DE3441188A1

DE3441188A1 - Verfahren zum feinbearbeiten von zahnraedern mit einem zahnradfoermigen werkzeug, insbesondere schabrad

Info

Publication number: DE3441188A1
Application number: DE19843441188
Authority: DE
Inventors: Udo Dr.-Ing. 8031 Wessling Schapp
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik & Co 8000 Muenchen GmbH; Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hurth Maschinen und Werkzeuge 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1984-11-10
Filing date: 1984-11-10
Publication date: 1986-05-22
Also published as: DE3441188C2

Description

Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern mit einem
zahnradförmigen Werkzeug, insbesondere Schabrad Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ein derartiges Verfahren ist von der DE-PS 26 58 830 bekannt.
Bei der Anwendung dieses als Tauch-Querschaben bzw. als Tauch-Diagonalschaben bezeichneten Verfahrens wurden in der Vergangenheit am Werkstück häufig von ihrer Sollform abweichende, vielfach auch unsaubere Zahnflanken beobachtet. Da solche Teile i.d.R. als Ausschuß verworfen werden müssen, haben die genannten Verfahren bisher keine nennenswerte Anwendung gefunden, obwohl sie vom Ansatz her im Vergleich mit anderen Verfahren Vorzüge aufweisen.
Vom Erfinder durchgeführte Untersuchungen führten zu dem Ergebnis, daß die Ursache für diese Mängel in einem schlechten Zusammenwirken von Werkzeug und Werkstück zu suchen sind, und zwar sowohl beim Tiefenvorschub als auch beim Tangentialvorschub.
Die bei den genannten Verfahren verwendeten Schabräder haben in Längsrichtung hohlgeschliffene Zahnflanken, so daß das Werkstück vom Werkzeug (Schabrad) etwa hyperboloidisch umgriffen wird. Eine derartige Hohlballigkeit wird auch beim reinen Tauchschaben verwendet.
Wäre dieser Hohlschliff nicht vorhanden, die Flanken also nicht korrigiert, dann ergäben sich beim Tauchschaben hohlballige Zähne am Werkstück (Wert i in Figur 3). Beim reinen Tangentialschaben ergeben sich dagegen gerade Zahnflanken (Figur i), weil sich der Achskreuzpunkt über die gesamte Breite des Werkstücks bewegt. Wenn das Werkstück beim Tangentialschaben ballige Zähne bekommen soll, dann muß das Schabrad hohlballige Zähne haben. Dabei entspricht der Wert f der Balligkeit am Werkstück dem Wert g der Hohlballigkeit am Schabrad (Figur 2). Beim Tauchschaben muß, um eine Balligkeit f am Werkstück zu erzielen, das Schabrad zusätzlich zum Wert g noch um einen Wert h stärker hohlballig gemacht werden (Figur 4), um die entsprechende Hohlballigkeit i am Werkstück auszugleichen. Wegen des ortsfesten Achskreuzpunktes ist die Hohlballigkeit bei einem Tauchschabrad größer als bei einem anderen Schabrad.
Wird nun beim Tauch-Quer- oder beim Tauch-Diagonalschaben mit einem Werkzeug nach Figur 4 gearbeitet, dann wird die beim Tiefenvorschub erzeugte Balligkeit beim Tangentialvorschub unzulässig verändert. Wird andererseits mit einem Werkzeug nach Figur 2 gearbeitet, dann können - je nach dem vorhandenen Wert g - beim Tiefenvorschub hohlballige, gerade oder leicht ballige Zähne am Werkstück erzeugt werden. Insbesondere im erstgenannten Falle ist dann der Zahneingriff zwischen Werkzeug und Werkstück nur ungenügend, was zu den eingangs erwähnten unsauberen Zahnflanken führt.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so weiterzuentwickeln, daß die Zahnflanken des Werkstücks stets einwandfrei bearbeitet werden und die Flankenrichtung stimmt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, das nach dem Anspruch 1 abläuft. Je nachdem, ob mit einem vorhandenen Werkzeug gearbeitet werden soll oder mit einem (ggf. einem von mehreren möglichen) fest an der Maschine eingestellten Achskreuzwinkel, ergeben die Ansprüche 2 und 3 vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens.
Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren beschrieben. Dabei ist als Werkzeug immer ein Schabrad dargestellt, wie auch in der Beschreibung immer ein Schabrad genannt ist. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch mit anderen Werkzeugen ausführbar ist.
Die bereits genannten Figuren 1 bis 4 zeigen in Fig. 1 und 2 stark vereinfacht einen Ausschnitt aus dem Werkzeug und dem Werkstück beim Querschaben mit unkorrigiertem und mit korrigiertem Werkzeug, Fig. 3 und 4 dieselbe Situation, ebenfalls stark vereinfacht beim Tauchschaben.
Das Ausführungsbeispiel ist dargestellt in den Figuren 5 bis 10. Dabei zeigen Fig. 5 und 6 die Anordnung von Werkzeug und Werkstück in einer Seitenansicht und in der Draufsicht, Fig. 7 und 8 stark vereinfacht einen Ausschnitt aus dem Werkzeug und dem Werkstück beim Tauch-Querschaben nach der Erfindung, Fig. 9 einige geometrische Größen beim Tauch-Diagonalschaben, Fig. 10 einen Ausschnitt aus dem Werkzeug beim Tauch-Diagonalschaben.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine aus einem Werkstück W und einem Schabrad T bestehende Paarung. In diesem Beispiel ist das Werkstück schrägverzahnt und das Werkzeug geradverzahnt. Es kann aber auch jede andere Kombination gewählt werden. Die Werkzeugzähne 1 sind mit Nuten 11 versehen, Werkstück und Werkzeug wälzen aufeinander ab, wobei sich die Achse 12 der Werkstückspindel 2 und die Achse 13 der Werkzeugspindel 3 im Abstand kreuzen. Die auf den Achsen beider Spindeln rechtwinkelig stehende gemeinsame Normale ist mit 4 bezeichnet, sie verbindet die beiden Achsen im Achskreuzpunkt 5. Die Späne werden von den durch die Nuten l gebildeten Schneidkanten infolge der auf der Achskreuzung t beruhenden Längsgleitung abgenommen.
Die Maschine, auf der dieses Schabverfahren durchgeführt wird, kann einen Tiefenvorschub (Pfeil 6) im Sinne einer Veränderung des Achsabstandes von Werkstück- und Werkzeugspindel ausführen. Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen für einen Tangentialvorschub (Pfeil 7) der in einer Ebene vor sich geht, die rechtwinkelig zur gemeinsamen Normalen liegt. Der Tangentialvorschub kann in dieser Ebene eine beliebige Richtung haben (Pfeile 7a bis 7b). Vorzuziehen ist allerdings ein Tangentialvorschub 7 der annähernd rechtwinkelig zur Achse 12 der Werkstückspindel 2 oder zur Achse 13 der Werkzeugspindel gerichtet ist oder einen Zwischenwert dazu bildet.
Normalerweise schließt der Tangentialvorschub 7 an den Tiefenvorschub 6 an. Dabei belegt sich der Achskreuz-,, punkt 5 von der Werkstückmitte zu einer Stirnseite (Punkt 8). Bei einem anschließenden Tangentialrückhub bewegt sich der Achskreuzpunkt zur anderen Stirnseite (Punkt 9), ehe er bei einem neuen Tangentialvorschub zur Werkstückmitte zurückkehrt.
Maschinen zum Zahnradschaben sind bekannt, so daß die Einrichtungen für die Schabraddrehung für die genannten Vorschübe und zum Tragen von Werkstück und Schabrad nicht beschrieben zu werden brauchen. Es ist auch bekannt, beim Tiefenvorschub und/oder Tangentialvorschub und/oder den Rückhüben die Drehrichtung zu wechseln, so daß hierauf nicht gesondert eingegangen werden muß.
Die Zahnflanken des Schabrades T sind hohlgeschliffen (Figur 7) und zwar um einen Wert g, der der am Werkstück W zu erzeugenden Balligkeit f entspricht (Figur 8).
Um zu einem zufriedenstellenden Bearbeitungsergebnis zu kommen, sollen die vom Verzahnen her am Werkstück W vorhandenen geraden Zahnflanken beim Tiefenvorschub weitestgehend erhalten bleiben und die gewünschte Balligkeit f an den Werkstückzähnen 10 erst beim Tangentialvorschub erzeugt werden. Um das zu erreichen, wird die gesamte Feinbearbeitung nach dem Tauch-Querschabe-Verfahren durchgeführt mit einem Achskreuzwinkel , bei dem die am Schabrad T vorhandene Hohlballigkeit g zu einer Linienberührung zwischen den Zahnflanken des Schabrades T und denen des Werkstücks W führt. Oder anders ausgedrückt: Die Hohlballigkeit g am Schabrad T entspricht bei dem benutzten Achskreuzwinkel t einer Hohlballigkeit g, mit der bei einem reinen Tauchvorschub das Schabrad T das Werkstück hyperboloidisch od. dgl. derart umgreift, daß die geraden Zahnflanken am Werkstück erhalten bleiben, also keine dem Wert i in Figur 3 entsprechende Hohlballigkeit und keine dem Wert f in Figur 2 entsprechende Balligkeit er«eugt wird, auch nicht in verringertem Maße.
In der Praxis kann auch der Fall eintreten, daß mit einem oder einem von mehreren möglichen an der Maschine vorgegebenen Achskreuzwinkel t' r gearbeitet werden muß.
In diesem Falle wird nach dem Tauch-Diagonalschabe- Verfahren gearbeitet. Dazu wird ein Schabrad T benutzt, dessen Hohlballigkeit g zu einer Linienberührung zwischen den Zahnflanken des Schabrades T und denen des Werkstücks W führt, die geraden Zahnflanken am Werkstück W beim Tiefenvorschub also erhalten bleiben. Der Tangentialvorschub erfolgt dann nicht rechtwinkelig zur Werkstückachse 12 wie beim Tauch-Querschabe-Verfahren, sondern in einer um einen Winkel£ zur Werkstückachse 12 geneigten Richtung (Figur 9). Dabei muß die Vorschubbewegung 7 mindestens auf einer Weglänge s erfolgen, bei der der Achskreuzpunkt am Schabrad T eine Strecke b' durchwandert (Figur 10), die der Breite a der gewünschten Balligkeit f am Werkstück W entspricht. In der Regel entspricht die Breite a der Balligkeit f der Breite b des Werkstücks.
Begriffsliste 1 Werkzeugzahn 2 Werkstückspindel 3 Werkzeugspindel 4 gemeinsame Normale 5 Achskreuzpunkt 6 Tiefenvorschub 7,7a,7b Tangentialvorschub 8 9) Achskreuzpunkt 10 Werkstückzahn 11 Nute 12 Achse von 2 bzw. W 13 Achse von 3 bzw. T T Schabrad W Werkstück a Breite von f b Breite von W b' wirksame Breite von T f Balligkeit von W g Hohlballigkeit von T h wie g i Hohlballigkeit von W s Vorschubweg y Achskreuzwinkel Diagonalwinkel

Claims

Patentansprüche 1) Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern mit einem zahnradförmigen Werkzeug unter gekreuzten Achsen von Werkzeug und Werkstück, insbesondere zum Zahnradschaben, mit einem nach dem Tauchverfahren ablaufenden Tiefenvorschub und einem Rückhub und mit einem dazwischen erfolgenden Tangentialvorschub des Werkzeugs relativ zum Werkstück nach dem Underpass- bzw. Diagonalverfahren in einer wählbaren Richtung und in einer Ebene, zu der die Achsen von Werkstück und Werkzeug parallel liegen und mit Wechseln der Drehrichtung des Werkstücks bzw. Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die anfangs geraden Zahnflanken des Werkstücks (W) beim Tiefenvorschub (6) weitestgehend erhalten bleiben und eine gewünschte Balligkeit (f) erst beim Tangentialvorschub (7) erzeugt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es unter einem derart gewählten Achskreuzwinkel abläuft, daß eine am Werkzeug (T) vorhandene Hohlballigkeit (g,h) zum Erzeugen der Werkstückballigkeit (f) zu einer Linienberührung zwischen den Zahn flanken von Werkzeug (T) und Werkstück (W) führt.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es unter einem vorgegebenen Achskreuzwinkel (t) abläuft und dabei am Werkzeug (T) eine derartige Hohlballigkeit (g,h) vorhanden ist, daß beim Tiefenvorschub (6) zwischen den Zahnflanken von Werkzeug (T) und Werkstück (W) eine Linienberührung besteht und zum Erzeugen der Werkstückballigkeit (f) die Tangentialbewegung (7) in ihrer Winkellage (£ ) und ihrer Verfahrlänge (s) so abläuft, daß der Achskreuzpunkt auf der Werkzeugflanke eine Strecke (b' ) durchwandert, die der Breite (a) der gewünschten Balligkeit (f) entspricht.