DE3512243C3 - Vorrichtung zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings - Google Patents

Vorrichtung zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fertig­ bearbeiten eines Zahnradrohlings nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 27 11 282 bekannt. Dort hat das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug die Form eines Zahnrads, das sich in Eingriff mit dem Zahnradrohling dreht, wobei abwechselnd Werkzeug und Zahnradrohling angetrieben und das jeweils andere Teil abgebremst werden. Die Achsen des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs und des Zahnradrohlings verlaufen waagerecht übereinander, wobei das Zahnrad-Fertigungsbearbeitungswerkzeug über dem Zahnradrohling angeordnet ist. Der Zahnradrohling ist auf einem horizontal bewegbaren Tisch gelagert, der eine Querbewegung zwischen Zahnradrohling und Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug gestattet, wobei allerdings in der Offenlegungsschrift offen gelassen ist, was genau unter "Querbewegung" zu verstehen ist.
Bei niedriger Drehzahl des Zahnradrohlings ist die Arbeitsgeschwindigkeit dieser Vorrichtung verhältnismäßig klein.
Aus der US-PS 4 329 096 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrads durch Wälzstoßen von Zähnen aus dem Umfang eines zylindrischen Rohlings bekannt, die eine von einem ersten Motor drehangetriebene Werkzeugwelle und eine von einem zweiten Motor drehangetriebene Aufnahmewelle für den Rohling aufweist, bei der ein dritter Motor die Werkzeugwelle mittels eines Zahnstangentriebs axial hin- und herbewegt. Dieser dritte Motor muß ein Reversiermotor sein. Der Lauf der drei Motoren wird durch eine Steuereinrichtung gesteuert, die Signale von einem Rechner und einem Stellungssensor am Zahntrieb erhält und getrennte Signale an Steuerschaltungen für die drei Motoren gibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die, bei einfachem Aufbau, eine genaue gleichmäßige Fertigbearbeitung von Zahnradrohlingen unabhängig von der Breite der Zahnradrohlinge mit verhältnismäßig hoher Arbeitsgeschwindigkeit auch bei verhältnismäßig niedriger Drehzahl der Zahnradrohlinge gestattet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.
Da ein wesentlicher Teil der Fertigbearbeitung des Zahnradrohlings durch die Hin- und Herbewegung des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs erfolgt, kann sich der Zahnradrohling mit verhältnismäßig niedriger Drehzahl drehen, wird aber dennoch über die gesamte Länge seiner Zähne gleichmäßig fertigbearbeitet. Dabei kann der Hub der Hin- und Herbewegung des Zahnrad- Fertigbearbeitungswerkes unabhängig von der Breite des Zahnradrohlings erfolgen.
Die Steuereinrichtung ist verhältnismäßig einfach, da kein die Axiallage der Werkzeugwelle erfassender Sensor vorgesehen sein muß, der dritte Motor kein Reversiermotor sein muß, die Steuerimpulse von dem dritten Motor erzeugt werden und die vom Impulsverteiler abgegebenen Antriebsimpulse sowohl den ersten Motor als auch den zweiten Motor steuern.
Das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug kann mit Rillen zum Schaben des Zahnradrohlings versehen sein, wie dies nach dem "Handbuch Verzahntechnik", 2. Auflage, Berlin 1981, S. 184/185, bekannt ist. Das Zahnrad- Fertigbearbeitungswerkzeug kann auch zum Schleifen des Zahnradrohlings mit abrasiven schleifkornbelegten Zahnoberflächen versehen sein, wie dies nach dem genannten Handbuch, Seite 211, 213 und 214 bekannt ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Zahnradrohling im Eingriff mit einem zahnradförmigen Fertigbearbeitungswerkzeug.
Fig. 2 zeigt ein zahnradförmiges Fertigbearbeitungswerkzeug mit Schabrillen.
Fig. 3 zeigt ein zahnradförmiges Fertigbearbeitungswerkzeug mit abrasiven schleifkornbelegten Zahnoberflächen.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Antrieb von Zahnradrohling und Fertigbearbeitungswerkzeug.
Fig. 1 zeigt einen Zahnradrohling 1, der grob in Form eines Stirn-Zahnrades geschnitten und auf eine Aufnahmewelle 2 gesetzt ist, die um ihre Achse 5 drehbar ist. Ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 in Form eines Stirn-Zahnrades ist auf eine Werkzeugwelle 4 aufgesetzt, die um ihre sich parallel zu der Achse 5 der Aufnahmewelle 2 erstreckende Achse 6 drehbar ist.
Zur Bearbeitung wird der Zahnradrohling 1 ohne Spiel in Eingriff mit dem Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 gebracht. Dann werden die Aufnahmewelle 2 und die Werkzeugwelle 4 synchron zueinander um ihre Achsen 5, 6 gedreht; dabei wird das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 längs der Achse 6 in Richtungen, die durch den Doppelpfeil 7 angedeutet sind, hin- und herbewegt.
Wenn das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 axial über die Breite des Zahnradrohlings 1 hinweg hin­ und herbewegt wird, werden die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 durch die Zahnoberflächen des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 in den Richtungen ihrer Zahnlücken über ihre gesamte Zahnlänge fertigbearbeitet. Da kein Spiel zwischen dem Zahnradrohling 1 und dem Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 besteht und beide synchron zueinander gedreht werden, stoßen ihre Zähne nicht gegeneinander. Daher werden die Zähne des Zahnradrohlings 1 mit hoher Genauigkeit ohne Profilfehler im wesentlichen unabhängig von dem Grad ihres Ineinandergreifens mit den Zähnen des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 und unabhängig von Veränderungen in der Zahnoberflächenkrümmung der Zähne des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 mit hoher Ausstoßrate fertigbearbeitet.
Die Drehzahlen des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 und des Zahnradrohlings 1 sind nicht durch eine geforderte Ausstoßrate festgelegt. Vielmehr kann auch bei niedrigen Drehzahlen durch passende Wahl der Geschwindigkeit der axialen Hin- und Herbewegung der Zahnradrohling 1 rasch fertigbearbeitet werden.
Da das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 und der Zahnradrohling 1 synchron zueinander angetrieben werden, kann das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 selbst dann weich in Eingriff mit dem Zahnradrohling 1 gebracht werden, wenn das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 axial bis außer Eingriff mit dem Zahnradrohling 1 hin- und herbewegt wird. Daher kann der Hub der Hin- und Herbewegung des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 unabhängig von der Breite des Zahnradrohlings 1 gewählt werden.
Das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. In Fällen, in denen die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 relativ weich sind, kann das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 301 ähnlich einem Schabzahnrad, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, mit einer Vielzahl von Rillen 12 in den Zahnoberflächen 11 in Richtung der Zahnhöhen ausgebildet sein. In Fällen, in denen die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 relativ hart sind, beispielsweise bei gehärteten Zahnradrohlingen 1, kann ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 302 wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, in Form eines metallischen, stirnzahnradförmigen Trägers 13 von Zahnoberflächen 14 ausgebildet sein, auf denen eine ultraharte Schleifkornstruktur 15 mit einer Bindung 16 in einer einzigen, vorzugsweise durch Galvanisierung erzeugten Schicht aufgebracht ist.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung 21, bei der die Werkzeugwelle 4 über einen Koppellenker 22 mit einem Kurbelarm 23 verbunden ist. Die Werkzeugwelle 4, der Koppellenker 22 und der Kurbelarm 23 bilden einen Schieber-Kurbel-Mechanismus 24, der über ineinandergreifende Zahnräder 25, 26 von einem Motor 27 angetrieben wird, um die Werkzeugwelle 4 längs ihrer Achse 6 hin- und herzubewegen.
Auf der Werkzeugwelle 4 sitzt ein Schneckenrad 32, das mit einer Schnecke 31 kämmt. Auf der Aufnahmewelle 2 sitzt ein Schneckenrad 34, das mit einer Schnecke 33 kämmt. Die Schnecken 31, 33 werden jeweils durch einen Schrittmotor 35 bzw. 36 gedreht. Der Motor 27 treibt einen Impulsgenerator 37 an, der Impulse einem Impulsverteiler 38, beispielsweise einem Impulsratenmultiplizierer, zuführt. Der Impulsverteiler 38 verarbeitet die Impulse des Impulsgenerators 37 zu Synchronisierungsimpulsen für die Schrittmotoren 35, 36, um die Schrittmotoren 35, 36 synchron zueinander zu drehen
Die Vorrichtung 21 dreht daher das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 und den Zahnradrohling 1 synchron zueinander und bewegt synchron hierzu das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 längs der Achse 6 der Werkzeugwelle 4 zum Fertigbearbeiten des Zahnradrohlings 1 hin und her.
Die Vorrichtung kann auch zur Fertigbearbeitung von schrägverzahnten Zahnrädern angewendet werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings (1) mittels eines mit dem Zahnradrohling (1) ohne Spiel in Eingriff gebrachten Zahnrad-Fer­ tigbearbeitungswerkzeugs (3, 301, 302), mit einer von einem ersten Motor (35) drehangetriebenen Werkzeugwelle (4) für das Zahnrad-Fer­ tigbearbeitungswerkzeug (3, 301, 302), mit einer von einem zweiten Motor (36) drehangetriebenen Aufnahmewelle (2) für den Zahnradroh­ ling (1) und mit einer den Lauf der beiden Motoren (35, 36) und damit die Drehung des Zahnradrohlings (1) und des Zahnrad-Fertigbearbei­ tungswerkzeugs (3, 301, 302) bewirkenden Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zur synchronen Drehung von Zahnradrohling (1) und Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (3, 301, 302) mit spiel­ freiem gegenseitigem Eingriff ausgebildet ist, daß ein dritter Motor (27) zum Hin- und Herbewegen der Werkzeugwelle (4) mit dem Fertigbear­ beitungswerkzeug (3, 301, 302) entlang seiner eigenen Achse (6) relativ zu der Aufnahmewelle (2) in Richtung der Zahnlücken des Zahnradroh­ lings (1) über einen Kurbeltrieb (24) vorgesehen ist, und daß dieser dritte Motor (27) einen Impulsgenerator (37) antreibt, der über einen Impulsverteiler (38) synchronisierte Antriebsimpulse an den als Schrittmotor ausgebildeten ersten Motor (35) und den als Schrittmotor ausgebildeten zweiten Motor (36) gibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (301) Zahnober­ flächen (11) hat, die eine Vielzahl von sich in Richtung der Zahnhöhen­ ausdehnung erstreckenden Rillen (12) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (302) Zahnober­ flächen (14) hat, auf denen eine ultraharte Schleifkornstruktur (15) mit einer einzigen, vorzugsweise durch Galvanisierung erzeugten, Schicht aufgebracht ist.
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