker als an den beiden Stirnseiten.

Zum Stand der Technik wird noch auf die DE-PS 8 41 986 verwiesen. Von hier ist ein Verfahren zum Schleifen von Zahnrädern nach dem Schraubwälzverfahren bekannt, bei dem das Werkzeug eine zylindrische Schnecke ist, die auf der Werkstückverzahn jng abwälzt. Bei diesem Verfahren muß das Werkzeug relativ zum Werkstück einen Längsvorschub ausführen, der Bearbeitungszeit erfordert und mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug vermieden wird.

Es ist auch bekannt, zum Schraubwälzschleifen ein Werkzeug zu benutzen, das wie eine sogenannte Globoidschnecke geformt ist. Während bei der oben erwähnten Zylinderschnecke der Axialschnitt einer

ν-, Zahnstange entspricht, so daß sich die Flanken von Werkstück und Werkzeug mindestens theoretisch nur in einem Punkt berühren, schmiegen sich die Zähne der Globoidschnecke an die Flanken des Werkstücks an. Die Globoidschnecke entspricht also einem Formwerkzeug, das sich auf der Werkstückverzahnung abwälzt.

Das bekannte Werkzeug ist nicht so gestaltet, daß es im Tauchverfahren arbeiten kann, d. h. es muß auch hier ein Längsvorschub vorgesehen sein (DD 4 485).

Durch die Möglichkeit, nur im Tauchverfahren zu

fe5 arbeiten, bietet das erfindungsgemäße Werkzeug gegenüber dem Schleifen mit zylinderischer oder globoidischer Schnecke den Vorteil der kürzeren Bearbeitungszeit, da der Längsvorschub entfällt. Beson-

dcre vorteilhaft einsetzbar ist es für eine Feinbearbeitung von harten Zahnrädern nach einer evtL Vorbearbeitung durch Zahnradschaben oder ähnliche Verfahren.

Vom sogenannten Tauchschaben ist es bekannt, die s Breite von Werkzeug und Werkstück so aufeinander abzustimmen, daß beide miteinander ohne jeglichen Längsvorschub kämmen können und die Verzahnung des Werkstücks von einer Stirnseite bis zur anderen bearbeitet sr/ird. Beim Tauchschaben übersteigt aber der ι ο Achskreuzwinkel keinesfalls 15°, so daß das Abtragen von Werkstoff eine Folge des sogenannten Höhengleitens ist Beim erfindungsgemäßen Werkzeug dagegen ist das Abtragen von Werkstoff mehr dem aus dem größeren Achskreuzwinkel resultierenden größeren Längsgleiten zuzuschreiben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Eingriff eines hyperboloidisch oder globoidisch geformten Werkzeugs in die Verzahnung eines gerad- oder schrägverzahnten Werkstücks;

F i g. 2 schematisch in einer zu F i g. 1 rechtwinkeligen Ansicht ein hyperboloidisches Werkzeug im Zusammenwirken mit einem geradverzahnten Werkstück. Ein schrägverzahntes Werkstück würde nichts Wesentliches verändern;

F i g. 3 schematisch das Zusammenwirke! eines globoidischen Werkzeugs mit einem geradverzahnten Werkstück. Auch hier würde ein schrägverzahntes Werkstück nichts Entscheidendes ändern.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Werkzeug 1, das hyperboloidisch oder globoidisch geformt sein kann. Dieses Werkzeug ist auf einer schematisch dargestellten Werkzeugspindel 2 auswechselbar angebracht. Die Spannmittel und der Antrieb für die Werkzeug' pindel s> sind bekannt und daher nicht gezeichnet. Das Werkzeug steht in Eingriff mit einem gerad- oder schrägverzahnten Werkstück 3. Das Werkstück ist auf einer Werkstückspindel 4 auswechselbar eingespannt. Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, daß beide ■"> Spindeln angetrieben werden, daß also z. B. eine getriebliche Verbindung zwischen beiden Spindeln besteht, oder daß sie über eine sogenannte elektrische Welle miteinander verbunden sind. Es kann aber auch nur eine der Spindeln angetrieben sein, während die ■'> andere Spindel über die Verzahnung von Werkstück und Werkzeug mitgenommen wird.

Durch die oben erwähnte Formgebung des Werkstücks schmiegen sich die Flanken der Zähne 5 des Werkzeugs an die der Zähne 6 des Werkstücks an. w Dadurch ist es nach der Erkenntnis der Erfinder möglich, jedem Teil des Werkzeugs, z. B. in F i g. 1 dem linken Teil, einem Teil des Werkstücks z. B. dem unteren Teil, zuzuordnen. Dieses wird durch solch eine Anordnung von Werkzeug- und Werkstückspindel " erzielt, daß diese sich abweichend von den üblichen Schneckentrieben mit einem Winkel mit Abstand kreuzen, der kleiner ist als 90°, wobei die bei schneckenförmigen Werkzeugen übliche Abweichung vom rechten Winkel infolge der Zahnschräge von Werkstück und Werkzeug ohnehin vorausgesetzt wird. Das bedeutet, außer der wegen den genannten Zahnschrägen erforderlichen Achskreuzung werden die Achsen noch zusätzlich zueinander gekreuzt damit der wirksame Bereich der Werkzeugzähne von einer Stirnseite 7 des Werkstücks zur anderen Stirnseite 8 reicht, so daß ein Tauchvorschub, d. h. eine radiale Änderung des Abstands der Spindeln für die Bearbeitung ausreicht

Das Werkzeug kann aus einem Material sein, aus dem üblicherweise Schleifwerkzeuge oder Hon-Zahnräder bestehen. Es kann auch ein mit .Diamantkörnern belegter Metallkörper sein. Schließlich kann die Erfindung auch auf das Fräsen angewendet werden, wenn das Werkzeug aus einem geeigneten Material besteht und mit Spannuten versehen ist.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem hyperboloidisch geformten Werkzeug 9. Die Werkzeugspindel 2 ist gegenüber der Werkstückspindel 4 mit einem Achskreuzwinkel 10 geneigt, der einerseits größer ist a!s 30° um eine ausreichende Längsgleitung zu gewährleisten und der andererseits erheblich kleiner als 90° ist, damit das Werkstück in seiner ganzen Breite (von Stirnseite 7 bis Stirnseite 8) im Tauchverfahren bearbeitet werden kann. Die wirksame Breite des Werkzeugs ist mit den gestrichelten Linien 11, 12 angedeutet. Die Zähne des Werkzeugs verlaufen bei geradverzahnten Werkstücken entlang den erzeugenden Geraden 14 des Hyperboloids. Die Zahnflanken des Werkzeugs können auch in Längsrichtung so korrigiert sein, daß sich an dem Werkstück 3 eine Schrägverzahnung oder eine gewünschte Breitenballigkeit (Balligkeit in Längsrichtung der Zähne) ergibt.

F i g. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Werkzeug 13 globoidisch geformt ist und mit dem Werkstück 3 im Eingriff steht. Auch hier weicht der Kreuzungswinkel 10 von den für Globoidschnecken üblichen 90° so weit ab, daß das Werkstück in seiner ganzen Breite ohne Längsvorschub, d. h. ausschließlich mit Tauchvorschub radial zur Werkstüek- und Werkzeugspindel bearbeitet werden kann.

An der Erfindung ändert sich nichts Entscheidendes, wenn wie in den Beispielen F i g. 2 und 3 statt geradverzahnte Werkstücke schrägverzahnte Räder bearbeitet werden.

Für den Fall daß mit einem globoidisch geformten Werkzeug (Fig.3) breitenballige Zähne bearbeitet werden sollen, kann dem Werkstück relativ zum Werkzeug eine kleine Zusatzbewegung erteilt werden, z. B. dadurch, daß die Werkstückspindel in einer Ebene hin- und hergekippt wird, die rechtwinkelig auf der Bildebene der F i g. 3 liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rotierendes zahnradartiges Werkzeug zum Herstellen oder Bearbeiten, insbesondere Schleifen, der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Stirnrädern unter gekreuzten Achsen zwischen Werkzeug und Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß seine Zähne in Abhängigkeit des Achskreuzwinkels der größer ist als 35° aber kleiner als 90°, und in Abhängigkeit seiner axialen Abmessung von einer Stirnseite (7) des Werkstücks bis zur anderen Stirnseite (8) im Eingriff sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es hyperboloidisch geformt ist

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es globoidisch geformt ist