DE276936C - - Google Patents
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- DE276936C DE276936C DENDAT276936D DE276936DA DE276936C DE 276936 C DE276936 C DE 276936C DE NDAT276936 D DENDAT276936 D DE NDAT276936D DE 276936D A DE276936D A DE 276936DA DE 276936 C DE276936 C DE 276936C
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
- B23F5/20—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by milling
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- JV* 276936 -KLASSE 49«. GRUPPE
MAX MAAG in ZURICH.
imd Schraubenrädern.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Januar 1912 ab.
Auf den bekannten,.nach dem sogenannten.. Abwälzverfahren arbeitenden Fräs-, Hebel- und
Schleifmaschinen -zur Herstellung von Evolventen-Verzahnungen,
bei denen die gegenseifige Abwälzbewegung zwischen dem zu bearbeitenden Rad und der erzeugenden Schneidkante
dadurch hervorgebracht wird, daß ein mit dem Rad fest verbundener Rollbogen R
auf einem Lineal L (Fig. i) abzurollen gezwungeri
wird, erhält man bekanntlich nur in den Fällen theoretisch richtige Evolventen-Profile,
in denen der Halbmesser des RoIlbogens genau gleich groß ist wie der HaIbmesse-r
des jeweiligen, sich aus der Rechnung ergebenden, erzeugenden Wälzkreises.. Da aber
einerseits der Wälzkreis je nach Zähnezahl, Teilung und Eingriffswinkel des zu bearbeitenden
Rades jede beliebige Größe annehmen kann, andererseits aber nur eine beschränkte
Anzahl Rollbogen von abgestufter Größe zur. Verfügung stehen, so ist man im allgemeinen
gezwungen, Rollbogen anzuwenden, deren Halbmesser größer oder kleiner sind als die Halbmesser
der berechneten Wälzkreise. Man geht dabei in der Weise vor, daß man den Mittelpunkt
des Rollbogens so weit verschiebt, bis
der Rollbogen das Lineal L in dem Punkt S berührt, in dein der berechnete richtige Wälzkreis
es berühren , würde. Die Abwicklung,
■to zwischen dem Rad und der Zahnstange (letztere ist in der Zeichnung durch das Werkzeug
H _ vom Schneidkantenwinkel φ angedeutet) geschieht alsdann auf einem zum Wälzkreis
W um den Betrag χ exzentrischen Kreis Wx.. Anstatt der zum regelrechten
Grundkreis (r gehörigen Evolvente E wird daher die Evolvente Ex. zum Grundkreis Gx
erzeugt, der dem nur angenähert richtigen Wälzkreise Wx entspricht. Die Evolvente Ex
stimmt aber nur im Punkte S mit der Evolvente
E überein, während alle innerhalb oder außerhalb des Wälzkreises liegenden Punkte
der Kurve Ex von der Evolvente E abweichen, und zwar um so mehr, je größer der
Unterschied der Halbmesser des verwendeten ^S
Rollbogens und des berechneten Wälzkreises ist. In bezug auf den zum regelrechten Wälzkreis W' gehörigen Gnindkreis G ist Ex natürlich
keine Evolvente und ebensowenig eine regelrechte Verzähnungskurve, und kann daher
weder mit auf gleiche Weise erzengten noch mit richtigen Evolventenproiilen eines
beliebigen Gegenrades gleicher Teilung regelrecht zusammenlaufen. Es ist aber bekannt,
daß bereits verschwindend kleine Abweichungen von Zahnprofilen von der theoretisch richtigen
Form bei größeren Umfangsgeschwindigkeiten zusammenlaufender Räder schon ganz bedeutende
Beschleunigungen und Verzögerungen^ im Laufe der getriebenen Räder herbeiführen,
welche sich durch Unruhigen und lärmenden Gang bemerkbar machen.
Die Erfindung ermöglicht es nun, auch auf Maschinen, die nach dem beschriebenen Verfahren arbeiten; theoretisch richtige Evöl-
venten-Verzahnungen zu erzeugen, ohne daß es nötig ist, die Rollbogen aus dem Mittel zu
verschieben oder, wie man vermuten könnte,
(2. Auflage, ausgegeben am io. Juni
ihre Zahl zu erhöhen. Nach der Erfindung
wird vielmehr der Wälzkreis in jedem Falle mit einem vorhandenen Rollbogen in Übereinstimmung
gebracht, und zwar geschieht dies durch eine entsprechende Veränderung des Schneidkantemvinkels des erzeugenden
Werkzeuges.
Hierbei wird eine bestimmte, weiter unten näher zu erläuternde Eigenschaft der Evolvente
benutzt, die bereits bei der Zahnradfabrikation,
aber in unvollkommenerer Weise benutzt worden ist. Während bei der Erfindung
Evolvente und Wälzkreis bzw. Rollbogen als gegeben angesehen weiden und
nach ihnen der Neigungswinkel der Schneidkante des zahnstangenförmigen Werkzeuges
eingestellt wird, wurden bei dei bekannten Maschine Evolvente und Schneidkantenwinkel
als gegeben angesehen und der Wälzkreisdurchmesser nach ihnen eingestellt. Außer
diesem 'prinzipiellen Unterschied waren aber bei der bekannten Maschine komplizierte
Wechselrädermechanismen nötig, die niemals eine genaue Verzahnung ergeben können.
Im folgenden soll nun die Erfindung beschrieben werden. ,
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist es nämlich
möglich, die dem Grundkreis G angehörige Evolvente E sowohl dadurch zu erzeugen,
daß die Gerade T1 mit der (mit ihr fest verbunden
gedachten) Schneidkante H1 des Werkzeuges I auf dem Wälzkreis W1 als auch dadurch,
daß die Gerade T2 mit der (mit ihr
ebenfalls fest verbunden gedachten) Schneidkante H2 des Werkzeuges II auf dem Wälzkreis
PF2 gewälzt wird, wie aus folgender Überlegung hervorgeht:
Die Wälzbewegung der Geraden T1 auf dem
Wälzkreise PF1 kann bekanntlich ersetzt werden
durch eine Drehung des Kreises W1 um seinen Mittelpunkt M und eine gleichzeitige
Verschiebung der Geraden T1 in ihrer Richtung, mit einer , Geschwindigkeit, welche in
jedem Moment gleich groß und gleich gerichtet ist wie die Umfangsgeschwindigkeit
des Wälzkreises W1 im Punkte S1. Dies sind
aber genau die kinematischen Bedingungen für das Zusammenarbeiten einer Zahnstange,
angedeutet durch die 'Schneidkante H1 und
die Teillinie T1, mit eiriem Zahnrad vom Teilkreis
PF1. Dieses Zusammenarbeiten von Zahnstange
und Zahnrad wird bei dem Abwälz-' verfahren in bekannter Weise dazu benutzt,
um die Zahnprofile an einem zu bearbeitenden Rade zu erzeugen, und zwar erzeugt die geradlinige
Schneidkante H1 die Evolvente £ zu demjenigen Kreise G, zu dem die im
Punkte S1 auf die Schneidkante H1 gezogene
Normale W1 die Tangente ist. Dabei ist H1
selbstverständlich Tangente an die erzeugte Evolvente.
Wird nun die Schneidkante H2 cinos Werkzeuges
II tangential an einen beliebigen· Punki»
z., B. S8, der Evolvente E' gelegt uiid durch
diesen. Punkt ein Kreis W3 sowie die Tan- fts
gente T2 dazu gezogen, so sind damit wieder die kinematischen Bedingungen für das Zusammenarbeiten
einer Zahnstange, angedeutet durch die geradlinige Schneidkante H2 und
die Teillinie T2, mit einem Rad vom Teil-/
kreis PF2 geschaffen, und durch die Drehung des Rades um M und die der Umfangsgeschwindigkeit des Kreises PF2 entsprechende
Verschiebung der Schneidkante H2 in der Richtung von T., wird wieder die Evolvente
zu demjenigen Kreise erzeugt, an dem die in S., gezogene Normale n2 auf H2 Tangente ist.
Weil aber H2 tangential zu der Evolvente E
gelegt wurde, so ist ihre Normale n2 in S2
eine Evolventennormale und als solche wieder eine Tangente an den Grundkreis G der Evolvente
E, da bekanntlich sämtliche Normalen einer Evolvente Tangenten an den Grundkreis
derselben sind. Da ferner jeder Kreis nur' eine Evolvente hat bzw. weil sämtliche Evqlventen
eines Kreises kongruent sind, so leuchtet es ein, daß sowohl durch Abwälzung von 7',
auf PFj, wobei H1 mit T1 fest verbunden gedacht
ist, als auch durch Abwälzung von 72 auf Wt, wobei H2 mit T2 gleichfalls fest verbunden
gedacht wird, die gleiche Evolvente,/-' zum Grundkreis G erzeugt wird, so daß ganz
allgemein zur Kennzeichnung der »Erfindung
gesagt wefden kann: Jede Kreisevolvente kann mittels beliebig großer Wälzkreise erzeugt werden,
wenn die Schneidkante des erzeugenden Werkzeuges tangential an die Evolvente gelegt
wird in dem Punkte, in welchem der jeweilig verwendete Wälzkreis die Evolvente
schneidet, und diese Schneidkante macht die too Bewegung der mit ihr fest verbunden gedachten
Tangente an den Wälzkreis in dessen Schnittpunkt mit der Evolvente mit, wenn diese Tangeute auf dem Wälzkreis gewälzt
wird.
Wie ersichtlich, kommt es also beim Arbeiten mit beliebigen Wälzkreisen darauf an, die
Schneidkante des erzeugenden Werkzeuges tangential an die zu erzeugende Evolvente zu
legen, und1 zwar in dem Punkte, in welchem no
der jeweils verwendete Wälzkreis [W1 oder PF2)
die Evolvente schneidet. Da es praktisch aber gleichgültig ist, an welchem Punkte des
Radumfanges die Evolvente begonnen wird, so läßt sich die Aufgabe darauf zurückführen,
den Neigungswinkel 90 — qi, bzw. 90 ·- φ2 der
Schneidkante bzw. der Evolvente zu bestimmen, den diese mit der Zahnstangenteillinie T1
bzw. T2 einschließt oder aber den Schneidkanten
winkel φν bzw. q>2, den die Schneidkante
H1 bzw. H2 mit der Normalen MS1
bzw. MS2 von M auf die Teillinie T1 bzw. T2
einschließt. Dies geschieht sehr einfach aus den aus Fig. 2 ersichtlichen Beziehungen zwischen
dein Schneidkantenwinkcl <;>, bzw.'
<j>a>. dem Halbmesser rA bzw. r„ des jeweils ver-S
wendeten Wälzkreises IK, bzw. TF2 und dein
Halbmesser ra des Grundkreises G der Evolvente
E'
und
cos φ, = ——-
>'
>'
COS φ2 ■=--
oder allgemein
cos <px=-
worin yx den Schneidkautenwinkel bedeutet,
der dem beliebigen Wälzkreis vom Halbmesser rx entspricht.
2ö Die Abhängigkeit von φ^ und rx kann auch
geschrieben werden:
. COS φν ' · .
Diese Beziehung sagt aus, daß durch beliebige Veränderung des Schneidkantenwinkels beliebig
große Wälzkreise verwendbar gemacht werden können, also auch immer solche, deren Halbmesser gleich groß sind wie die Halbmesser
vorhandener Rollbogen. Bei entsprechender Wahl des Schneidkantenwinkels des Werkzeuges
kann die Abwälzung zwischen Rollbogen und Lineal also immer auf einem genau
richtigen Wälzkreise erfolgen und ergibt stets theoretisch richtige Evolventen zu dem dem
regelrechten Wälzkreise und dem Schneidkantenwinkel entsprechenden Grundkreise.
Wenn, wie es bisher bei der Bearbeitung von zusammenlaufenden Rädern nach dem
Abwälz verfahren als allgemein gültiges Gesetz galt, der Schheidkantenwinkel des erzeugenden
Werkzeuges unveränderlich ist, so ist auch
das Verhältnis
COS <J
unveränderlich. Wenn
ferner r0 bzw. Ii0 die Halbmesser der Evolventen
- Grundkreise eines bestimmten Räderpaares bedeuten, so sind nach bekannten Verzahnungsgesetzen
solche Kreise beim Lauf der betreffenden Räder stets Kreise gleicher Umfangsgeschwindigkeit.
Aus den Beziehungen
cos φ
und
folgt dann, daß auch die Wälzkreise zusammenlaufender Räder von den Halbmessern r bzw. R
Kreise gleicher Umfangsgeschwindigkeit sind, da Kreise gleicher Umfangsgeschwindigkeit auch
dann noch unter sich gleiche Umfangsgeschwindigkeii besitzen, wenn ihre Halbmesser mit einem
beliebigen Faktor I in unserem Fall —j mul- ,
ti'plizÄert werden. Bei dem gekennzeichneten
neuen Verfahren kann nun aber jede Evolvente, also auch jedes Evolventenpaar einer
regelrechten Verzahnung, mittels beliebig großer Wälzkreise erzeugt werden. Dabei können die
Verhältnisse
T T
und
COS ψχ
COS Cfy
(worin φχ irgendeinen Schncidkantenwinkel
bedeutet, unter dem das eine, und yY irgendeinen
Schheidkantenwinkel, unter dem das andere Rad eines Räderpaares erzeugt wird)
ganz. beliebige Werte annehmen, so daß die
Halbmesser
COS φχ
'Ry =·
COS'qiy
der betreffenden Wälzkreisc nicht mehr Kreisen gleicher Umfangsgeschwindigkeit angehören, ■
trotzdem selbstredend auch bei dieser Verzahnung die Grundkreise mit den Halb-
messern r„ und R0 gleiche Umfangsgeschwindigkeit haben, da ra und R0 in diesem Falle
mit voneinander ganz unabhängigen und verschieden großen Faktoren
ι . ■ ι
bzw.
COS <fx COS cpy
multipliziert sind.
Der Unterschied zwischen dem alten Abwälzverfahren
und dem neuen gemäß vorliegender Erfindung läßt sich also auch auf
folgende Weise ausdrücken:
Bei der Erzeugung der· Verzahnung für zusammenlaufende
Räder mittels unveränderlichen Schneidkanten Winkels müssen die Wälzkreise
stets Kreise gleicher Umfangsgeschwindigkeit sein, während zur Herstellung der
gleichen Verzahnung mittels veränderlichen
Schneidkantenwinkels beliebig große Wälzkreise benuzt werden können, welche beim Lauf der
betreffenden Räder nicht Kreise gleicher Umfangsgeschwindigkeit sein würden.
Es leuchtet nun ein, daß es nach dem gekennzeichneten neuen Verfahren auch auf mit
Rollbogen arbeitenden Maschinen ohne weiteres möglich ist, theoretisch richtige Evolventen-Verzahnungen
für ganz beliebige Teilungen und Eingriffswinkel mittels einer beschränkten
Anzahl von Rollbogen herzustellen, indem trotz der ganz beliebig großen Grundkreise
solcher Verzahnungen die Wälzkreise durch entsprechende Veränderung des erzeu-
genden Schneidkantenwinkels ganz nach Bedarf gewählt werden können.
Ebenso ist es klar, daß das- Verfahren auch
auf Maschinen anwendbar ist, bei denen die Wälzkreise nicht durch Rollbogen verkörpert,
sondern vielmehr dadurch festgelegt werden, daß dem Rad durch einen. Wechselrädermechanismus
o. dgl. eine solche Winkelgeschwindigkeit erteilt wird, daß der berechnete Wälzkreis
jeweils gleich größe Umfangsgeschwindigkeit erhält wie die sich geradlinig fortbewegende
Schneidkante des Werkzeuges. Wesentlieh ist dabei, daß als Walzkreise zusammenlaufender
Räder beliebige Kreise benutzt werden, die beim regelrechten Lauf der betreffenden
Räder nicht Kreise gleicher Umfangsgeschwindigkeit sein würden, und daß der Schneidkantenwinkel des erzeugenden Werk-Zeuges
den Verhältnissen von
Grundkreishalbmesser des einen Rades Halbmesser eines beliebigen Wälzkreises
und
: Grundkreishalbmesser des anderen Rades
' Halbmesser eines beliebigen Wälzkreises
entsprechend verändert wird. .··'■■
Ry
zZz COS <
so Endlich ist zu bemerken, daß das Verfahren
zur Erzeugung von Evolventen-Verzahnungen sowohl für Stirn- als auch für Kegel- und
Schraubenräder anwendbar ist, indem bei Kegel- und Schraubenrädern zur Berechnung
der Grundkreise die auf bekannte Weise bestimmbaren Verzahhungskonstruktionskreise
maßgebend sind.
Claims (1)
- Patent-Anspruch:,Verfahren zur Erzeugung von Evolventen-Verzahnungen an Stirn-, Kegel- und Schraubenrädern mittels nach dem Abwälzverfahren arbeitender Fräs-, Hobel- oder Schleifmaschinen dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Evolvente zu einem nach Bedarf beliebig gewählten Gruiidkreis, Rollbogen bzw. Wälzkreise beliebigen Durchmessers dadurch verwendbar gemacht werden, daß der Neigungswinkel der Schneidkante des Werkzeuges entsprechend verändert wird.Hierzu ι Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE276936C true DE276936C (de) |
Family
ID=533086
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE276936C (de) |
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0
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