DE3304980C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen und Bearbeiten von Zahnrädern - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von Zahnrädern mit einem hyperboloidisch oder globoidisch oder ähnlich geformten verzahnten Werkzeug, das eine abrasive Arbeitsfläche aufweist, wobei das Werkzeug die gesamte Werkstückbreite überdeckt. Werkzeug und Werkstück wälzen bei einem gewählten Achskreuzwinkel mit Flankenspiel aufeinander ab. Dem Werkzeug-Werkstückpaar ist ein führendes und abstützendes Führungsradpaar zugeordnet.

Description

(61), vorgesehen ist.

rad (3 oder 7) oder einem damit verbundenen Teil 40 dung von abrasiven Werkzeugen der in Rede stehenden eine Feder, z. B. Torsionsfeder oder Drehstabfeder Art mit Flankenspiel und Flankenwechsel zu arbeiten.

Mit diesem bekannten Verfahren können zwar Beschädigungen an der Verzahnung beseitigt werden, die Verzahnungsqualität kann aber nicht nennenswert verbessert werden, weil das Werkzeug einfach der Vorverzahnung und damit den Verzahnungsfehlern »nachläuft«.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern, wie es im Oberbegriff der Ansprüche 1 Demgegenüber zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß zwar zumindest beim Werkstück-Werkzeug-Paar Flankenspiel vorhanden ist.

und 2 beschrieben ist, und eine Vorrichtung zum Aus- 50 daß das aus vier Rädern bestehende Gesamtgetriebe führen dieses Verfahrens. aber spielfrei läuft. Dabei besteht ein Vorzug der Aus-

Damit geht die Erfindung vom Stand der Technik aus,

wie er aus der DE-AS 11 61 465 bekannt ist. Die DE-AS 465 betrifft das Zahnradschaben und das entsprechende Schleifverfahren, das sogenannte Zahnradhonen, also Bearbeitungsverfahren, die mit spielfreiem Zahneingriff von Werkstück und Werkzeug ablaufen. Bei spielfreiem Eingriff wirken — im Unterschied zum Abwälzen mit Flankenspiel — auf beide Seiten der im Eingriff befindlichen Zähne Kräfte ein. Diese Kräfte wechseln je nachdem, wieviel Flanken momentan am Eingriff beteiligt sind. Diese wechselnden Kräfte (in der DE-AS 11 61 465 »Kräftespiel« genannt) verursachen Fehler, wenn das Schabrad nicht auf besondere Weise ausgelegt wird. Dem sollte ein spielfrei laufendes Führungsgetriebe abhelfen.

Beim Zahnradhonen konnte mit dem spielfrei laufenden Führungsgetriebe keine Verbesserung des Arbeitserführung nach Anspruch 1 darin, daß eine radiale Zustellung zwischen Werkzeug und Werkstück erfolgen kann, ohne daß deren Achsabstand gegenüber dem des Führungsrad-Paares geändert zu werden braucht.

Wenn das Verfahren zusätzlich mit dem Merkmal des Anspruchs 3 durchgeführt wird, werden ein noch besseres Ergebnis und eine längere Lebensdauer des Werkzeugs erreicht.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren können erfindungsgemäß in zweifacher Weise weitergebildet werden, wobei jede dieser Möglichkeiten ihre Besonderheit hat.

Nach Anspruch 4 wird zum Wechsel der anliegenden Flanken die Drehrichtung gewechselt, dabei wechselt auch die relative Gleitung der Zahnflanken aufeinander in Richtung der Zahnhöhe. Das heißt, je nachdem, welche Achse der Werkzeug-Werkstück-Paarung die trei-

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bende ist, geht die relative Bewegung vom Kopf zum Fuß oder umgekehrt (»Stemmen« oder »Ziehen«).

Wird nach Anspruch 5 vorgegangen, dann ist kein Drehrichtungswechsel erforderlich, die Bearbeitungszeit ist u. U. kürzer, aber das Arbeitsergebnis ist evtl. nicht so gut wie bei einem Drehrichtungswechsel. Außerdem muß bei diesem Verfahren die Durchbiegung der Zähne beachtet werden, wenn hohe Arbeitsqualitäten gefordert werden.

Mit einer Ausgestaltung nach den Ansprüchen 6 und 7 kann die Arbeitsqualität weiter verbessert werden.

Eine Vorrichtung, auf der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, ist in der einfachsten Ausführung nach den Ansprüchen 8 (für das Verfahren nach Anspruch 1) oder 9 (für das Verfahren nach Anspruch 2) aufgebaut. Eine solche Vorrichtung arbeitet mit Einflankenanlage, d. h. von jedem Werkzeug- oder Werkstückzahn liegt bei der Bearbeitung jeweils nur eine Zahnflanke an. Das hat u. a. den Vorteil, daß eine Spanzustellung möglich ist, bei der der Achsabstand zwischen Werkzeug und Werkstück gleich bleiben kann, ohne daß die Veränderung der Zahnschräge berücksichtigt werden muß. Wenn das Verfahren nach der Erfindung in der Massenfertigung angewendet wird, könnte für die Bearbeitung der Rechts- bzw. der Linksflanken dei Werkstückzähne jeweils eine besondere Maschine eingesetzt werden. Da diese Maschinen dann normalerweise in eine Maschinenkette eingefügt sind, erhöhte sich dadurch nicht die Gesamtarbeitszeit, auch wäre die Vorrichtung einfach, billig und störunanfällig. Die Investitionskosten insgesamt sind aber geringer, wenn die relative Lage der Zahnflanken von Werkzeug und Werkstück auf der Vorrichtung gesteuert bzw. gewechselt wird. Hierfür bieten sich verschiedene Ausführungsformen an, so insbesondere und vorteilhafterweise eine mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Eine weitere Ausgestaltung ergeben die Merkmale des Anspruchs 11, die ebenfalls der Erhöhung der Arbeitsqualität dienen.

Einer einfachen und billigen Verstellung in Umfangsrichtung dienen die Merkmale des Anspruchs 12.

Die Ausgestaltung nach dem Anspruch 13 ist vorteilhaft für eine einfache Bedienung der Verstellung des Werkzeugs relativ zum Werkstück, insbesondere auch für einen automatischen Arbeitsablauf.

Bei den Führungsrädern muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Übersetzung mit der von Werkzeug und Werkstück übereinstimmt. Die Eingriffsteilung der Werkzeug-Werkstück-Paarung und der Führungsradpaarung braucht nicht übereinzustimmen, im Gegenteil, es kann sogar günstig sein (Anspruch 14), wenn sie verschieden sind, weil sich dann evtl. Teilungsfehler, die von der Vorrichtung verursacht werden, ausgleichen. Das Umrichten der Vorrichtung nach der Erfindung wird erleichtert durch Verwendung der Merkmale der Ansprüche 15 oder 16, wobei unter Wechselräder solche Zahnräder oder Reibräder (vgl. Anspruch 17) zu verstehen sind, die ähnlich den Wechselrädern von Drehbänken leicht austauschbar am Lager liegen. In diesem Zusammenhang wird auf die Verwendbarkeit der bekannten Wechselradschere hingewiesen.

Für die Vorrichtung nach Anspruch 9 sind noch verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen möglich. So können z. B. nach Anspruch 17 für die Führungsräder Reibräder oder Reibscheiben od. dgl. verwendet werden, deren Herstellung verhältnismäßig einfach ist Es ist lediglich darauf zu achten, daß sie die richtige Übersetzung aufweisen.

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65 Eine weitere günstige Weiterentwicklung beschreibt Anspruch 18. Mit dieser Ausgestaltung ist nicht nur das Ineingriffbringen der Verzahnung von Werkzeug und Werkstück beabsichtigt, sondern auch die Möglichkeit einer einmaligen oder schrittweisen radialen Zustellung während des eigentlichen Arbeitsvorganges. Damit ist es nämlich möglich, periodische (wellenförmige) Fehler des Zahnprofils, die in Höhenrichtung entstehen können, gezielt zu beseitigen.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 19 wird ein Effekt erzielt, der dem sogenannten Verspannungsprüfstand ähnelt. Die Torsionsfeder bietet die Möglichkeit, den Anpreßdruck der arbeitenden Zahnflanken zu steuern und u. U. das Wechseln der Zahnflanken weicher zu gestalten.

Die Erfindung ist anhand der Fig. 1 bis 19 beschrieben.

F i g. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel schematisch die Grundform einer Vorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Verzahnung der Führungsräder nach der Erfindung.

Fig.3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der Werkverzahnung.

Fig.4 zeigt ein Beispiel für eine Werkzeugspindel (schematisch).

F i g. 5 zeigt ein Vorschuborgan als Detail aus der Vorrichtung F ig. 4.

F i g. 6 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Werkzeugspindel (schematisch).

F i g. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VlI-VIl in Fig. 6.

F i g. 8 zeigt schematisch einen elektromagnetischen Antrieb für die Verstellung des Werkzeugrades relativ zum Führungsrad.

F i g. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Werkzeugspindel.

Fig. 10 zeigt schematisch eine Kreuzscheibenkupplung.

F i g. 11 zeigt die Kreuzscheibe zur Kupplung F1 g. 10.

F i g. 12 zeigt ein federndes Zahnrad im Querschnitt.

Fig. 13 zeigt das Zahnrad Fig. 12 in Richtung des Pfeils A gesehen.

Fig. 14 zeigt den Arbeitsablauf eines Verfahrens nach der Erfindung, schematisch gezeichnet Statt der Zahnprofile sind deren Bezugsprofile, d. h. das dazugehörige Zahnstangenprofil, gezeichnet, was am Sinn der Darstellung nichts ändert.

Fig. 15 bis 18 zeigen schematisch einige Ausführungsbeispiele für die Kombination der Werkräder, Führungsräder, Motore, Kupplungen und Bremsen bzw. Schwungmassen.

F ig. 19 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine innenverzahnte Werkstück-Werkzeug-Paarung und Leitradpaarung.

Die Erfindung ist nicht auf außenverzahnte Zahnräder beschränkt, sondern kann auch auf Innenzahnräder angewendet werden, wie F i g. 19 zeigt

Auf einer Werkstückspindel 1 (Fig. 1) sitzen nebeneinander und achsgleich ein zu bearbeitendes Zahnrad 2 (Werkstück) und ein Führungsrad 3. Beide sind mit einer Spanneinrichtung 4 drehsicher und nicht iängsverschiebbar aber auswechselbar auf der Werkstückspindel befestigt Auf einer Werkzeugspindel 5 sitzen drehfest nicht längsverschiebbar aber auswechselbar ein verzahntes Werkzeug 6 und ein Führungsrad 7. Das Werkzeug hat eine abrasive Arbeits-Oberfläche, also Zahnflanke, und kämmt mit der Verzahnung des Werk-

Stücks 2. Das Führungsrad 7 ist wie das Führungsrad 3 ein Zahnrad. Beide Zahnräder kämmen miteinander. Die Achsen der Werkstückspindel 1 und der Werkzeugspindel 5 sind im Abstand gekreuzt.

Der sogenannte Achskreuzpunkt 8 (gemeinsame Normale) kann innerhalb der Werkstück-Werkzeug-Paarung, z. B. in deren Mitte, oder innerhalb der Führungsradpaarung oder jeweils daneben, z. B. zwischen den beiden besagten Paarungen liegen. Die Vorrichtung arbeitet im sogenannten Tauchverfahren. Die Zahnflanken der Werkstückverzahnung werden also ohne ein Längsverschieben des Werkzeugs relativ zum Werkstück bearbeitet, z. B. geschliffen. Es ist daher erforderlich, daß der Wälzkörper (in der Achsrichtung ausgedehnter Wälzkreis) des Werkzeugs den Wälzkörper des Werkstücks hyperboloidisch umgreift. Außerdem muß die gesamte Werkstück-Zahnbreite von der Werkzeugverzahnung überdeckt werden. In F i g. 1 liegt der Achskreuzpunkt in der Mitte der Werkstückverzahnung, das Hyperboloid 9 des Werkzeugs ist daher symmetrisch gezeichnet. Die Verzahnung der Führungsrad-Paarung könnte an sich dem eines normalen und bekannten Getriebes mit gekreuzten Achsen entsprechen. Vorteilhaft und der Arbeitsqualität der Vorrichtung zuträglich ist es, wenn sie der Lage des Achskreuzpunktes entsprechen hyperboloidisch oder ähnlich geformt sind.

In F i g. 2 ist eine Zahnlücke des Führungsrads in vergrößertem Maßstab gezeichnet, in die ein Zahn des Führungsrads 3 eingreift. Die Zahnflanken liegen links an, während auf der rechten Seite Flankenspiel vorhanden ist. In F i g. 3 ist ebenfalls in vergrößertem Maßstab eine Zahnlücke des Werkzeugs 6 und ein Zahn des Werkstücks 2 gezeichnet. Hier liegen die Zahnflanken auf der rechten Seite an, während links Spiel besteht. In dem gezeigten Beispiel wird also die rechte Zahnflanke des Werkstücks bearbeitet, während die linke Flanke des achsgleichen Führungsrades 3 führt und abstützt. Zur Bearbeitung der anderen Werkstück-Zahnflanke wird die relative Lage innerhalb der beiden Radpaarungen gewechselt, also es liegen dann die Flanken auf der rechten Seite in F i g. 2 und auf der linken Seite der F i g. 3 aufeinander. Wie die Flanken gewechselt werden können, wird unten beschrieben.

F i g. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Werkzeugspindel 5. Diese ist in einem Werkzeugspindelkopf 10 gelagert, von dem ein Teil gezeichnet ist. Auf der Werkzeugspindel sitzt ein Aufnahmekörper 11, drehfest und axial unverschiebbar gesichert Auf diesem ist das verzahnte Schleifwerkzeug 6 gelagert, mit nicht gezeichneten, bekannten Mitteln gegen Drehung gesichert und mittels einer Spannmutter 12 axial gespannt. Das Werkzeug kämmt mii dem Werkstück 2. In dem Aufnahmekörper ist das Führungsrad 7 zentriert, das mit dem anderen Führungsrad 3 kämmt. Das Führungsrad 7 kann sich in dem Aufnahmekörper drehen und ist mittels einer Spanneinrichtung 13 (Bolzen, Scheiben, Muttern) und Federn 14 axial gehalten. In den Aufnahmekörper 11 einerseits und in das Führungsrad 7 andererseits greift ein Vorschuborgan 15 ein, das mit F i g. 5 näher gezeigt ist Dieses Vorschnborgan besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 16, auf dessen unterer Fläche eine Leiste 17 angeordnet ist, die in eine Nut 18 eingreift, die im Aufnahmekörper parallel zur Achse des Werkzeugs 6 gerichtet ist Auf der gegenüberliegenden Fläche sitzt ein Keil 19, der in eine entsprechende Nut 20 eingreift, die in der Nabe des Führungsrads 7 geneigt zur Achse des Werkzeugs 6 eingearbeitet ist Wird das Vorschuborgan axial bewegt, dann dreht sich das Führungsrad 7 relativ zum Werkzeug 6. Die relative Lage der Zähne (F i g. 2 und 3) ändert sich. Zweckmäßigerweise sind mehrere solche Vorschuborgane auf dem Umfang verteilt. Damit die Vorschuborgane bewegt werden können, sind sie mit einem Schaltring 21 ve-sehen, in dem ein Axiallager 22, relativ dazu gegen Längsverschieben gesichert, angebracht ist. Das Axiallager wird teilweise von einer Schaltgabel 23 umgriffen. Die Schaltgabel ist über eine Kolbenstange mit einem KoI-ben 24 verbunden, der mit einem dazugehörigen Zylinder 25 zwei Kammern 26, 27 bildet. Diese können von einem Steuergerät 28 aus wahlweise mit hydraulischem oder pneumatischem Druckmittel gespeist werden. So kann von dem genannten Steuergerät aus die relative Lage der Zahnflanken von Werkzeug und Führungsrad und damit auch von Werkzeug und Werkstück bestimmt werden.

Für hohe Genauigkeitsansprüche kann es zweckmäßig sein, zwischen die Gleitflächen am Vorschuborgan Kugeln oder Walzen mit Übermaß einzulegen, die mit Käfigen auf Abstand gehalten werden.

Das beschriebene Vorschuborgan ist lediglich ein Beispiel. Vorteilhaft ist auch die Verwendung von schrägverzahnten Zahnrädern, die verschiebbar sind.

Die Rolle der Leiste übernimmt dann die Welle und die des Keils einer der schrägen Zähne.

F i g. 6 und 7 zeigen eine Vorrichtung zum Verstellen der Zahnflanken von Werkzeug 6 und Führungsrad 7 mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Drehkolbens. Das Werkzeug 6 sitzt drehfest und axial gesichert auf einer Werkzeugspindel 31, die im Maschinengestell 32 oder in einem geeigneten Schlitten drehbar und nicht längsverschiebbar gelagert ist. Der Drehantrieb kann über eine Welle 31a erfolgen. Es kann aber auch die Werkstückspindel antreibbar sein, die in dieser Figur nicht gezeichnet ist. Auf der Werkzeugspindel ist ein Zylinder 33 drehbar, aber nicht längsverschiebbar gelagert. Auf der Außenwandung des Zylinders ist das Führungsrad 7 drehfest und nicht längsverschiebbar gelagert. An einem Ende läuft die Werkzeugspindel in einen Drehkolben 34 aus (siehe auch F i g. 7).

Der Hub des Vorschuborgans 15 (Fig.4, 5) kann durch eine Anschlagvorrichtung 95, 96 begrenzt werden. Diese kann auch innerhalb eines automatischen Arbeitsablaufs selbsttätig steuerbar sein, die Mittel hierfür sind an sich bekannt.

Dieser bildet zusammen mit einer entsprechenden Innenform 35 des Zylinders 33 zwei Kammern 36 und 37, in die Bohrungen 38, 39 führen. Um das Druckmittel zuführen zu können, ist der Zylinder mit einem Zapfen 40 versehen, auf dem in bekannter Weise eine Zufüh-Tungsbuchse 41 drehbar und dicht geführt ist. Von der Zuführungsbuchse führen Leitungen 42, 43 zu einem Steuergerät. Von dem Steuergerät aus können so über die Leitungen 42, 43, die Zuführungsbuchse 41 und die Bohrungen 38,39 die beiden Kammern 36,37 wahlweise mit Druckmittel beschickt werden. Dadurch kann der Drehkolben angetrieben werden und die Zahnflanken ändern ihre relative Lage. Auch kann damit der Anlagedruck der Werkzeugflanke gesteuert werden, weil sich die entsprechende Flanke des Führungsrads am anderen Führungsrad abstützt (vgl. F i g. 2 und 3). Die für die Druckmittelversorgung dienenden Elemente wie Pumpe, Filter, Ventile usw. sind, da bekannt, nicht gezeichnet Ebenso sind die Elemente des Steuergerätes nicht gezeichnet, weil auch diese an sich bekannt sind.

F i g. 8 zeigt einen der Vorrichtung nach F i g. 6,7 entsprechenden elektromagnetischen Antrieb. Die Werk-

zeugspindel ist statt mit einem Drehkolben mit einem Hebel 45 versehen, der in einen Anker 46 eingreift, welcher im Zylinder 33 längsverschiebbar geführt ist. Der Anker ist von 2 Elektromagneten 47, 48 beeinflußbar. Die Spannung erhalten die Elektromagneten über ein Schleifringsystem 49, ähnlich wie die Kammern in der hydraulischen Steuerung über die Zuführungsbuchse.

F i g. 9 zeigt eine Werkzeug-Leitrad-Lagerung für eine Ausführungsform, bei der die Leitradpaarung spielfrei ineinander greift. In einem radial zum Werkstück 2 zustellbaren Werkzeugschlitten 51 ist eine bekannte Schlittenführung (Schwalbenschwanzführung oder Prismenführung) 52 vorgesehen, in der ein Zusatzschlitten 53 ebenfalls radial zum Werkstück 2 geführt ist. Der Zusatzschlitten kann von einem Elektromotor 54 aus über ein Schneckengetriebe 55, eine Vorschubspindel 56 und eine Vorschubmutter 57, die am Zusatzschlitten befestigt ist, angetrieben werden. In den Zusatzschlitten ist eine Werkzeugspindel 58 drehbar aber nicht längsverschiebbar gelagert. Die Werkzeugspindel nimmt in bekannter Weise das Werkzeug 6 auf. Etwa achsgleich oder achsparallel zur Werkzeugspindel ist eine Führungsradspindel 59 in dem Werkzeugschlitten 51 drehbar gelagert. Stirnseitig an der Führungsradspindel ist ein Drehkolbensystem angebracht, ähnlich wie im Zusammenhang mit F i g. 6 und 7 beschrieben wurde. Der Zylinder des Drehkolbensystems ist an der Führungsradspindel befestigt. Die Führungsradspindel ist hohl und wird axial von einer Drehstabfeder 61 durchdrungen. Einerseits ist die Drehstabfeder in der Werkzeugspindel und andererseits in dem Kolben des Drehkolbensystems befestigt. Durch diese Vorrichtung ist es möglich, eine Versetzung der Werkzeugachse zur Führungsachse zuzulassen. Diese ist nur gering, da lediglich die radiale Spanzustellung von der Feder aufgenommen werden muß. Die Feder überträgt das Drehmoment zwischen Werkzeugspindel und Führungsradspindel und sorgt gleichzeitig für eine elastische Anlage der Zahnflanken. Die radiale Spanzustellung wird mittels des Elektromotors 54 gesteuert. Es ist auch möglich die Welle 61 mit Gelenken zu versehen.

Der Werkzeugschlitten 51 ist im Maschinengestell oder einem mit diesem verbundenen Teil 62 mit einer Rundführung 63 gelagert, so daß damit auch der Achskreuzwinkel zwischen Werkstück und Werkzeug eingestellt werden kann. Es ist eine nicht gezeichnete Klemmung zum Feststellen vorgesehen.

Reicht die Feder für die radiale Versetzung nicht aus, kann statt dessen eine Kupplung vorgesehen werden, die eine Parallelverschiebung von Wellen zuläßt, z. B. eine Kreuzscheibenkupplung, wie sie schematisch mit den F i g. 10 und 11 gezeigt ist Die Kupplung besteht im wesentlichen aus zwei Kupplungshälften 64 und 65, die jeweils mit einer durch die Mittellinie verlaufende Stirnseiten Nut 66, 67 versehen sind. Zwischen die Kupplungshälften ist eine Kreuzscheibe 68 eingelegt, die an jeder Stirnseite eine Paßleiste 69, 70 trägt Die Paßleisten sind rechtwinkelig zueinander gerichtet und passen in die besagten Nuten. Zwischen die Gleitflächen können Kugeln oder Rollen, zweckmäßigerweise mit Übermaß, eingelegt sein (nicht gezeichnet).

Da bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 die Führungsräder ohne Flankenspiel laufen, wird zweckmäßigerweise eines dieser Räder als geteiltes federndes Rad ausgebildet. Ein Beispiel zeigt Fig. 12 und 13. Das Zahnrad 71 besteht im wesentlichen aus zwei Hälften 72, 73. Die eine 72 der beiden Hälften ist mit einer Zentriernabe 74 versehen, auf der die andere Hälfte drehbar gelagert ist. Beide Hälften haben identische Verzahnungen. Bei einer gewählten Versetzung der beiden Verzahnungen sind in die Radscheiben fluchtende Löcher gebohrt, in die Buchsen 75 oder Stopfen aus einem elastischen Material eingelegt sind. Werden die Hälften gegeneinander verdreht, um die Verzahnungen zur Deckung zu bringen, dann streben sie federnd in die Ausgangslage zurück. Axial wird die auf die Nabe gesetzte Hälfte mit einer Mutter 76 gehalten. Es sind viele

ίο Ausführungsformen von federnden Zahnrädern bekannt, die als federnde Glieder auch Blatt- oder Spiralfedern benutzen.

Fig. 14 zeigt schematisch einen Arbeitsablauf bei einem Verfahren nach der Erfindung. Mit 80 ist ein Werkzeugzahn bezeichnet, mit 81 eine Werkstückzahnlücke. Das Verfahren läuft wie folgt ab:

a) Zustellen des Werkzeugs, bis der Werkzeugzahn 80 in der Ausgangsposition für die eigentliche Bearbeitung mit Flankenspiel in der Zahnlücke des Werkstücks steht oder umgekehrt. — Einschalten der Rotationsbewegung.

b) Seitliches Verstellen des Werkzeugs relativ zum Werkstück in Umfangsrichtung, bis sich die Zahnflanken berühren; Spanabnah.nc.

c) Radiales Zustellen; Spanabnahme.

d) Auseinanderfahren bis etwa zur Stellung a.

e) Seitliches Verstellen bis zur Anlage an der anderen Werkstückzahnflanke; Spanabnahme.

f) Radiales Zustellen, Spanabnahme,
g) Auseinanderfahren wie a und d.
h) Maschine anhalten und Zurückfahren in die Ausgangsposition.

Die Verfahrensschritte b bis g können wiederholt oder auch anders kombiniert werden.

Es wurde als Beispiel ein verhältnismäßig kompliziertes Verfahren demonstriert. Es kann auch einfacher ablaufen, z. B. mit den Verfahrensschritten a, b, e, h.

Die Fig. 15 bis 18 zeigen schematisch Ausführungsformen, wie sie für die Erfindung charakteristisch sind. Elemente, die bei Werkzeugmaschinen üblich sind, wurden fortgelassen. Mit 2 und 6 wurde das Werkstück-Werkzeug-Paar bezeichnet, mit 3 und 7 das Führungsradpaar (vgl. F i g. 1). Beide Paare wurden mit Rücksicht auf die Übersichtlichkeit stark auseinandergezogen, so daß sich die Spindeln 1 und 5 als Wellen darstellen. Mit 85 ist ein Antriebsmotor bezeichnet Die parallelen schrägen Striche auf der Werkzeugspindel 5 bezeichnen das Vorschuborgan 15, mit der die Flankenlage von der Links- zur Rechtsflanke und umgekehrt gewechselt wird.

Mit der Skizze F i g. 14 ist schematisch dargestellt, wie durch wiederholtes radiales Zustellen wellenförmige Fehler auf der Werkstück-Zahnflanke beseitigt werden können, insbesondere dann, wenn der Rhythmus der Zustellung der Wellenlänge der Fehler entspricht

In der Ausführungsform nach Fig. 16 ist die Werkzeugspindel starr. In die Werkstückspindel ist eine Schaltkupplung 86 eingefügt Beiderseits der Werkstückspindel 1 ist je ein Motor 87, 88 angeordnet der auch auf Bremsung geschaltet werden kann. Je nach Schaltung der Motore und Öffnen oder Schließen der Schaltkupplung wird die treibende Zahnflanke gewechseit und damit wegen des Flankenspiels auch die anliegende Zahnflanke und zwar bei gleicher Drehrichtung, was den Arbeitsablauf beschleunigt
Bei der Anordnung nach Fig. 17 ist an der Werk-

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Stückspindel nur einerseits (links) der Motor vorgesehen, während die andere Seite der Spindel mit einer Bremse oder Schwungmasse 89 versehen ist. Die treibende Zahnflanke und damit auch die spanabhebende Zahnflanke werden durch Umschalten der Drehrichtung des Motors und durch öffnen und Schließen der Schaltkupplung gewechselt.

Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform, bei der beide Spindeln mit je einer Schaltkupplung 90, 91 versehen sind. Die Werkstückspindel ist einerseits (links) mit einem Motor 85 gekuppelt und auf der anderen Seite mit einer Bremse oder Schwungmasse 89. Die Werkzeugspindel ist mit einem Motor 92 gekuppelt. Auch mit dieser Anordnung kann die Flankenanlage günstig gesteuert werden.

In F i g. 18 sind als Beispiele die Führungsräder 93,94 als Reibräder dargestellt. Die Motore können Elektromotore oder Hydraulikmotore sein.

Durch Ein- und Ausschalten bzw. Umschalten der Drehrichtung der Motore in den Fig. 16 bis 18 und durch sinnvollles Ein- und Ausschalten der Schaltkupplungen 86 bis 91 werden die treibenden Zahnflanken der Systeme geändert und dadurch werden auch die spanabnehmenden Zahnflanken gewechselt.

In einer weiteren, nicht gezeichneten Ausführungsform können die Führungsräder auf der Werkstück- und Werkzeugspindel sitzenden Führungsräder so ausgelegt sein, daß die nicht kämmen. Für den Eingriff sind dann zwei leicht auswechselbare Wechselräder vorgesehen, die miteinander und jeweils mit einem Führungsrad kämmen. Für die Wechselräder kann eine Wechselradschere vorgesehen sein, wie sie beispielsweise von den Drehbänken und Fräsmaschinen her bekannt ist.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

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Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feinbearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern durch Abwälzen mit einem zahnradartigen Werkzeug unter im Abstand gekreuzten Achsen ohne Längsvorschub, wobei das Werkzeug und das Werkstück jeweils mit einem Führungszahnrad im wesentlichen gleichachsig gekuppelt sind, die miteinander kämmen und das gleiche Obersetzungsverhältnis aufweisen wie die Werkstück-Werkzeug-Paarung, und wobei das Werkzeug eine abrasive, d. h. keine einheitlich gerichteten Schneidkanten aufweisende Oberfläche besitzt und hyperboloidisch oder ähnlich geformt ist mit einer solchen axialen Abmessung, daß es von einer Stirnseite der Werkstäckverzahnung bis zur anderen im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bearbeitung beim gegenseitigen Abwälzen sowohl das Werkstück-Werkzeug- Paar (2, 6) als auch das Führuhgsradpaar (3, 7) mit Flankenspiel in Eingriff gebracht und gehalten werden, derart, daß bei dem einen Paar jeweils lediglich die rechten oder die linken Zahnflanken anliegen, während bei dem anderen Paar die jeweils anderen Zahnflanken anliegen, und wobei die Rechtsflanken und die Linksflanken am Werkstück (2) nacheinander durch Flankenwechsel bearbeitet werden.

2. Verfahren zum Feinbearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern durch Abwälzen mit einem zahnradartigen Werkzeug unter im Abstand gekreuzten Achsen ohne Längsvorschub, wobei das Werkzeug und das Werkstück jeweils mit einem Führungszahnrad im wesentlichen gleichachsig gekuppelt sind, die miteinander kämmen und das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweisen wie die Werkstück-Werkzeug-Paarung, und wobei das Werkzeug eine abrasive, d. h. keine einheitlich gerichteten Schneidkanten aufweisende Oberfläche besitzt und hyperboloidisch oder ähnlich geformt ist mit einer solchen axialen Abmessung, daß es von einer Stirnseite der Werkstückverzahnung bis zur anderen im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bearbeitung beim gegenseitigen Abwälzen das Führungsradpaar (3, 7) ohne Flankenspiel und das Werkstück-Werkzeug-Paar (2,6) mit Flankenspiel in Eingriff gebracht und gehalten werden, derart, daß die Rechtsflanken und die Linksflanken am Werkstück (2) nacheinander durch Flankenwechsel bearbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ineingriffbringen der Zähne von Werkzeug (6) und Werkstück (2) bzw. beim Verfahren nach Anspruch 1 auch der Zähne der Führungsräder (3, 7) unter radialer Zustellung bis zu einem Achsabstand, der dem Beginn der Bearbeitung entspricht, mit Zahnspiel erfolgt, das Werkzeug (6) und Werkstück (2) erst dann in Rotation versetzt und relativ zueinander verdreht werden, bis die einen Flanken der Werkzeugzähne an ihren Gegenflanken anliegen und diese bearbeiten, und daß dann Werkzeug (6) und Werkstück (2) relativ zueinander verdreht werden, bis die anderen Flanken der Werkzeugzähne an deren Gegenflanken anliegen und diese bearbeiten, und daß schließlich Werkzeug (6) und Werkstück (2) radial auseinander gefahren und stillgesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wechsel der anliegenden Zahnflanken die Drehrichtung von Werkstück und Werkzeug gewechselt wird, wobei für die Dauer des Fiankenwechsels die Verbindung zwischen dem Werkstück (2) oder dem Werkzeug (S) mit dem jeweiligen Führungsrad (3,7) gelöst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel der anliegenden Zahnflanken bei gleicher Drehrichtung durch Verändern der Relativgeschwindigkcit erfolgt, wobei für die Dauer des Flankenwechsels die Verbindung zwischen dem Werkstück (2) oder dem Werkzeug (6) mit dem jeweiligen Führungsrad (3, 7) gelöst wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel der anliegenden Zahnflanken mit mindestens einer radialen Zustellung des Werkzeugs (6) relativ zum Werkstück (2) kombiniert ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Anlage der Zahnflanken des Werkzeugs (6) mehrere radiale Zustellungen an der gleichen Zahnflanke erfolgen.

3. Vorrichtung zum Feinbearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern nach dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1, mit einer Werkstückspindel, die das Werkstück und ein erstes Führungsrad trägt, und einer unter gekreuzten Achsen dazu angeordneten Werkzeugspindel, die das Werkzeug und ein zweites Führungsrad trägt, wobei sowohl das Werkstück und das Werkzeug als auch das erste und das zweite Führungsrad in kämmendem Zahneingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Werkzeug (6) bzw. das zugehörige Führungsrad (7) als auch das Werkstück

(2) bzw. das zugehörige Führungsrad (3) mit einem Antriebsmotor (85,87,88,92) und/oder einer Bremse (89) gekuppelt sind, die in Abhängigkeit voneinander gesteuert sind, und daß die Verbindung zwischen dem Werkzeug (6) und dem zugehörigen Führungsrad (?) und/oder die Verbindung zwischen dem Werkstück (2) und dem zugehörigen Führungsrad

(3) mittels einer Trennkupplung (86,90,91) lösbar ist. 9. Vorrichtung zum Feinbearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern nach dem Verfahren gemäß Patentanspruch 2, mit einer Werkstückspindel, die das Werkstück und ein erstes Führungsrad trägt, und einer unter gekreuzten Achsen dazu angeordneten Werkzeugspindel, die das Werkzeug und ein zweites Führungsrad trägt, wobei sowohl das Werkstück und das Werkzeug als auch das erste und das zweite Führungsrad in kämmendem Zahneingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Werkzeug (6) als auch das Werkstück (2) mit einem Antriebsmotor (88,92) und/oder einer Bremse (89) gekuppelt sind, die in Abhängigkeit voneinander gesteuert sind, und daß die Verbindung zwischen dem Werkzeug (6) und dem zugehörigen Führungsrad (7) und/oder die Verbindung /wischen dem Werkstück (2) und dem zugehörigen Führungsrad (3) mittels einer Trennkupplung (86,90,91) lösbar ist.

IQ. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Umsteuereinrichtung, mit der die Anlage der Zähne von der einen Zahnseite auf die andere gewechselt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekenn-

zeichnet durch eine Steuereinrichtung (15, 34), mit der der Druck, mit dem die zusammenwirkenden Zahnflanken aufeinanderliegen, veränderbar ist

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Glied der Werkzeug-Werkstück-Paarung (2,6) mittels eines antreib- und steuerbaren Keilgetriebes (15) od. dgl. relativ zum zugehörigen Führungsrad (3, 7) verdrehbar ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurth gekennzeichnet daß mindestens ein Glied der Werkzeug-Werkstück-Paarung (2, 6) mittels einer antreib- und steuerbaren pneumatischen oder hydraulischen (40 bis 44) oder elektromagnetischen Vorrichtung (46 bis 50) relativ zum zugehörigen Führungsrad (3,7) verdrehbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsräder (3,7) eine andere Eingriffsteilung haben als die Verzahnung des Werkzeugs.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsräder (3,7) Wechselräder sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsradpaar (3,7) mit einem Wechselradpaar kombiniert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet daß die Führungsräder gegenseitig anliegende Reibräder (93,94) sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vorschub-Steuereinrichtung (52 bis 54), mit der die Lage der Zahnflanken vom Werkzeug (6) relativ zum Werkstück (2) und zu den Führungsrädern (3,7) in Richtung der Zahnhöhe verändert werden kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß zwischen mindestens einem Glied der Werkzeug-Werkstück-Paarung (2,6) oder einem damit verbundenen Teil und einem Führungs gebnisses erzielt werden. Schon beim Zahnradhonen ohne Führungsräder hatte man immer wieder Ausbrüche an den und von Werkzeugzähnen beobachtet, die das Werkzeug vorzeitig unbrauchbar gemacht haben. Diese Ausbrüche sind teils auf die wechselnden Kräfte zurückzuführen, denen das relativ spröde Material der Honwerkzeuge nicht gewachsen ist, und teils auf ein Zwängen der Werkzeugzähne in den Zahnlücken des Werkstücks. Für das Zwängen gibt es verschiedene Ursachen: Die Werkstückzähne können noch zu viel Aufmaß haben, also zu dick sein, oder es sind Beschädigungen , z. B. Aufstauchungen, vorhanden, oder die Werkstückzähne weisen einen von einer vorausgegangenen Wärmebehandlung herrührenden Verzug (Flankenrichtungsfehler) auf. Die Ausbrüche konnten mit dem bekannten Führungsgetriebe nicht verhindert werden, im Gegenteil. Bedingt durch die überall vorhandene Spielfreiheit war das ganze aus Werkstück, Werkzeug und Führungsgetriebe bestehende System so starr geworden, daß das Werkzeug keinerlei Möglichkeit zum »Ausweichen« mehr hatte. Abgesehen von den erhöhten Werkzeugkosten durch den vorzeitigen Ausfall waren auch die Bearbeitungsergebnisse wegen der beschädigten Werkzeug nicht befriedigend.

Man hat dann versucht, das Werkstück-Werkzeug-Paar mit einer gesonderten Vorrichtung zu führen, und zwar durch eine elektrische Welle, was zu ungenau war, oder durch ein Zahnradgetriebe, was in einfacher Weise ebenfalls nicht zum Ziele führte.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so weiterzubilden, daß das Bearbeitungsergebnis so verbessert wird, daß die genannten Mängel vermieden werden. Außerdem soll eine geeignete Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens geschaffen werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 2 aufweist. Es ist von der DE-OS 23 06 780 her bekannt, bei Anv/en-

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