DE3219026A1 - Vorrichtung zum beseitigen von verformungen und/oder einkerbungen an den zaehnen eines zahnrads - Google Patents

Description

'SAMPUTEriSILI S. p. Λ.

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beseitigen von Verformungen und/oder Einkerbungen an den Zähnen eines Zahnrads, insbesondere nach einer Wärmebehandlung der Zahnräder.

Bekanntlich ergeben sich bei der Herstellung von Zahnrädern im Wege der Massenproduktion oder Durchschnittsorodüktion Zahnfehler, die zu einer Geräuschentwicklung des Zahnrad- ' getriebes führen. Vor der Durchführung der Wärmebehandlung, .]. wenn somit das Zahnrad aus relativ weichem Stahl besteht, Il werden die Zähne zuerst geformt, worauf eine Nachbearbei- j tung mit einem Stahlwerkzeug der super-schnellen Bauart erfolgt, wodurch das Zahnrad mit sehr engen Toleranzen fertig bearbeitet wird. Während der Wärmebehandlung ist das Zahnrad einer Oberflächenhärtung unter hoher Temperatur ausgesetzt, was zu Verformungen führt. Nach der Wärmebehandlung muß das Zahnrad verschiedenen anderen Arbeitsgängen ausgesetzt werden, beispielsweise schleifen der Bohrung (wenn es sich um ein Zahnrad mit einer Bohrung handelt), Schleifen der Lagerzapfen (wenn es sich um ein Zahnrad mit einer Welle handelt), · Schleifen der Stirnflächen (Reinigen der Oberflächen sowohl der Zähne wie der nicht geschliffenen Flächen, und Prüfen der geometrischen Form des Zahnrads nach den vorangegangenen Bearbeitungsschritten). Alle diese Arbeitsschritte können weitere Verformungen hervorrufen und verringern daher die Qualität des Zahnrads. Ferner kann die Handhabung des Zahnrads während dieser Bearbeitungsschritte zu Einkerbungen an den Zähnen des Zahnrads führen. Schließlich fUhrt das Schleifen der Bohrung oder der Lagerzapfen zu einer Exzentrizität der Zähne gegenüber der Bohrung oder den Zapfen. Von diesen Fehlern können die Einkerbungen an den Zähnen mittels einer Prüfvorrichtung festgestellt und durch Schleifen beseitigt werden, wobei die Einkerbungen optisch oder unter Verwendung elektronischer Systeme oder

Zahnräder festgestellt, werden, die mit oinem Schleifmittel bedeckt sind. In beiden Fällen können nur kleine Einkerbungen beseitigt werden, wobei solche Systeme nicht sehr wirksam sind. Ferner sind diese Bearbeitungsvor(7änge aufwendig sowohl hinsichtlich der aufzubringenden Arbeit wie der erforderlichen Zeit. Schließlich fallen bei den Anlagen zur

■'■; Herstellung von Zahnrädern infolge der geringen Wirksamkeit

der Systeme bedeutende Ausschußmengen an Zahnrädern an, wo-

;; durch sich die Herstellungskosten erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung j= zum Beseitigen von Verformungen und Einkerbungen an den

!' Zähnen eines Zahnrads zu schaffen, die diese Nachteile nicht

£ aufweist, also eine hohe Wirksamkeit aufweist und dadurch

!ii die Endkosten dieser Bearbeitungsvorgänge begrenzt.

U ErfindungsgemäO ist eine Vorrichtung zum Beseitigen von

I Verformungen und/oder Einkerbungen an den Zähnen einos Zahn-

Xl rads, insbesondere nach einer Wärmebehandlung des Zahnrades,

p vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch ein Werkzeug, das

\ in kämmenden Eingriff mit dem Zahnrad bringbar ist, durch

% eine Einrichtung zum Zusammendrücken des Werkzeugs und des

\i Zahnrads mit konstantem Druck und durch ein Steuerteil zum

i\ Übertragen einer Drehbewegung auf das Zahnrad oder auf das

^ Werkzeug, wobei die Achsen des Zahnrads und des Werkzeugs

ύ zueinander geneigt verlaufen.

\\ Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an-

'J hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es

$, zeigt:

ti Fig. 1 die Vorrichtung zum Beseitigen von Verformungen und/

I oder Einkerbungen an den Zähnen <· nes Zahnrads in

is perspektivischer Darstellung,

, , til»

Fig. 2 einen Ausschnitt des Werkzeugs der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer vergrößerten Ansicht und

Fig. 3 einen Zahn des Werkzeugs gemäß Fig. 2 in vergrößerter perspektivischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung 1 zum Beseitigen von Verformungen und/oder Einkerbungen an den Zähnen eines Zahnrads 2, insbesondere eines wärmebehandelten Zahnrads 2. Die Vorrichtung 1 weist eine drehbare Welle 3 auf, auf die eine Riemenscheibe U und das Zahnrad 2 aufgekeilt sind. Die Riemenscheibe h arbeitet über eine Kette bzw. einen Riemen 5 mi-t einer Riemenscheibe 6 zusammen, die auf die Ausgangswelle 7 eines Elektromotors 8 aufgekeilt ist. Die Vorrichtung 1 ist ferner mit einem pneumatischen Kolben 11 versehen, der auf einen Zylinder 12 wirkt, der ein Werkzeug 13 trägt, das mit dem Zahnrad 2 kän.-nt. Der Zylinder 12 ist entlang einer öffnung in einer Tragwand 14 verschiebbar und kann unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Achse angeordnet werden, wozu eine in der Öffnung angeordnete Buchse 15 zwischengefügt ist. Dem Zylinder 12 bleibt ein kleines Spiel, damit das Werkzeug 13 kleine Schwingungen um seine Achse ausführen kann. Ein im wesentlichen u-förmiger Träger 16 ist an der Unterseite des Zylinders 12 befestigt und weist zwai Arme 17 auf, zwischen denen eine Spindel 18 befestigt ist, auf der das Werkzeug I3 frei drehbar gelagert ist. Die Achsen des Werkzeugs I3 und des Zahnrads 2 /erlaufen windschief zueinander in zwei zueinander parallelen Ebenen.

Gemäö Fig. 2 und 3 weist das Werkzeug I3 mehrere Zähne 21 auf, die mit einem Werkstoff großer Härte überzogen sind, beispielsweise mit Titannitrid. Jeder Zahn 21 ist auf jeder Flanke mit mehreren Nuten 22 versehen, wodurch entsprechende Schneidkanten gebildet sind. Anstelle des Werkzeugs 13 kann

ein ähnliches Werkzeug aus einer sehr harten Legierung verwendet werden, bei dem der Überzug aus Titannitrid entfällt.

Die Vorrichtung 1 wird in folgender Weise betrieben:

Zunächst wird das Werkzeug 13 derart in kämmenden Eingriff mit dem Zahnrad 2 gebracht, daß an den Zahnflanken kein Spiel mehr vorhanden ist, und dann wird des Werkzeug 13 unter der Wirkung des Kolbens 11 an das Zahnrad 2 angedrückt. Darauf wird das Zahnrad 2 in Drehung versetzt, indem der Elektromotor 8 betätigt wird, worauf das Werkzeug 13 infolge der Schneidkanten an seinen Zähnen 21 das Zahnrad bearbeitet und daher mögliche Verformungen und/oder Einkerbungen beseitigt. Der Druck, mit dem das Werkzeug 13 gegen das Zahnrad 2 angedrückt wird, bleibt während der Bearbeitung des Zahnrades 2 konstant. Der konstante Druck während der Bearbeitung ermöglicht das Beseitigen von Einkerbungen in einem Bereich der Zähne, in dem die Zähne des Zahnrads 2 der Drehmitte am nächsten sind (negative Exzentrizität). Wäre das Werkzeug 13 in einem festen Abstand angeordnet, so könnte ein Spiel zwischen den Flanken der Zähne entstehen, was ein Entfernen von Material an Vorsprüngen verhindern würde, weil dann das Werkzeug 13 den Vorsprung mit einem verringerten Druck berühren würde, der zur Erzeugung einer Schneidwirkung nicht ausreicht. Falls die Vorsprünge in einem Bereich der Zahnradzähne angeordnet sind, wo die Zähne am weitesten von der Drehmitte entfernt sind (positive Exzentrizität), könnte, die Verwendung eines Werkzeugs 13 mit festem Abstand zu einer übermäßigen Beanspruchung zwischen den Zahnflanken und damit zu einem Bruch oder einer Beschädigung des Werkzeugs führen. Es sei bemerkt, daß der Druck, obwohl er während das Bearbeitungsvorgangs konstant bleibt, in Abhängigkeit von dem geforderten Ausmaß der Bearbeitungswirksamkeit und in Abhängigkeit von der Art des fertig zu bearbeitenden Zahnrads eingestellt werden kann.

•Λ

Durch Konstanthalten des Druckes kann das Werkzeug - im Falle von Zahnrädern 2 mit einer gewissen Exzentrizität den Abstand zur Drehmitte des Zahnrads 2 ändern, wobei die Drehung ohne Spiel an den Zahnflächen fortgesetzt werden kann. Es ist notwendig, daß die Achsen des Zahnrads 2 und des Werkzeugs 13 etwas windschief zueinander angeordnet sind, so daß während der Drehung eine relative Gleitbewegung zwischen ihnen längs der Achse der Zähne auftritt. Dieses gibt dem Werkzeug 13 die Möglichkeit, die rauhen Kenten oder vorspringenden Materialbereiche abzutragen, die für VorsprUnge oder Einkerbungen charakteristisch sind.'

Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß der Zylinder 12 eine vorbestimmte Winkelstellung gegenüber seiner Adhse einnehmen kann, so daß entsprechende Drehungen der Achse des Werkzeugs 13 (stets in der selben Ebene) ausgeführt j,

werden können und es möglich ist, Zahnräder* mit unterschied- [ liehen Zähnen zu bearbeiten. Wie bereits ausgeführt kann der Zylinder 12 während des Bearbeitungsvorgangs kleine Schwin- >z gungen um seine eigene Achse ausführen, so daß sogar Zahnräder bearbeitet werden können, bei denen Änderungen in der Richtung der Schraubenlinie von einem Zahn zum anderen vorhanden sind.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergeben sich die Vorteile, die mit dem AusfUhrungsbeispiel der Vorrichtung erzi2lt werden.

Insbesondere weist die Vorrichtung 1 eine hohe Wirksamkeit beim Beseitigen von Verformungen und/oder VorsprUngen des Zahnrads 2 auf. Ferner ist eine einfache Konstruktion vorgesehen, die zu geringeren Herstellungskosten führt. Der Einsatz in der Folge von Bearbeitungsvorgängen zur Herstellung von Zahnrädern führt zu verringerten Bearbeitungskosten für die Zahnräder, wobei gleichzeitig wie bereits ausgeführt

eine hohe Wirksamkeit gewähr!ο Is tot ist, wobei Vorsprung© in der Größenordnung von mehr als 0,1 mn entfernt werden können und gleichzeitig eine Reinigung der Zahne erfolgen kann.

Schließlich ist auch ersichtlich, daß die vorbeschriebene Vorrichtung 1 abgewandelt und verändert werden kann. Insbesondere können andere Betätigungseinrichtungen anstelle des Kolbens 11 verwendet werden. So können beispielsweise hydraulische oder elastisch-mechanische Einrichtungen eingesetzt werden. Ferner kann das Werkzeug 13 eine abweichende Form aufweisen, so daß seine Wirkung in erster Linie in denjenigen Bereichen stattfindet, in denen VorsprUnge oder Einkerbungen am häufigsten vorkommen. Beispielsweise können die Flanken eines jeden Zahns 21 konkav ausgeführt sein, um VorsprUnge zu beseitigen, die an der Spitze und an den beiden Enden des Zahns des Zahnrads 2 vorhanden sind. Ferner besteht die Möglichkeit, das Werkzeug 13 in Drehung zu versetzen und das Zahnrad 2 frei drehbar auf der Welle 3 zu lagern. Schließlich können auch die zu bearbeitenden Zahnräder 2 unterschiedlich sein, beispielsweise mit Lagerzapfen ε versehene Zahnräder, und in gleicher Weise können auch ver-

schiedene Systeme zum Drehen des Zylinders 12, der das Werkzeug 13 trägt, um seine eigene Achse vorgesehen sein.

Claims (1)

1. Ansprüche

   Vorrichtung zum Beseitigen von Verformungen und/oder Einkerbungen an den Zähnen eines Zahnrads, insbesondere nach einer Wärmebehandlung des Zahnrads, gekennzeichnet durch ein Werkzeug (i3)f das in kämmenden Eingriff mit dem Zahnrad (2)bringbar ist, eine Einrichtung (11) zum Zusammendrücken des Werkzeugs (13) und des Zahnrads (2) mit einem konstanten Druck und ein Steuerteil (R) zum Aufbringen einer Drehbewegung auf das Zahnrad(2) oder des Werkzeug (13), wobei das Zahnrad (2) und das Werkzeug (13) mit zueinander windschiefen Achsen angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (ii) zum Zusammendrücken des Werkzeugs (13) und des Zahnrads (2) einen pneumatischen oder hydraulischen Kolben aufweist.

   •A

   3» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch fjokcnnz&ichnot, doß die Einrichtung sum Zusammendrücken des Werkzeugs (13) des Zahnrads (2) ein Schubglied der fedcrnd-rr.echanischen Bauart aufweist.

   k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) zum Zusammendrücken des Werkzeugs (13) und des Zahnrads (2) eine Spindel (18) trägt, auf der das Werkzeug (13) frei drehbar gelagert ist.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerteil einen elektrischen Motor(8) zum Antreiben einer Welle (3) aufweist, auf die das Zahnrad (2) aufgekeilt ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch U oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11) zum Zusammendrücken des Werkzeugs (13) und des Zahnrads (2) um ihre Ach ,e drehbar ist, so dnß das Werkzeug (13) eine vorbestimmte Winkelstellung gegenüber der Achse der Einrichtung (11) einnehmen kann, wobei das Werkzeug (I3) während der Arbeitsphase kleine Schwingungen um seine Achse ausführen kann.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13) mehrere Zähne (21) aufweist, in deren Flanken mehrere Nuten (22) ausgebildet sind, die mehrere Schneidkanten bilden.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Zähne (21) im wesentlichen konkav ausgebildet sind.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (21) mit einem Werkstoff von großer Härte überzogen sind.

   1O„ Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß der die Zähne (21) des Werkzeugs (13) bedeckende Überzug eine auf Titannitrid basierende Zusammensetzung ist.