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GLOBOIDSOHNEOKENGETRIEBE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER
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GLOBOIDSCHNEKE Die Erfindung bezieht sich auf Zahradgetriebe, insbesondere
auf Globoidschneckengetriebe und Verfahren zur Herstellung der Globoidschne cken.
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Am vorteilhafresten kann die vorliegande Erfindung in Schneckengetrieben,
in kinematischen Gliedetketten von werkzeugmaschinen und in Teilvorrichtungen vetrwendet
werden, besonders aber dort, wo elne hohe Belastbarkeit, d.h. die Übertragung großer
Drehmomente bei verhältnismäßig geringen Abmessungen des Globoidschneckengetriebes,
erforderlich ist.
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Nicht weniger erfolgreich kann diese Erfindung in Vorrichtungs zur
Anwendung kommen, die elne hohe kinematische Genauigkeit ihrer Arbeit während eines
langen Zeitraumes erfordern, beispiels weise in dem Teil- und dem Supportgetriebe
einer nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Zahnradfräsmaschine.
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Bekannt sind ein klassisches und ein moditiziertes
Globoidschneckengetriebe,
bei denen die Windungsflanken der Globoidschnecke mit den Zahnflanken des Schneckenrades
lineare Kopplung haben.
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Das klessische Globoidschneckengetriebe <gekennzelchmet> ist
durch die Konstantz der Umfangsterlung der Globoidschneckenwindunge: Der Hauptmachteil
dieses Getriebes besteht in der begrenzten Eingriffsfläche infolge des Vorhandenseins
großer Unterschnitt -zonen an den Zahnflanken des Globoidrades die 80-90 der Länge
der Zahne erreichen. Deswagen beträgt die Abwalzzone der Zahnflanken das Globoidrades
des klassischen Globoidschnecken getriebes, die in unmittelbarem Kontakt mit den
Windungen der gen Schnecke steht, im Durchschmitt etwa 15% der jeweili/Zahnflanke
des Globoidrades, was die Belastbarkeit des klassischen globoid schneckengetriebes
begrenzt.
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Das modifizierte Globoidschneckengetriebe besitzt elne veränderliche
Umfangsteilung der Windungen der Globoidschnecke und als Folge davon eine größere
Abwälzzone an den Flanken der Badzähne gen die 30% der jeweili/ Zahnflanke das Globoidrades
erreicht. Das zeugt vom Vorhandensein einer Belastbarkeitsreserve des Globoiddurch
die schneckengetriebes/Vergrößerung der Abwalzzone aud Kosten der Unterschnittzonnen
der Zahnflanken das Globoidrades.
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Außerdam besitzt das modifizierte Globoidschneckengetriebe elne unzurelchend
stablle Ausgangsgeometrie der Zahnflanken des Globoldrades, weil belm Einlaufen
und getrieb dieses Getriebes die Kosten Abvälz zone am Badzahn auf/der Unterschnittzonnen
größer wird, wobei jedoch dieser Prozeß von einer negativen Erscheinung - der
Bildung
eines zyklischen Fehlers an den Flanken der windungen der Globoidschnecke - begleitet
wird, was das Getriebe vibrationaktiv macht und die kinematische Genauigkeit des
Antriebs beachtlich heran setzt.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Globoidschneckengetriebe ist,
daß die Schneckenwindungen beim Eingriff auf die Schneckenradzähne aufprallen, was
die kinematische Genauigkeit des Getriebes beeinträchtigt, weshalb man zur Verminderung
der Vibrationaktivität solcher Getriebe bei deren herstellung zusätzliche technologische
chung Operationen zwecs allmählicher Abfla/ der windung der Globoidschnecke an den
beiden Stirnseiten derselbenverwendet.
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Man muß auch beachten, daß die bekannten Verfahren zur Herstellung
modifizierter Globoidschneckengetriebe die Kenntnis der Große und des Charakters
der Modification des Globoidschneckengetriebes, die Anrwicklung spezieller Fertigungsmittel
und en eim Werkzeuge sowie Korrektur / Einrichten der Bearbeitungsmaschine erfordern,
was die Herstellung der Globoidschneckengetriebe beträchtlich erscwert.
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Auserdem ist der Prozeß der derstellung eines Globoidschnecker fräsers,
der zum Verzahnen von Globoidradern eingesetzt wird, sehr arbeitsintensiv und kostspielig.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten
Nachteile.
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Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunda gelegt, ein Globoidschneckengetriebe
mit einer solchern Konstruktion seines
Rades und seiner Globoidschenke
und ein solche Verfachren zu ihrer herstellung zu schaifen, die es gestatten, die
Belastbarkeit zu erhöhen und die Vibrationsaktivität des U boidschneckenbetriebes
zu vermindern sowie den Arbeitsaufwand bei dessen herstellung zu verringern, was
eine Senkung des Metallbedarfs für de Globoidgetriebe sowie eine Erhönung ihrer
Qualität, zuverlässigkeit und Betriebsdauer bei gleichzeitiger Vereinfachtung des
Herstellungsprozesses gewahrleistet.
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Dieses aufgabe wird in einem Globoidschenkengetriebe <gelost,>
bei dam die Flanken der Windungen der Globoidschenke und die Flanken der Zänne das
mit ihr im Eingrift gefindlichen Rades eine lineare kopplung miteinander haben erfindungsgemaß
dadurch <->, daß als Rad ein Schneckenstirnrad verwendet, wird und die Windungsflanken
der Globoidschenke derart <->, daß sie sich auf den Zahnflanken dieses Schneckenstirnrades
abwälzen <ausgeführt sind>, wodurch während des aufeinanderfolgenden Eingriffes
der Windungen der Globoidschenke mit den Zähnen des Schenkenstirnrades deren lineare
Kopplung auf der ganzen Flanke des jeweiligen Zahns des Schneckenrads erfolgt.
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Eine solche Lösung gestattet es, die Belastarbkeit des GLoboidschenkengetriebes
dank der Ausdehung der Abwälz zone auf jeweiligen die gesamte Flanke deS/Radzahns
zu erhöhen.
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Dank diesem Umstand vergrößert sich die Eingriffsfläche des Globoidschenckengetriebes
und verminden sich die spezifischen Drücke auf die dich abwälzenden Flanken der
Radzähne, erfindungsgemäße Globoidschneckengetriebe bei denselben Außnabmessungen
bedeutend
4-? (größere Drehmomente) gegenüber den bekannten/übertragen kann.
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Da außerdem die Zahnflanken des Schneckenstirnrades konkav gegenüber
der konvexen windungsflanke der Globoidschnecke in Richtung ihrer Schraubenlinks
sind und und keine Unterschnittzonen auf der ganzen Lange der Radzähne besitzen,
wird eine Senkung aer Vibrationsaktivität des Getriebes gewährleistet, die Stabilität
der geometrischen Formen der Flankan der Schneckenwindungen und der Flanken der
Radzähne erhöht sowie die Ursache der Bildung eines zyklischen Fehlers an der Schnecks
beim Dauerbetrieb das Getriebes beseitigt.
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Alles zusammen gewährleistet eine hohe kinematische Genauigkeit des
Getriebes.
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Zweckmäßigerweise ist die Länge der Zähne des Schneckenstirnrades
praktisch gleich dem Durchmasser der Lücke zwischen den Windungen im Rals der Globoidschnecke.
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Diese Lösung es gestattet, die Breite des Schneckenstirn rades ungefähr
um 30% zu vermindern sowie die Anzahl der gleichzeitig mit der Globoidschnecke im
Eingriff befindlichen Radzähne gegen über den bedankten Globoidschneckengetrieben
wesentlichen zu vergrößern, was die Belastbarkeit des Globoidschneckengetriebes
ebenfalls erhöht.
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Beim Verfahren zur Herstellung der Globoidschnecks eines Globoidschneckengetriebes
durch Abwälzen das Globoidschneckenrohlings und eines rotierenden Zerspanungswerkzeuges
(Abtragwerkzeugs) aufeinander mit anschließender Finishbearbeitung der Windungsflanken
der Globoidschnecke wird zweckmäßigerweise als rotlarendes Zerspanungswerkzeug ein
l-raser verwenuet, bei dem
die Schneidkanten der Zähne auf einer
Erzeugungsfläche angeordnet sind, die die Form der Zahnflanken das Schneckenstirnrades
des Globoidschneckengetriebes hat, wobei die Finishbearbeitung zweckmäßigerweise
mittels einer Honahle durchzuführen ist, daren Zahnflanken ebenfalls den Flanken
der Zähne des genannten Schneckenstirnrades entsprechen.
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Beim vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung einer Globoidschnecke
können alle technologischen Operationen zur Modifizierung zur Globoidschnecke entfallen,
weil die Erzeugungsfläche zur Herstellung der Schneckenwindungen den Flanken der
Zähne des Schneckenstirnrades entsprichet, die von Unterschnittzonen frei ist.
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lurch das nonan dar Flanken der Globoidschneckenwindungen konnen
Globoidschnecken von hoher Qualität hergestellt werden; die Flanken ihrer Windungen
haben ungefähr die zehnte bis zwölfte Raubsitzklasse.
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Die breite des Fräsers und der Honhale kann praktisch um einen Betrag,
der ausgehend von der Bedingung der Lokalisierung der Berührungsbahn (des Tragbildes)
in diesem Getriebe gewählt ist größer sein.
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Diese Lösung gestattet es, die Störanfälligkeit des Getriebes bei
seiner Herstellung und montage herabzusetzten.
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Nachstehend wird eine der möglichen Varianten der Erfindungs über
Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben; in den Zeichnungen zeigt;
Fig.
1 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht eines Gloim beidschneckengetriebes
gemaß der Erfindung (teilweise / Langsschnitt); Fig. 2 eine Ansicht des Schneckenrades
in Richtung des Pfeiles A von Fig. 1 (die Schnecke ist nicht mitdargestellt); Fig.
3 dasselbe wie Fig. 2 (die Flanken der Radzähne liegen in der Zeichenebene); Fig.
4 einen Abschnitt der Erzeugungsfläche eine Fräsers zum Schneiden der Windungen
der Globoidschnecke bzw. der hohnahle zur Finishbearbeitung derselben.
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Das Globoidschneckangetriebe enthält eine Globoidschnecke 1 (Fig.
1), die mit einem Rad 2 im Eingriff steht. Hierbei haben die Flanken 3 der Windungen
der Globoidschnecke 1 und die Flanken 4 (Fig. 2) der Zähne 5 des Rades 2 eine lineare
Kopplung miteinander.
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Gemäß der Erfindung ist als Rad 2 ein Schntickenstirnrad verwendet,
und die Flanken 3 der Windungen der Globoidschnecke 1 wälzen sich auf (der Flanken
4 der Zähne 5 dieses Schneckenstirnrades 2 ab.
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Die flanken 4 der Lehne 5 des Schneckenstirnrades 2 sind konkav in
Richtung der Schraubenlinie der Windungen der Schnecke 1 und auf der ganzen Länge
L des Zahne 5 frei von Unterschnittzonen.
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Infolgedessen kommt während des aufeinanderfolgenden Eingriff der
Windungen der Schnecke 1 mit den Zähnen 5 des Schneckenstirnrades 2 deren linears
Kopplung auf der ganzen Flanke 4 des jeweiligen Zahne 5 des Rades 2 zustande.
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Die Windung der Globoidschnecke 1 nimmt allmählich in ihrer hin Höhe
h und Dicke S vom Halse 6 zu den Stirnseiten ab.
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Dadurch kann die Vibration wahrend der Neukopplung am Eingang "B"
und Ausgang "C" der Windungen der Globoidschnecke 1 mit den Zähnen 5 des Zahnrades
2 beseitigt werden.
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Die Länge L der Zähne 5 das Zahnrades 2 ist erfindungsgemäß dem Durchmesser
"d" der Lücke 7 im Hais 6 der Schnecke a praktisch gleich.
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Die Arbeit des Globoidschneckengetriebes besteht in folgenden.
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Beim Einschalten eines Antriebs (nicht abgebildet) zur Drehung der
Schnecke 1 mit der Winkelgeschwindigkeit W1 tritt der Eingang "B" der Windung der
Schnecke 1 an der linken (Fig. 1) Flan ka 3 mit dem Ausgang E des Zahns 5 des Bades
2 längs der Linie 8 (Fig. 3) in Kontakt.
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Danach treten nacheinander die nacnstfolgenden Zähne 5 des Rades
2 mit den Windungen der Schnecke 1 länge den Kontaktlinien 8a, 8b, 8c usw. in Eingriff,
wodurch eine lineare Kopplung der Windungen der Globoidschnecke 1 mit den Zähnen
5 des Schneckenstirnjeweiligen rades 2 auf der ganzen Flanke 4 des/vahns 5 dieses
Rades 2 zustandekommt.
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Dadurch vergrößert sich die Gesamtlänge der Kontakt linien 8- 8c
zwischen den Flanken 3 der Windungen der Schnecke 1 und der Flanken 4 der Zähne
5 der Rades 2, die jeweilige zzur gleichen Zeit im Eingriff sind, was spezifische
Drücke vermindert und folglich die Belastgegenüber bekannten Getrieben mit barkeit
des Globoidschneckengetriebes gege@@@ mit denselben Außenabmessung
gen
erhöht.
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Der Prozes der Herstellung eines Globoidschneckengetriebes gemäß
der Erfindung steht die Herstellung einer Globoidschnecke 1 eines und/ Schneckenstirnrades
2 vor.
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Das Herstellungsverfahren für die Windungen der Globoidschnecke 1
besteht im Amwählzen eines Schneckenrohlings und eines rotierenden Zerspanungswerkzeuges
(Abtragwerkzeuges) aufeinander mit anschließender Finishbearbeitung der Flanken
3 der Windungen der Schnecke 1.
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Erfindungsgemäß wird als Zerspanungswerkzeug ein Fräßer verwendet,
bei dem die Schneidkanten seiner känne, welche die Flanken 3 der Windungen der zu
bearbeitenden Globoidschnecke 1 profilieren, auf einer Erzeugungsfläche 9 angeordnet
sind, die als form der flanken 4 der Zähne 5 des s Schneckenstirnrades 2 besitzt.
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Die Herstellung der Globoidschnecke 1 mittels des vorstehend beschriebenen
Fräsers zeichnet sich durch hohe Produktivität aus.
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Die Finishbearbeitung der Flanken 3 der Windungen der Globoid schnecke
1 wird mittels einer Honahle vorgenommen, deren Zahnflanken den Flanken 4 der Zähne
5 des Schneckenstirnrades 2 des Globoidschneckangetriebes entsprechen, Gemäß der
Erfindung wird die Breite (K + #) (Fig. 4) des Fräsers und der Honhale um einen
Betrag "#" größer als die Breite "K" des Schneckenstirnrades 2 ausgeführt, der ausgehand
von der Bedingung der Lokalisierung der Berührungsfläche des Tragbildes im Getriebe
gewählt wird.
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Hierbei ist die Honhale zweckmäßigerweise aus einem Schleif mittel
mit
Vulkanitbinder auszuführen.
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Derartige Honhalen sind einfach in der Herstellung und gestatten
es, Globoidschnecken mit hoher Genauigkeit und Bearbeitungsgüte der Flanken ihrer
Windungen herzustellen.
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Das Schneckenstirnrad des Globoidschneckengetriebes kann nach einem
beliebigen bekanni;en Verfahren hergestellt sein, weshalb die Verwandung solcher
Räder in Globoidschneckengetrieben die Herstellungskosten stark herabsetzt.
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Besonders vorteilhaft ist die /der vorgeschlagenen Globoiddurch getriebe
dort Herstellung zuführen, wo/die Großserienfertigung von Schnecken stirnradgetriebes
im Gang ist, weil in diesem Fall lediglich zusätzlich die Fertigung der Globoidschnecken
bereits erforderlich ist.
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Die Herstellung der Schneckenstirnräder bleibt dabei wie früher.
Hierbei wird die Breite des Zahn- kranzes der Schneckenstirnräder die aus teuren
Zinnbrenzen gefertigt werden, etwa um 30% verringert, und die Belastbarkeit der
Globoidschneckengetriebe um ein Vielfaches steigt.