DE3829604A1

DE3829604A1 - Waelzfraeser und verfahren zum herstellen von verzahnungen

Info

Publication number: DE3829604A1
Application number: DE19883829604
Authority: DE
Inventors: Meinhard Dipl Ing Schadowski
Original assignee: Wilhelm Fette GmbH
Current assignee: Fette GmbH
Priority date: 1988-09-01
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1990-03-15

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzfräser mit Zähnen, welche Schneidkanten tragen, die in einer Hüllschnecke liegen. Dabei kann es sich um eingängige wie auch mehrgängige Wälzfräser handeln. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Verzahnun gen und zwar insbesondere von Zahnrädern unter Verwen dung eines Wälzfräsers.

Die Herstellung von Verzahnungen insbesondere von Zahnrädern unter Verwendung von Wälzfräsern erfolgt in bekannter Weise durch das sogenannte Axialfräsen oder im Verfahren des Radial-Axialfräsens, wobei in beiden Fällen durch gleichzeitiges Drehen des Wälzfrä sers und des zu bearbeitenden Werkstückes die Verzah nung hergestellt wird.

Beim Axialfräsen wird der Fräser in eine Ausgangsstel lung gestellt und danach in der Richtung der Achse des Zahnrades verfahren. Die Tiefe der dabei hergestellten Verzahnung ergibt sich aufgrund des eingestellten Ach sabstandes zwischen der Achse des Fräsers und der Achse des Zahnrades, der auf der Wälzfräsmaschine ein gestellt werden kann. Dieser Verzahnungsprozeß läßt sich in mehreren Schritten wiederholen, wobei zunächst geschruppt und dann geschlichtet wird. Der Verfahrweg aus der Ausgangsstellung bis in die Endstellung ist wesentlich länger, als die Länge eines hergestellten Zahnes.

Beim Radial-Axialfräsen wird die Herstellzeit eines Zahnrades durch einen kürzeren Vorschubweg vermindert. Dafür wird der Fräser zunächst in eine Stellung ge stellt, in der seine Drehachse nur geringfügig ober halb der Stirnfläche des zu bearbeitenden Zahnrades liegt. Unter gleichzeitigem Drehen des Fräsers und des Zahnrades wird danach der Achsabstand zwischen dem Fräser und dem Zahnrad verringert, so daß der Fräser in das Zahnrad eintaucht. Anschließend wird der Fräser achsparallel zum Zahnrad verfahren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei den bekannten Axialfräsen und Radial-Axialfräsen notwendi gen Vorschubwege eines Wälzfräsers bei der Herstellung einer Verzahnung zu verkürzen, um dadurch den Zeitauf wand für den Wälzfräsvorgang bei der Herstellung ins besondere von Zahnrädern zu vermindern. Gemäß der Er findung ist dafür vorgesehen, einen Wälzfräser zu ver wenden, dessen Schneidkanten in einer Hüllschnecke liegen, welche eine elliptische Mantellinie aufweist.

Die elliptische Mantellinie entsteht, wenn die Hüll schnecke über die gesamte Radbreite im Eingriffsfeld das zu erzeugende Zahnrad umschließt.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzfräsers entfällt der Vorschubweg parallel zu der Achse des Zahnrades, da die Herstellung der Verzahnung allein durch die Zustellung des Fräsers senkrecht zu der Achse des Zahnrades durchzuführen ist. Dafür wird der Achsabstand zwischen dem Wälzfräser und dem Zahn rad vor Beginn des Verzahnungsprozesses so einge stellt, daß sich der Wälzfräser und das Zahnrad gerade noch nicht berühren. Der Wälzfräsprozeß wird danach ausgelöst, das heißt bei gleichzeitigem Drehen des Wälzfräsers und des Zahnrades wird der Achsabstand zwischen Wälzfräser und Zahnrad verringert, bis die herzustellende Zahntiefe erreicht ist.

Der Vorschubweg bzw. der Verfahrweg des Fräsers ist damit nur geringfügig größer als die Zahntiefe des Zahnrades. Damit ergibt sich ein Vorschubweg zum Vor schneiden und Auswälzen der Verzahnung, welcher erheb lich kürzer ist, als beim Axialfräsen und beim Radial- Axialfräsen mit einem Wälzfräser, dessen Schneidkan ten auf einer paraboloidischen Hüllschnecke liegen. Dadurch aber werden auch die Fertigungszeiten bei spielsweise von Getrieberädern für Personenkraftwagen erheblich herabgesetzt.

Durch die besondere Form des Wälzfräsers wird das Zahnrad über die gesamte Breite zylindrisch ausgebil det. Möglich ist es aber auch, leichte Korrekturen z. B. einseitig oder zweiseitig am Zahnrad ballig oder kegelig zu erzeugen (Zahnlinienkorrekturen), wenn der erfindungsgemäße Wälzfräser bzw. seine Hüllschnecke dementsprechend korrigiert ist.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und des Wälzfrä sers ist darin zu erkennen, daß nicht wie bei den be kannten Verfahren ein zweimaliges Schnittfräsen zum Schruppen und Schlichten und damit ein weiterer voll ständiger Verfahrweg des Fräsers selber notwendig ist, da ein Schlichten beim erfindungsgemäßen Verfahren da durch erfolgt, daß nach dem Erreichen der herzustel lenden Zahntiefe das Zahnrad lediglich noch einen wei teren Umlauf macht. Eine bisher notwendige Bewegung des Wälzfräsers zum Zwecke des Schlichtens entfällt somit.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Zahnrad und einen Fräser in zwei Stellun gen beim Axialfräsen in der Vorderansicht;

Fig. 2 die Anordnung von Fig. 1 nach der Schnittli nie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 ein Zahnrad und einen Fräser in zwei Stellun gen beim Radial-Axialfräsen in der Vorderansicht;

Fig. 4 die Anordnung von Fig. 3 in der Seitenan sicht nach der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Wälzfräser in der An sicht;

Fig. 6 einen Fräser nach der Erfindung mit Zahnrad in der Vorderansicht und

Fig. 7 die Anordnung von Fig. 6 in der Draufsicht, wobei die Schräglage der Achse B-B nicht dargestellt ist.

Beim Axialfräsen unter Anwendung eines bekannten Wälzfräsers 2 zur Herstellung eines Zahnrades 1 mit Zähnen 3 wird der Fräser in die Position P ₁ zuge stellt. Danach erfolgt ein Vorschub in Richtung des Pfeiles 9, das heißt parallel zu der Drehachse A-A des Zahnrades 1 aus der Ausgangsstellung P ₁ in die End stellung P ₂. Dies erfolgt unter gleichzeitiger Drehung des Zahnrades 1 und des Wälzfräsers 2, dessen Zahn schneiden auf einer zylindrischen Hüllschnecke liegen.

Beim bekannten Verfahren des Radial-Axialfräsens ent sprechend den Fig. 3 und 4 wird der Wälzfräser 2 zunächst in die Position P ₁ zugestellt. Danach erfolgt ein Vorschub in die Stellung P ₂, um das Ausmaß der Tiefe der herzustellenden Zähne am Zahnrad 1. An schließend erfolgt wiederum ein achsparalleler Vor schub des Wälzfräsers 2 aus der Stellung P ₂ bis in die Stellung P ₃. Damit ergibt sich ein Vorschubweg, der insgesamt kürzer ist als derjenige beim Axialfräsen entsprechend Fig. 1 und 2.

Der in Fig. 5 in der Ansicht wiedergegebene Wälzfrä ser 2 gemäß der Erfindung ist derart gestaltet, daß die Zahnschneiden 5 seiner Zähne 4 auf einer Hüll schnecke liegen, die paraboloidförmig ausgebildet ist, wobei die Mantellinie der Hüllschnecke elliptisch ist. Diese Ausbildung erlaubt es, entsprechend den Fig. 6 und 7 auf einem Zahnrad 1 eine Verzahnung 3 herzu stellen durch einen Fräsvorgang, bei dem die Zustel lung des Wälzfräsers 2 nur um das Ausmaß der herzu stellenden Zahntiefe bzw. die Strecke P ₁-P ₂ notwendig ist.

Die Zahntiefe bzw. der Abstand zwischen P ₁ und P ₂ ent spricht dem Abstand der Kreise 7′ für den Zahngrund und 8′ für den Zahnkopf bzw. des Zahnrades 1, wobei der Kreis 6′ den Teilkreis des Zahnrades 1 darstellt. Die Verzahnung des Zahnrades 1 ist voll ausgebildet, wenn von den zugehörigen elliptischen Kurvenlinien 6, 7, 8 des Wälzfräsers 2 die elliptische Mantellinie 8 die kreisförmige Linie 7′ des Zahnrades 1 erreicht hat.

Der Wälzfräser steht zu Beginn des Verzahnungsprozes ses nicht oberhalb oder unterhalb der Stirnfläche des Zahnrades, sondern etwa in seiner Mitte. Vor Beginn des Verzahnungsprozesses wird der Abstand der Achsen A-A des Zahnrades und B-B des Wälzfräsers 2 so einge stellt, daß sich der Wälzfräser 2 und das Zahnrad 1 in der Ausgangsstellung P ₁ gerade noch nicht berühren. Danach läuft der Fräsprozeß unter gleichzeitigem Dre hen des Fräsers und des Zahnrades durch die Zustellung aus der Stellung P ₁ nach P ₂ ab. Der Vorschubweg bzw. Verfahrweg des Wälzfräsers 2 entsprechend dem Pfeil 9 ist damit nur geringfügig größer als die Zahntiefe des Zahnrades 1, jedoch erheblich geringer als beim Axialfräsen bzw. Radial-Axialfräsen. Die Zeit für die Herstellung einer Verzahnung eines Zahnrades wird da mit erheblich herabgesetzt.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß nicht ein weiterer Verfahrweg bzw. ein zweites Schnittfräsen zum Schlichten notwendig ist, weil ein Schlichten da durch erfolgen kann , daß nach Erreichen der Zahntiefe in der Stellung P ₂ des Fräsers 2 das Zahnrad 1 ledig lich noch einen weiteren Umlauf zu machen braucht.

Claims

1. Wälzfräser, dessen Zähne Schneidkanten tragen, die in einer Hüllschnecke liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllschnecke eine elliptische Mantellinie (8) aufweist.

2. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Zahnlinienkorrekturen am Zahnrad (1) die Grundform der Hüllschnecke des Wälzfräsers (2) korrigiert ist.

3. Verfahren zum Herstellen von Verzahnungen, insbe sondere von Zahnrädern mit einem Wälzfräser, gekenn zeichnet durch die Verwendung eines Wälzfräsers (2), dessen Zahnschneiden (5) auf einer Hüllschnecke mit einer elliptischen Mantellinie (8) liegen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Verzahnung das Zahnrad (1) durch eine weitere Umdrehung geschlichtet wird.