DE2658830C3 - Verfahren zum Feinbearbeiten, insbesondere Schaben von Zahnrädern - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tangential vorschoben ein Tiefenvorschub eingeschaltet ist

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wie: es im Oberbegriff des Hauptanspruches beschrieben ist.

Es sind derartige Verfahren insbesondere für das Zahnradschaben bekannt, bei denen das Werkzeug dem Werkstück schrittweise im Sinne einer Achsabstandsiinderung genähert wird, wobei Pausen eingefügt sind, während denen ein Tangentialvorschub parallel :cur Werkstückachse (Parallelschaben) oder quer dazu (Diagonal- oder Querschaben) ausgeführt wird. Diese Schabverfahren sind verhältnismäßig langsam.

Es ist auch ein mit »Tauchschaben« bezeichnetes Verfahren bekannt, bei dem Werkstück und Werkzeug ausschließlich in Richtung der Normalen genähert werden, die den Achsen von Werkstück und Werkzeug gemeinsam ist, d.h. bei dem nur ein Tauchvorschub ausgeführt wird. Das Werkzeug ist hierbei mit einem hyperboloidischen oder ähnlichen Wälzkörper ausgestattet damit die Zahnflanken auf der ganzen Breite anliegen. (Das Hyperboloid wird erzeugt, indem die Flanken der Werkzeugzähne hohlballig geschliffen werden.) Außerdem sind die Schneidkanten auf den einzelnen Zähnen des Werkzeugs gegeneinander versetzt, damit alle Werkstück-Flankenteile bearbeitet werden. Dieses Verfahren ist schnell und für verhältnismäßig schmäle Zähnräder sehr genau. Mit zunehmender Breite der Werkstücke entstehen jedoch Eingriffswinkel (Grundkreis) — Abweichungen je weiter der Ort der Bearbeitung vom Achskreuzpunkt entfernt ist. Das heißt, in der Nähe des Achskreuzpunktes ergeben sich genaue Flanken und mit zunehmender Entfernung davon ergeben sich im wachsenden Maße Profilwinkülabweichungen (auch Verschränkung genannt).

Es ist ferner ein Schabverfahren bekannt, bei dem der Vorschub ausschließlich in einer Ebene verläuft, die rechtwinklig zur gemeinsamen Normalen von Werkstück- und Werkzeugachse liegt Der Vorschub ist in dieser Ebene rechtwinklig zur Werkstückachse oder Werkzeugachse oder in einem Zwischenwinkel gerichtet Bei diesem Verfahren wird der Achskreuzpunkt über die gesamte Werkstückzabnbreite verschoben. Profilwinkel-Abweichungen in den verschiedenen Stirnschnitten sind nicht oder kaum vorhanden. Nachteilig ist jedoch, ein langer Vorschubweg des Werkstücks relativ zum Werkzeug von Beginn des Arbeitsvorgangs bis zur Werkzeugmitte, d. h. kleinsten Achsabstand und damit eine verhältnismäßig lange Arbeitszeit Außerdem f-önnen sich Schwierigkeiten beim Anlaufweg ergeben, weil es dort zu Zerschneidungen kommen kann.

Besondere Schwierigkeiten bereiteten bisher kleine Werkstücke z. B. mit 30 mm Durchmesser und kleiner. Es ist auch bereits eine Maschine zum Schaben

Μ und/oder Profilrollen von Zahnrädern mit einem rotierenden, verzahnten Werkzeug bekannt geworden, die eine Vorrichtung zum Bewirken einer gegenseitigen Relativbewegung der Rotationsachsen des Werkzeugs und des Werkstücks aufweist wobei über diese Vorrichtung mindestens zwei orthogonale Bewegungen erzeugbar sind. Für jede Bewegung ist ein Motor vorgesehen, der wi-t der Antriebsmotor für die Rotationsbewegung des Werkzeugs, einen eigenen, mit einem Sollgröße-Generator verbundenen elektroni-

JO sehen Regelkreis aufweist Mit dieser Maschine können die Schnittbedingungen beim Zahnradschaben auf verhältnismäßig einfache Weise erforscht werden. Aus der Vorveröffentlichung ist aber nicht zu entnehmen, wie zum Erfüllen höchster Genauigkeitsansprüche in

*"> der gezielt Massenfertigung vorgegangen werden soll (DE-OS 26 04 281).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die angegebenen Nachteile der eingangs beschrieh-snen Verfahren

*o vermieden werden, d. h. bei dem die Profilwinkelabweichungen und das Zerschneiden der Verzahnung beim Feinbearbeiten vermieden wird und das befriedigend schnell ist
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Das Verfahren nach der Erfindung wird durch eine Ausgestaltung mit dem Merkmal nach Anspruch 2 für eine größere Gesamtspanabnahme geeigneter gemacht.

^w Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen erläutert die mit den F i g. 1 bis 5 dargestellt sind.

F i g. 1 zeigt schematisch ein Werkstück-Schabradpaar von der Seite;

F i g. 2 zeigt das Werkstück-Schabradpaar der F i g. 1

von oben;

F i g. 3 zeigt schematisch einen Zahn eines Schabrades;

Fig.4 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Verfahrensablauf nach der Erfindung;

F i g. 5 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine aus einem Werkstück W und einem Schabrad T bestehende Paarung. In diesem Beispiel ist das Werkstück schrägverzahnt und das

^Μ Werkzeug geradverzahnt. Es kann aber auch jede andere Kombination gewählt werden. Das Werkzeug ist mit Nuten 1 versehen, Werkstück und Werkzeug wälzen aufeinander ab, wobei sich die Achsen der Werkstück-

spindel 2 und der Werkzeugspindel 3 im Abstand kreuzen. Die auf den Achsen beider Spindeln rechtwinklig stehende gemeinsame Normale ist mit 4 bezeichnet, sie verbindet die beiden Achsen im Achskreuzpunkt 5. Die Späne werden von den durch die Nuten 1 gebildeten Schneidkanten infolge der auf der Achskreuzung beruhenden Längsgleitung abgenommen.

Die Maschine, auf der dieses Schabverfahren durchgeführt wird, kann einen Tiefenvorschub (Pfeil 6) im Sinne einer Veränderung des Achsabstands von Werkstück- und Werkzeugspindel ausführen. Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen für einen Tangentialvorschub (Pfeil 7) der in einer Ebene vor sich geht, die rechtwinklig zur gemeinsamen Normalen liegt Der Tangentialvorschub kann in dieser Ebene eine beliebige Richtung haben (Pfeile 7a bis 7b). Vorzuziehen ist allerdings ein Tangentialvorschub 7 der annähernd rechtwinklig zur Achse der Werkstückspindel oder Werkzeugspindel gerichtet ist oder einen Zwischenwert dazu bildet Maschinen zum Zahnradschaben sind bekannt, so daß die Einrichtungen für die Schabraddrehung für die genannten Vorschübe und zum Tr igen von Werkstück und Schabrad nicht beschrieben zu werden brauchen.

Die Flanken 8 des Schabrades sind in Längsrichtung hohl geschliffen, so daß das Werkstück von dem Werkzeug etwa hyperboloidisch umgriffen wird. Eine derartige Hohlbatligkeit ist beim Zahnradschaben an sich bekannt und zwar vom reinen Tauchschaben her, verhältnismäßig große Hohlballigkeit und vom sögenannten Underpass-Schaben (Querschaben) her, geringere Hohlballigkeit Der genaue Wert der Hohlballigkeit hängt vom sogenannten Diagonalwinkel ab, d. h. von dem Winkel zwischen Achse der Werkstückspindel und Richtung des Tangentialvorschubs. Er liegt etwa J5 zwischen der Hohlballigkeit des Tauchschabens und Underpass-Schabens, ist durch Versuche feststellbar oder ergibt sich auch aus der Werkstattserfahrung. Allerdings kann durch verschieden große Tangentialbewegungen die Hohlballigkeit in Grenzen angepaßt werden, da der Achskreuzpunkt mehr oder weniger weit verschoben wird.

Damit alle Flankenteile des Werkstücks geschabt werden, ist es meist erforderlich, daß die Nuten 1 auf den einzelnen Zähnen gegeneinander versetzt sind, wie es in -»5 F i g. 2 angedeutet ist; wenn ein steiler Diagonalwinkel verwendet wird, was vorzuziehen ist, ist die Versetzung unentbehrlich.

F i g. 4 zeigt schematisch einen Arbeitsablauf nach der Erfindung und zwar ist der Weg des Achskreuzpunktes w 5 von einer Seite aus gesehen, wobei zu beachten ist, daß der Tangei/tialvorschub im Raum liegt In der Zeichenebene liegen also zwei Bewegungskomponenten, während die dritte Komponente (Koordinate) rechtwinklig zur Zeichenebene liegt. Die gemeinsame '>"> Normale auf Mitte der Werkstückbreite ist mit einer strichpunktierten Linie 4 markiert. Das Werkstück W und das Schabrad Tsind bei diesem und dem folgenden Schaubild nicht gezeichnet, zum Verständnis können die F i g. 1 und insbesondere 2 hinzugezogen werden. Der M) Arbeitsvorgang beginnt im Anfangspunkt 50 bei einem Eingriff von Werkstück und Werkzeug mit Flankenspiel in der Verzahnung in der gemeinsamen Normalen und zwar liegt die gemeinsame Normale 4 bzw. der Achskreuzpunkt 5 (F i g, 2), wie gesagt, auf der Mitte der Werkstückbreite, Das Werkstöck wird relativ zum Werkzeug mit einem Eil-Tiefenvorschub zugestellt bis zum spielfreien Eingriff in Punkt 51, Der Tiefenvorschub wird dann fortgesetzt bis Punkt 52, Hier verharrt der Vorschub eine vorbestimmte Zeit Die Drehrichtung des Schabrades wird gewechselt (Pfeil 53, Pfeil 54). Der Vorschub wird mit Tiefenvorschub fortgesetzt bis Punkt 55. Hier wird der Tiefenvorschub abgeschaltet und ein Tangentialvorschub eingeschaltet, der in einer zur gemeinsamen Normalen rechtwinkligen Ebene und in einer diagonalen Richtung 7 verläuft Während dieses Tangentialvorschubs verläuft der Achskreuzpunkt 5 (F i g. 2) von Mitte Werkstück zu einer Stirnseite oder bis kurz davor. Ist der Achskreuzpunkt dort angelangt (Punkt 56) wird er abgeschaltet und ein Tiefenvorschub eingeschaltet Ist die gewünschte Zahndicke des Werkstücks im wesentlich erreicht wird der Tiefenvorschub in Punkt 57 abgeschaltet und ein Tangentialrückhub eingeschaltet wobei der Achsk'uizpunkt sich auf die andere Stirnseite des Werkstücks hin bewegt Ist der Achskreuzpunkt auf Mitte Werkstück angelangt oder bereits davor, wird zweckmäßigerweise die Drehrichtung des Werkzeugs bzw. Werkstücks nochmals gewechselt, wobei der Tangentialvorschub verharrt Der Tangentialvorschub läuft dann weiter, bis der Achskreuzpunkt über der anderen Stirnseite des Werkstücks steht oder kurz davor. In diesem Punkt 58 wird der Tangentialrückhub abgeschaltet. Hier wird jetzt eine derartige Kombination aus Tiefenrückhub und Tangentialvorschub eingeschaltet daß das Werkstück realtiv zum Werkzeug auf den Ausgangspunkt 50 zurückläuft Bei hohen Qualitätsanforderungen wird zunächst ein langsamer Tiefenrückhub eingeschaltet, so daß die in Maschine, Vorrichtung, Werkzeug und Werkstück gespeicherten elastischen Verformungen Zeit Finden, sich zu lösen. Dieser Entspannungsrückhub verläuft bis 59, wo auf Eilrückhub umgeschaltet wurden kann, womit der Ausgangspunkt 50 angefahren wird.

Fig.5 zeigt eine Variante zum Verfahren nach F i g. 4. Der Tangentialrückhub verläuft von Punkt 57 bis 58, also von Stirnseite zu Stirnseite des Werkstücks ohne Aufenthalt und ohne Drehrichtungswechsel. In Punkt 58 wird ein reiner Tiefenrückhub eingeschaltet zum Auslösen der eben beschriebenen elastischen Spannungen und zwar bis Punkt 61. Hier beginnt ein Tangentialvorschub bis zum Ausgangspunkt des Achskreuzpunktes auf der Werkstückzahnflanke (Punkt 62), wo der Rücktiefenvorschub bis zum Ausgangspunkt des Verfahrens fortgesetzt wird.

Der Tiefenvorschub von 56 nach 57 kann je nach Bearbeitungsaufgabe auf Null vermindert werden. Auch brauch* der Tiefenvorschub nicht zu beginnen (Punkt 50), wenn der Achskreuzpunkt auf Mitte Werkstückbreite steht, sondern er kann auch an jeder anderen Stelle beginnen, wie mit den Pfeilen 63, 64 in F i g. 5 angedeutet ist.

Am Ende des Entspannungsrückhubes bzw. am Ende des daran anschlieEenden letzten Tangentialrückhubes kann der Vorschub eine vorbestimmbare Zeit verharren, um das Werkstück vollständig auszuschaben und Markierungen auf der Werkstückzahnflanko zu vermeiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern mit einem zahnradförmigen Werkzeug unter gekreuzten Achsen von Werkzeug und Werkstück, insbesondere zum Zahnradschaben, mit einem Tangentialvorschub des Werkzeugs relativ zum Werkstück in einer wählbaren Richtung und in einer Ebene, zu der bei kleinstem Achsabstand zwischen Werkstück und Werkzeug deren Achsen parallel liegen und mit einem Tiefenvorschub sowie Rückhub, und mit Wechseln der Drehrichtung des Werkstücks bzw. Werkzeugs, gekennzeichnet durch den Ablauf der Verfahrensschritte

a) Tiefenvorschub,

b) Unterbrechen des Tiefenvorschubs und Wechseln der Drehrichtung des Werkstücks bzw. Werkzeugs,

c) Fortsetzen des Tiefenvorschubs,

d) Tangeniiaivorschub bis der Achskreuzpunkt im wesentlichen an einer Stirnseite des Werkstücks (W) angelangt ist,

e) Tangentialvorschub bis der Achskreuzpunki: im wesentlichen an der anderen Stirnseite des Werkstücks angelangt ist,

Q Rückhub auf den Ausgangspunkt des Tiefenvorschubs.