DE2904717C2 - Verfahren zum spanenden Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern und dafür geeignete Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanenden Entgraten oder Brechen der stimseitigen Zahnkanten von Zahnrädern, wie es im Oberbegriff des Hauptan- Spruches beschrieben ist, und eine Vorrichtutg zum Ausführen dieses Verfahrens wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 2 angegeben ist. Ein derartiges Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung sind aus der US-PS 32 33 518 bekannt.

Vor der Feinbearbeitung der Zahnflanken vorveri.-.hnter Stirnräder durch Schaben, Rollen oder ähnliche Verfahren erfolgt L a. eine Kontrolle der Werkstücke auf Einhaltung der vorgeschriebenen Abmessungen, insbesondere des Zahnweitenmaßes. Andernfalls kann es bei vorhandenen Maßabweichungen zu einer Zerstörung des Feinbearbeitungswerkzeugs kommen. In Fertigungsstraßen, wo die Maschinen mit entsprechenden Fördereinrichtungen verbunden sind, die die Werkstükke selbständig in den Arbeitsraum der Maschine brin- ,gen und nach dem jeweiligen Arbeitsgang wieder entfernen, erfordert diese Kontrolle einen verhältnismäßig großen Aufwand an Zuführ-, Spann- und Antriebseinrichtungen für die N?eßstation. Auch der Zeitaufwand für das Zuführen, Spannen und Abführen der Werkstük ke vor bzw. nach dem Meßvorgang ist nicht unerheb lich.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Meßvorgang mit dem vor der Zahnflanken-Feinbearbeitung erfolgenden spanenden Entgraten oder Brechen der stimseitigen Zahnkanten von Zahnrädern zu kombinieren und die betreffende Maschine entsprechend auszugestalten. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens der Patentansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

Wenn das Führungsrad, wie r-, aus der US-PS 32 33 518 bekannt ist zusätzlich als Meßzahnrad ausgebildet wird, kann es erfindungsgenäß vor dem eigentlichen Arbeitsgang des Entgratens bzw. Kantenbrechens so weit mit dem Werkstück rotierend in Eingriff gc bracht werden, bis kein Zahnspiel mehr vorhanden ist. Der dabei vorhandene Achsabstand wird selbständig gemessen und mit einem von den Abmessungen des Mitnahme- bzw. Meßzahnrades abhängigen vorgegebenen Sollwert verglichen. Wenn der Sollwert um einen

so bestimmten Betrag über- oder unterschritten wird, wird die Maschine abgeschaltet und das Meßergebnis angezeigt. Das betreffende Werkstück kann dann entweder nachgearbeitet werden oder es ist Ausschuß. Ist der vorgegebene Sollwert eingehalten, dann werden das

Führungsrad und das Werkstück soweit voneinander entfernt, daß ein geringes Flankenspiel vorhanden ist. Das Entgraten oder Kantenbrechen erfolgt dann bei höherer Drehzahl, indem die Vorrichtung in Achsrichtung erst nach der einen, dann nach der anderen Seite so weit verfahren wird, bis die Schneidkanten jeweils den gewünschten Kantenbruch oder die Fase am Werkstück erzeugt haben. Damit wird gleichzeitig der Vorteil erreicht, daß für gleichartige Werkstücke mit unterschiedlicher Zahnbreite dasselbe Werkzeug verwendbar ist.

Ein Meßzahnrad, das auch zu einem anderen Zweck benutzt wird, ist von der DE-OS 16 27 341 beKanni. Das bei der dort beschriebenen Schabmaschine vorhandene Meßzahnrad steuert den während des Schabvorganges

erforderlichen Tiefenvorschub bzw. die erforderliche Spanabnahme. Daneben kann es beim Laden und Entladen der Maschine als Führung für das Werkstück dienen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von fünf Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in stark schematisierter Darstellung eine Maschine, auf der die Vorrichtung und das Verfahren anwendbar sind,

F i g. 2 einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung nach der Erfindung, und zwar einen Schnitt durch die im Eingriff befindliche Verzahnung,

F i g. 3 einen Teil der Vorrichtung in Verbindung mit einem Werkstück im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

F i g. 4 die gleichen Teile, jedoch axial so verschoben, daß die Werkzeugzähne die Kanten auf einer Seite der Werkstückzähne brechen, und

F i g. 5 in vereinfachter Darstellung eine Seitenansicht der Vorrichtung und ihr Einbau in der Maschine.

In F i g. 1 ist schematisch ein Maschinengestell 1 dargestellt, an dem an einem Träger 2 eine Vorrichtung 3 ?.o schwenkbar gelagert ist, daß sie mit einem in Aroeitsposition 5 befindlichen Werkstück 4, einem Zahnrad, für den Bearbeitungsvorgang in Eingriff gebracht werden kann. In Fig. 1 befindet sich die Vorrichtung allerdings in einer Ruhelage 6. Das Werkstück kann mittels einer Transporteinrichtung 10 in die besagte Arbeitsposition gebracht werden. Die Transporteinrichtung ist so eingerichtet, daß sich zwischen der Arbeitsposition 5 und einer Ladeposition 7 ein oder mehrere Werkstücke 4' in einer Warteposition 8 befinden.

Befindet sich ein zu bearbeitendes Werkstück 4 in der Arbeitsposition 5, dann wird die Vorrichtung 3 in eine Arbeitslage 9 geschwenkt, in der sie mit dem Werkstück in Zahneingriff steht. Die Vorrichtung wird von einem nicht gezeichneten Motor aus über eine ebenfalls nicht gezeichnete Werkzeugspindel drehend angetrieben. Dadurch wird das mit der Vorrichtung 3 kämmende Werkstück 4 rngetrieben.

Die Vorrichtung 3 besteht im wesentlichen aus einem nicht spanenden, verzahnten Führungsrad 1! (Fig. 2 und 3) das breiter ist als die Zähne des zu bearoeitenden Werkstücks 4. An beiden Stirnseiten des Führungsrades 11 ist mit geeigneten, bekannten und daher nicht gezeichneten Mitteln je ein Schneidrad *2,13 als eigentliches Werkzeug befestigt. Die Schneidräder sind am Umfang mit Zähnen 14 versehen, die ähnlich denen von Kegelrädern geformt sind, und zwar derart, daß sie von den Stirnseiten her in dir Zahnlücken 15 des Werkstücks 4 eindringen, wenn die Vorrichtung 3 gegenüber dem Werkstück 4 in axialer Richtung verschoben wird (Fig.4). Bei diesem Eindringen in die Zahnlücken 15 bearbeiten die Flanken 16, 17 der Schneidradzähne 14 die Kanten 18,19 aii den Flanken und im Grund der Zahnlücke an den Enden der Werkstückzähne 20. Für die Ausbildung der Schneiden an den Schneidrädern 12, 13 sind verschiedene Ausführungen bekannt, so daß sie hier nicht mehr beschrieben zu werden brauchen.

In Fig. 5 ist die Anordnung des Werkzeugs in der Maschine dargestellt. Auf dem Maschinengestell 1 ist ein Werkzeugschlitten 32 mit bekannten und deshalb nicht gezeichneten Mitteln axial verschiebbar angeordnet. Bezogen auf Fig. 5 erfolgt die Verschiebung senkrecht zur Bildebene. Mit ebenfalls bekannten und nicht gezeichneten Mitteln ist der Werkzeugträger 2 schwenkbar im Werkzeugschlitten 32 aufgenommen. An dem der Schwenkachse 33 abgewendeten Ende des Werkzeugträgers ist drehend antreibbar und auswechselbar das Werkzeug 3 gelagert Der Drehantrieb erfolgt von einem nicht gezeichneten Motor, dessen Achse mit der Schwenkachse identisch ist, über Zahnräder

5 oder andere geeignete Übertragungselemente innerhalb des Werkzeugträgers 2 auf die Werkzeugspindel 34. In der gezeichneten Stellung des Werkzeugträgers 2 ist das Führungsrad 11 mit dem Werkstück 4 in Eingriff. Das Werkstück ist in geeigneten Aufnahmen drehbar

ίο aufgenommen, z.B. zwischen Reitstöcken 35, die auf dem Maschinengestell 1 verstellbar befestigt sind.

Der Arbeitsablauf beim Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von Stirnrädern ist wie folgt Zunächst stehen das Werkzeug 3 und das Werkstück 4 in radialem Abstand etwa mittig zueinander (vgl. F i g. 1, Pos. 5 und 6). Unter Drehung des Werkzeugs wird dieses dem Werkstück soweit genähert, daß zunächst das Führungsrad 11 in Zahneingriff mit dem Werkstück 4 kommt und schließlich nur noch ein geringes Flankenspiel vorhanden ist In dieser Stellung des Werkzeugträgers 2 liegt ein an diesem befestigter Au>chlagnocken 36 an einem Anschlag, z. B. 37, an. Dieser Anschlag kann aber auch wie der gegenüberliegende Anschlag 38 ausgeführt sein. Er ist entsprechend den Werkzeug-Abmessungen verstellbar am Werkzeugschlitten 32 angebracht Das Werkstück4 wird vom Werkzeug 3 drehend mitgenommen. Jetzt wird der Werkzeugschlitten 32 und damit das Werkzeug 3 axial mit bekannten, nicht dargestellten Mitteln verschoben, z. B. mittels eines hydraulisehen Zylinders oder einer Gewindespindel, bis die Zähne 14 des Schneidrades 12 in die Zahnlücken 15 des Werkstücks 4 eindringen und die Schneiden die stirnseitigen Zahnkanten 18, 19 entgraten oder brechen. Im Anschluß daran wird das Werkzeug bzw. der Werkzeugschlitten in entgegengesetzter Richtung axial verschoben, bis die stirnseitigen Zahnkanten 21,22 auf der gegenüberliegenden Seite des Werkstücks von den Zähnen 14 des Schneidrades 13 entgratet oder gebrochen werden. Danach wird das Werkzeug 3 wieder in die Mittelstellung und außer Eingriff gebracht Zur Begrenzung des Schwenkwinkels ist für die Ruhelage ein weiterer verstellbarer Anschlag 38 vorgesehen, an dem der Nocken 36 zur Anlage kommt. Um ein Wegschwenken des Werkzeugträgers während des Bearbtifungsvorganges *:u verhindern wirkt dabei ständig eine gegen das Abheben gerichtete Kraft auf die Vorrichtung, so daß der Nocken 36 ständig am Anschlag 37 anliegt.

Die zum Messen des Werkstücks mit einem gleichartigen Werkzeug 3 erforderlichen Einrichtungen sind ebenfalls in F i g. 5 dargestellt. Abgesehen davon, daß das Führungsrad 11 als Meßzahnrad 31 ausgeführt ist, sind am beschriebenen Werkzeug keine weiteren Änderungen erforderlich. Meßzahnräder als solche sind bekannt, sie brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden. Am Werkzeugträger 2 ist ein mit ihm schwenkbarer Airm 41 angebracht, der an seinem frtien Ende eine verstellbare Meßfläche 42 trägt. Die Meßfläche 42 wirkt auf den Stößel 43 einer Meßuhr 44, die im Werkzeugschlitten 32 aufgenommen ist. Der einstellbare Anschlag 37 ist als sogenannter hydraulischer Festanschlag ausgeführt. Das Zurückziehen bewirkt ein hydraulischer Zylinder 39. der ebenfalls am Werkzeugschlitten befestigt ist.

Die verwendete Meßuhr weist einen Meßbereich auf, der in drei variierbar £ Teilbereiche 45, 46, 47 unterteilt werden kann. Je nachdem, in welchem Teilbereich der jeweilige Meßwert liegt werden unterschiedliche elektrische Signale ausgelöst. Derartige Meßuhren sind als

»elektrische Feinanzeiger« im Handel. Im vorliegenden Falle sind die drei Teilbereiche mit jeweils einer z. B. am Bedienungstisch der Maschine angeordneten Meldeleuchten 48, 49, 50 verbunden, die Teilbereiche 45 und 47 außerdem mit den Steuereinrichtungen 51 der Ma- »chine.

Der Meßvorgang erfolgt vor dem eigentlichen Bearbeitungsvorgang, um Werkstücke mit zu großem oder ;:u geringem Zahnweitenmaß auszusondern und so, insbesondere im ersteren Fall, Schäden an den Werkzeugen nachfolgender Feinbearbeitungsvorgänge wie Schaben, Rollen usw. zu vermeiden. Das Werkzeug 3 und das Werkstück 4 stehen in radialem Abstand etwa mittig zueinander. Der hydraulische Festanschlag 37 ist zurückgezogen. Unter geringer Drehung des Werkzeugs mit etwa 50 min-' wird dieses zum Werkstück geschwenkt bis das Meßzahnrad 31 in Zahneingriff mit dem Werkstück 4 kommt und mit geringem Druck weiter bis kein Zahn.spiel mehr vorhanden ist. Der hierbei vorhandene Achsiibsiand 30 wird über den Werkzeugträger 2, den Arm 41 und die Meßfläche 42 auf die Meßuhr 44 übertragen. Das Ergebnis wird an eine der drei Meldeleuchten weitergeleitet. Liegt das Meßergebnis im Bereich 45, so hat das Werkstück zuviel Aufmaß, es leuchtet die Lampe 48, z. B. gelb, auf. 1st das gemesserie Achsabstandsmaß innerhalb der vorgegebenen Toleranz im Bereich 46, so leuchtet die Lampe 49, z. B. grün, auf. Wenn jedoch das Meßergebnis im Bereich 47 liegt, dann hat das Werkstück zu wenig Aufmaß, d. h. es ist Ausschuß, und es leuchtet die Lampe 50 auf. In den Fällen, wo das Meßergebnis in den Meßbereichen 45 und 47 liegt, wird das Werkzeug vom Werkstück weggeschwenkt und die Maschine stillgesetzt. Das Werkstück kann dann z. B voin Hand aus der Maschine entnommen werden. Ist das Werkstück dagegen in Ordnung, wird das Werkzeug mit erhöhter Drehzahl angetrieben. Gleichzeitig wird der hydraulische Festanschlag 37 vorgeschoben, so dall zwischen dem als Führungsrad dienenden Meßzahnrad 31 und dem Werkstück 4 ein geringes Zahnspiel entsteht. Dann wird die Vorrichtung mit erhöhtem Druck gegen den Festanschlag 37 gedrückt und das Entgraten oder Kantenbrechen erfolgt wie oben beschrieben.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Einrichtungen beschränkt. So kann beispielsweise das Werk- 45 stück drehend antreibbar aufgenommen sein und das Werkzeug wird vom Werkstück mitgedreht. Auch ist es nicht Voraussetzung für die beschriebenen Verfahren und Werkzeuge, daß das Werkstück an beiden Stirnseiten entgratet wird, ein einseitiges Entgraten mit einer 50 Vorrichtung, die nur ein Schneidrad 12 oder 13 hat, ist sinngemäß ebenfalls -nöglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 55

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum spanenden Entgraten oder Brechen der stimseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern, mit mindestens einem stirnseitig zum Werkstück angeordneten und mit diesem kämmenden, die Zahnkanten bearbeitenden Werkzeug mit an seinen Zahnflanken im wesentlichen in Zahnlängsrichtung liegenden Schneidkanten, und mit einem axial neben dem Werkzeug angeordneten bzw. mit einem axial zwischen zwei Werkzeugen angeordneten, mit dem Werkstück kämmenden verzahnten Führungsrad, dessen Zahnbreite größer ist als die des zu entgratenden Werkstücks, bei dem das Führungsrad und das Werkstück mit Flankenspiel axial gegeneinander bewegt werden, bis das mindestens eine Werkzeug die Stirnkanten des Werkstücks auf einer Seite entgratet oder bricht und beim Vorhandensein von zwei Werkzeugen sodann noch das Führungsrad und das Werkstück entgegengesetzt axial bewegt werden, bis das zweite Werkzeug die Stirnkanten des Werkstücks auf der anderen Seite entgratet oder bricht, und daß endlich das Führungsrad und das Werkstück wieder in Mittelstellung und bei verringerter Antriebsdrehzahl außer Eingriff gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem eigentlichen Entgraten oder Brechen das Führungsrad (It) und das Werkstück (4) in den zum Entgraten oder Brechen der Zahnkanten benutzten Aufspannung etwa mittig zueinander und unter drehendem Antrieb von Führungsrad ocier Werkstück miteinander soweit in Zahneingriff gebracht werben, bis das Flankenspiel auf einen Wert Null verringen ist und das dann vorhandene Maß für den Achsabstand zwischen Führungsrad und Werkstück selbständig gemessen und mit einem vorgegebenen, von der Abmessung des Mitnahmerades abhängigen Sollwert verglichen und ggf. an einer Anzeigetafel dargestellt wird, wobei bei gegenüber dem Sollwert zu geringem Achsabstand (Werkstück hat Untermaß, d. h. Ausschuß) oder zu großem Achsabstand (Werkstück hat Übermaß, d.h. Nacharbeit ist erforderlich) der Antrieb abgeschaltet wird, das Führungsrad und das Werkstück außer Eingriff gebracht werden und das Werkstück entnommen wird, und wobei bei mit dem Sollwert übereinstimmendem Achsabstand sodann die Antriebsdrehzahl erhöht und der Achsabstand zwischen Führungsrad und Werkstück so weit vergrößert wird bis das erforderliche Flankenspiel erreicht ist.

2. Vorrichtung zum spanenden Entgraten oder Brechen der stimseitigen Zahnkanten von gerad- und schrägverzahnten Zahnrädern mit mindestens einem stirnseitig zum Werkstück angeordneten und mit diesem kämmenden, die Zahnkanten bearbeitenden Werkzeug das an den Flanken seiner Zähne mit im wesentlichen in Zahnlängsrichtung liegenden Schneidkanten versehen ist, und mit einem axial neben dem Werkzeug angeordneten bzw. mit einem axial zwischen zwei VVerkzeugen angeordneten, mit diesem bzw. mit diesen drehfest verbundenen und mit dem Werkstück kämmenden verzahnten Führungsrad, dessen Zahnbreite größer ist als die des zu entgratenden Werkstücks, zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrad (11) als Meßzahnrad (31) ausgebildet ist.