DE317034C - - Google Patents

Description

Das bekannte Wälzverfahren zur Herstellung von Zahnrädern mit schraubenförmigen Evolventenzähnen besitzt neben seinen Vorteilen — Einfachheit, und Billigkeit — viele Nachteile, die besonders' in Erscheinung treten, wenn an die Sauberkeit und Präzision der geschnittenen Flächen hohe Anforderungen gestellt werden. Bei Anwendung eines normalen Schneckenfräsers nämlich erhalten die nach diesem Verfahren geschnittenen Verzahnungen nicht genaue Evolventenschraubenflächen. Infolge der Abweichungen ist die Hauptforderung einer vollkommenen Verzahnung, nämlich stets konstantes Übersetzungsverhältnis während des Zusammenarbeitens zweier Zahnflanken, nicht genau erfüllt; dadurch entstehen während des Ganges Stöße und Vibrationen. Ein Schnekkenfräser, der vollkommene Evolventenschraubenflächen erzeugt, läßt sich zwar ebenfalls herstellen (z.B. nach Patent 282329), jedoch mit noch größeren Schwierigkeiten als der normale Schneckenfräser, so daß schon durch die unvermeidlichen Fehler bei der Herstellung die beabsichtigte Verbesserung ■zum Teil wieder in Frage gestellt wird. Besonders erschwert wird die Herstellung bei allen Schnec'kenfräsern durch die Notwendigkeit, sie nach der genauen Bearbeitung zu harten; hierbei besteht stets die Gefahr, daß sich die meist verhältnismäßig großen Stücke stark verziehen. Ein Nacharbeiten durch Schleifen ist bei der komplizierten Form (Hinterdrehung usw.) sehr schwierig. Ferner besitzen die Schneckenfräser stets eine verhältnismäßig Weine Anzahl von Zähnen; die fertige Zahnflanke des Werkstückes setzt sich daher aus verhältnismäßig großen einzelnen Flächenstücken zusammen, die unter merklichen Kanten aneinanderstoßen und die richtige Fläche einhüllen. Diese Unebenheiten müssen erst durch langes Einlaufen beseitigt werden. Die geringe Anzahl von Schneidkanten des Fräsers hat ferner eine' stark Abnutzung beim Arbeiten und damit ein baldiges Stumpf werden des Fräsers, Unsauberkeit und Ungenauigkeit der Zahnflanken zur Folge; ein Nachschleifen des Fräsers vor Beendigung der Arbeit ist nicht möglich, da hierdurch neue Ungenauigkeiten entstehen würden. Ein großer Nachteil des Wälzverfahrens ist auch der Umstand, daß das Teilrad, von dem die Teilungsgenauigkeit der Verzahnung abhängt, zugleich Arbeitsrad ist; es steht also, ständig unter dem Arbeitsdruck und ist daher starker Abnutzung unterworfen.

Die aufgeführten Nachteile des Wälzverfahrens bei der Herstellung von Evolventenschraubenrädern werden durch die im folgenden beschriebene neue Erfindung vermieden.

Diese Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Verzahnungsfläche von Evolventenschraubenrädern eine Regelfläche ist, die dadurch erzeugt werden kann, daß eine gerade Linie auf dem Grundzylinder der Verzahnung, der · dem Grundkreis der Evolventenzahnung bei Stirnrädern entspricht, abrollt und dabei stets eine auf diesem Zylinder liegende Schraubenlinie von der Ganghöhe der fertigen Zähne tangiert. · , ^r

In Fig. ι und 2 ist diese Entstehung der

Evolventenschraubenfläche näher erläutert, j Auf einem Zylinder vom Radius i\ (Fig. 2) j ist die Schraubenlinie 1-2-3-4-5-6-7-8-9-.10 ' gezogen; die entsprechenden Punkte des Grundrisses (Fig. 1) haben die gleiche Bezeichnung. In jedem der angegebenen i Punkte 1 bis 10 ist eine Tangente an diese Schraubenlinie gezogen; die Tangenten sind bis zu einem Zylinder von beliebig gewähltem ■ 10 Radius r₂ verlängert und schneiden diesen in der Schraubenlinie i'-2'-3'-4'-5'-6'-7'-8'-9'-io'. Die Geraden r-i', 2-2', 3-3' usw. können nun als die aufeinanderfolgenden Lagen einer einzigen Geraden angesehen werden, die auf der ursprünglichen Schraubenlinie 1-2-3-4 usw. abrollt und sie ständig tangiert; die Fjg. 2 zeigt deutlich, wie sich die einzelnen Lagen der abrollenden Geraden zu einer Schraubenflache besonderer Art zusammensetzen. Ein | Schnitt 1-1 senkrecht zur Achse des Zylinders | vom RaCHuSf₁ schneidet diese Schraubenflache in der Kurve a-b-c-d-e, die in Fig. 2 als horizontale Gerade, in Fig. 1 in ihrer wahren Gestalt, und zwar als Evolvente, erasscheint. Ein Stück dieser Evolvente kann ■ nun ohne weiteres in bekannter Weise als Begrenzungskurve einer Zahnflanke benutzt werden, z. B. das Stück c-d, in dem der Kreis durch c als Fußkreis, der durch d als Kopfkreis und z. B. der durch einen dazwischenlie- ; genden Punkt c' als Teilkreis angesehen wird; I der ursprüngliche Kreis vom RaCUUSr₁ erscheint dann als Grundkreis dieser Evolventenverzahnung. Dies gilt zunächst für den Schnitt 1-1 senkrecht zur Achse des Zylinders vom Radius r₃;'ein entsprechender Schnitt kann aber an jeder Stelle dieser Achse gelegt werden;, es entstehen dadurch in jeder Normalebene zur Zylinderachse kongruente Evolventen, die um entsprechende Winkel gegeneinander versetzt sind und in.ihrer Gesamtheit ebenfalls die von der Geraden 1-1' bzw. ' 2-2' usw. erzeugte Schraubenfläche bilden. Diese Schraubenfläche ist also tatsächlich, wie oben behauptet, die Arbeitsfläche einer Evolventenschraubenverzahnung. Der- Zylinder vom Radius T₁ ist als Grundzylinder dieser

Verzahnung zu bezeichnen. j

In dem oben erwähnten Patent ist eine ähnliche Fläche, wie die soeben beschriebene, zur Formgebung und Konstruktion eines theoretisch richtigen Walzenfräsers benutzt worden. Die hier vorliegende Erfindung wendet das erläuterte Prinzip der Entstehung der Evolventenschraubenfläche direkt auf die Verzahnungsfläche des herzustellenden Rades an. Sie benutzt die beschriebene Eigenschaft der Evolventenschraubenfläche · in der Weise, daß ein im Vergleich zum Walzenfräser eirifach geformtes schneidendes Werkzeug relativ zu dem zu verzahnenden Radkörper so geführt wird, daß seine jeweils entsprechend geformten schneidenden-'Kanten entlang der erwähnten erzeugenden Geraden arbeiten. Dabei besteht die Schaltbewegung des Werkzeugs relativ zum Rad in einer Schraubenbewegung, deren Komponenten (Drehung . und fortschreitende Bewegung) noch in beliebiger Weise auf Werkzeug und Radkörper verteilt' werden können. Die Arbeitsbewegung des Werkzeuges ist eine drehende oder fortschreitende, je nachdem, ob es als Fräser und Schleifstein oder als Hobelstahl ausgeführt ist. Bei Anwendung eines Fräsers oder Schleifsteins erhält dieser die Form eines Rotationskörpers, der durch Rotation einer die Achse schneidenden Geraden entsteht (Zylinder, Kegel, Scheibe) ; in diesem Falle ist das Werkzeug relativ zum Radkörper so zu bewegen, daß seine — des Werkzeugs — erzeugende Gerade stets in die Richtung der die Verzahnungsfläche erzeugenden Geraden fällt. Bei Benutzung eines Hobelstahles fällt dessen Schnittlinie mit der die Verzahnungsfläche erzeugenden Geraden zusammen.

In Fig. 2 ist als schneidendes Werkzeug ein kegelförmiger Fräser angedeutet, der im Sinne der Erfindung arbeitet. Seine schneidenden Kanten liegen auf der Kegelfläche mit der Erzeugenden 11-12, die an der Stelle, an der der Fräser gerade arbeitet, mit der Er- ., zeugenden der Verzahnungsfläche in der Fig. 10-10' zusammenfällt.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht also die Verwendung von Werkzeugen einfachster Form, die leicht und mit größter Genauigkeit hergestellt und — soweit notwendig — nach dem Härten auf einfache Weise geschliffen werden können. Dabei besitzen Fräser und Schleifstein eine große Anzahl von schneidenden Kanten, und die Schnitte des Hobelstahls können ebenfalls in beliebig dichtem Abstand geführt werden, so daß die Ausführung einer vollkommen sauberen Verzahnungsfläche möglich wird. Ferner wird das Teilrad bei diesem Verfahren in keiner Weise abgenutzt; es behält also dauernd seine ursprüngliche Genauigkeit.

Durch die Erfindung werden also die anfangs angegebenen Nachteile des bisher fast allein üblichen Wälzverfahrens bei der Herstellung von Evolventenschraubenrädern beseitigt und dadurch die Genauigkeit solcher Räder, von der die Belastungsfälligkeit in hohem Maße abhängt, auf einen bisher nicht möglichen Grad gesteigert.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch: ' . .

   Verfahren zur Herstellung einer genauen Evolventenverzahnung an Schrauben-, Pfeil- oder Winkelrädern, dadurch gekennzeichnet, daß längs einer Geraden,

   die auf dem Grundzylinder der auszuführenden Verzahnung unter ständigem Tangieren einer auf diesem Grundzylinder liegenden Schraubenlinie abrollt und dadurch die Evolventenschraubenfläche der Verzahnung erzeugt, ein schneidendes Werkzeug arbeitet, das als kegel- oder zylinder- oder scheibenförmiger Fräser, als Schleifstein oder als geradlinig bewegter Hobelstahl ausgebildet ist. ^:

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.