DE3905168C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Zahnräder, die spanabhebend verzahnt worden sind, haben an ihren Stirnkanten Grate, die beseitigt werden müssen. Das Entgraten erfolgt durch einen Entgratstahl (Abstreifer) oder, besser, auf einer entsprechenden Wälzmaschine. Da ge­ härtete Stirnkanten ausbrechen können, werden üblicherweise die Stirnkanten nicht nur entgratet, sondern zusätzlich auch noch angefast oder gebrochen. Zu diesem Zweck werden auf der Wälzmaschine kombinierte oder gesonderte Werkzeuge zum Anfasen und Entgraten eingesetzt.

Aus der DE-PS 16 27 376 ist eine Vorrichtung zum Brechen der Kanten am spitzwinkeligen Auslauf der Zahnflanken eines schrägverzahnten Zahnrades bekannt. Diese Vorrichtung weist ein Leitrad auf, welches in die mantelseitig angeordnete Verzahnung des zu entgratenden Werkrades eingreift. Auf beiden Seiten des Leitrades ist je ein Abkantrad angeordnet, das die Kanten der Zähne des Werkrades an dessen Stirnseite spangebend und gegebenenfalls durch Verformung bricht. Über jedem dieser Abkanträder ist je ein topfförmiges Entgratrad koaxial an­ geordnet, welches das Werkrad stirnseitig entgratet, wobei auch gegebenenfalls Material des Werkrades, das bei dem Brechen von dessen Stirnkanten stirnseitig aufgestaucht worden ist, abgetragen wird. Das Leitrad und die Abkanträder sitzen drehbar auf einer Achse und sind drehfest miteinander ver­ bunden. Die topfförmigen Entgraträder sitzen ebenfalls auf dieser Achse und werden mittels Tellerfedern an die Stirn­ seiten des Werkrades angedrückt. Bei dieser bekannten Vor­ richtung hat das Werkzeug einen komplizierten und aufwen­ digen Aufbau aus fünf einzelnen Zahnrädern, die eine sehr exakte Montagevorbereitung und Montage erforderlich machen. Das Werkrad muß auf jeder Seite zweimal bearbeitet werden, damit alle Zahnseiten (Vorlauf- und Nachlaufkanten) gebro­ chen und entgratet werden können. Das Werkzeug muß entwe­ der umgesetzt werden, was mit Verlustzeiten verbunden ist, oder es muß ein zweites, entgegengesetzt gleiches Werk­ zeug eingesetzt werden, was die Werkzeug- und Herstellungs­ kosten erheblich steigert. Schließlich können mit dieser bekannten Vorrichtung die Stirnkanten lediglich angefast nicht aber gerundet werden.

Die DE-PS 20 22 937 beschreibt eine Vorrichtung zum span­ losen Abschrägen bzw. Brechen der Stirnkanten von vorver­ zahnten Zahnrädern mit einem radial gegen das zu bearbei­ tende Werkrad verschiebbaren Leitzahnrad, dessen Zahnbreite kleiner ist als die des Werkrades. Zu beiden Seiten des Leitzahnrades sind stumpf an die Stirnseiten von dessen Zähnen anstoßend zwei Stirnkantenwalzräder drehfest ange­ bracht. Die beiden Stirnkantenwalzräder haben im Stirn­ schnitt eine größere Zahndicke als das Leitrad. Mit dieser Vorrichtung können alle vier Stirnkanten eines Zahnrades in einem Arbeitsgang abgeschrägt werden. Entgraten und Kantenbrechen erfolgen also im selben Arbeitsspiel durch schräges Verformen der vier Stirnkanten jedes Zahnes des Werkrades. Auch mit dieser bekannten Vorrichtung können die Stirnkanten gefast, aber nicht gerundet werden. Das Werk­ zeug selbst ist dreiteilig und erfordert ebenfalls einen hohen Montageaufwand. Ebenso wie bei der zuerst beschriebe­ nen Vorrichtung erfolgt die Zustellbewegung lediglich ra­ dial. Die Stirnkanten der Stirnkantenwalzräder werden zwar der Form des zu erzeugenden Kantenbruches der Werkradzähne angepaßt, das kann sich aber nur auf den Abschrägungswinkel beziehen, weil mit dieser bekannten Vorrichtung nur Abschrä­ gungen an den Stirnkanten der Werkradzähne herstellbar sind. Schließlich erfordert die bekannte Vorrichtung einen großen Lageraufwand, weil für jede Werkradgröße, Werkradzahnform usw. ein gesondertes Werkzeug bereitgestellt werden muß. Mit ein und demselben Werkzeug können nämlich immer nur eine Größe und ein Typ von Werkrad bearbeitet werden.

Die DE-PS 25 42 372 beschreibt ein Werkzeug zum Entgraten der Flanken eines Werkrades, das mit dem Werkrad kämmt und dabei den Werkstoff nach außen über die Stirnflächen des Werkrades verformend drückt. Dieses bekannte Werkzeug be­ steht zwar aus zwei zueinander axial verstellbaren Scheiben, kann also der Werkradgröße angepaßt werden, es ist jedoch nicht in der Lage, die Stirnkanten der Werkradzähne abzu­ graten. Zum Abgraten müßten separate Abgratungsscheiben ein­ gesetzt werden. Die konkaven Flanken des Werkzeugs zum Ab­ schrägen und auch die Abgratungsscheiben verursachen ver­ hältnismäßig hohe Kosten in der Herstellung und bereiten Schwierigkeiten beim Nachschleifen. Dazu kommt noch eine beschränkte Lebensdauer.

Bei einer aus der DE-PS 28 17 889 bekannten Weiterentwick­ lung dieses Werkzeuges sind Abgratwerkzeuge zum Entgraten der seitlichen Stirnflächen des Werkstückzahnrades in Form von zwei Abgratscheiben beiderseits des Werkzeugzahnrades angeordnet und wirken mit Schneidkanten jeweils auf eine Stirnfläche des Werkrades ein. Jede Abgratscheibe weist eine kreisringförmige, durchgehende Schneidkante und im Be­ reich derselben eine Abschrägung auf. Bei diesem bekannten Werkzeug erfolgt die Zustellung wieder nur radial, und die Stirnkanten der Werkradzähne können abgeschrägt, aber nicht gerundet werden. Außerdem ist für jeden Typ und jede Größe des Werkrades wiederum ein besonderes Werkzeug erforder­ lich, die Werkzeugzähne können leicht ausbrechen, es sind zwei Werkzeugachsen erforderlich (für Abgraten bzw. Anfa­ sen), die Werkzeugherstellung ist bei nichtevolventenförmi­ gen Profilen problematisch, und die Zahnköpfe werden nicht angefast.

Eine aus der DE-PS 36 08 458 bekannte Maschine hat eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Art, mit der die Stirnkanten am Zahnlückengrund so­ wie die Stirnkanten an den Zahnflanken mit Fasen versehen werden können, und zwar jeweils gleichzeitig an beiden Stirnseiten des Werkrades. Das Anbringen einer Fase an den Zahnkopf-Stirnkanten mit dieser Vorrichtung ist nicht vor­ gesehen. Spanloses Runden oder Anfasen der gesamten Stirn­ kanten des Werkrades ist also mit dieser bekannten Vorrich­ tung nicht möglich, zumindest nicht in einem Arbeitsgang. Außerdem hat auch diese bekannte Vorrichtung einen kompli­ zierten Aufbau, da das Werkzeug aus vielen Einzelteilen zu­ sammengesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art den Aufbau zu vereinfachen, wobei auf ein­ fache Art die Möglichkeit gegeben sein soll, in bekannter Weise zugleich mit den übrigen Stirkanten auch die Zahn­ kopf-Stirnkanten bearbeiten zu können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen löst.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung hat das Werkzeug einen einfachen Aufbau, da es lediglich aus zwei Hälften besteht, und auch die beiden Werkzeughälften selbst haben einen einfachen Aufbau, weil der Leitzahnkranz und der Ent­ gratzahnkranz bei jeder Werkzeughälfte einstückig miteinan­ der ausgebildet sind und die Kantenbruchflächen als hohl­ kehlenförmiger oder abgeschrägter Übergang zwischen densel­ ben ausgebildet sind. Mittels der Stellantriebe werden die beiden Werkzeughälften radial und axial zugestellt, so daß nach wenigen Umdrehungen des Werkzeuges die gesamten Stirn­ kanten des Werkrades, also auch die Zahnkopf-Stirnkanten durch Runden oder Abfasen gebrochen und gleichzeitig die Stirnflächen der Werkradzähne entgratet, d. h. vom Stoßgrat sowie vom gegebenenfalls durch die Werkzeughalften aufge­ stauchten Sekundärgrat befreit worden sind. Da bei dem Ar­ beitsvorgang Leitzahnkranz, Entgratzahnkranz und der zwi­ schen denselben gebildete hohlkehlenförmige oder abge­ schrägte Übergang im gleichen Arbeitsbereich des Werkrades praktisch gleichzeitig die Werkradstirnkanten einhüllend bearbeiten, entsteht an den Flanken des Werkrades kaum Se­ kundärgrat. Der gegebenenfalls an den Stirnkanten entste­ hende Sekundärgrat wird ohnehin beim Entgraten mit abgetra­ gen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist der Bear­ beitungsvorgang sehr einfach und kurz, weil gleichzeitig mit dem Runden oder Anfasen das Entgraten erfolgt. Da das Brechen der Kanten durch radialen und axialen Druckaufbau an dem zwischen den beiden Werkzeughälften eingespannten Werkrad erfolgt und nicht durch einen festen Achsabstand derselben, kann das Werkzeug bei unterschiedlich dicken Werkrädern ohne weiteres eingesetzt werden, was die Lager­ haltung vereinfacht und die Kosten senkt. Zahnprofile mit nichtevolventenförmigem Profil können ebenfalls bearbeitet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1-3 den Aufbau der Vorrichtung nach der Er­ findung, die zur Erläuterung ihrer Ar­ beitsweise in drei verschiedenen Stel­ lungen dargestellt ist,

Fig. 4 in Draufsicht die Arbeitsseite einer Hälfte des Werkzeuges der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5a die Werkzeughälfte nach Fig. 4 im Quer­ schnitt, und

Fig. 5b und 5c eine vergrößerte Darstellung einer Ein­ zelheit X von Fig. 5a für zwei verschie­ den ausgebildete Kantenbruchverzahnungen.

Die im folgenden beschriebene Vorrichtung zum Brechen und Entgraten der Stirnkanten eines verzahnten Werkrades 10 weist einen aus zwei Werkzeughälften 12, 14 bestehendes Werkzeug auf. Da beide Werkzeughälften 12, 14 denselben Aufbau haben, wird im folgenden lediglich die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Werkzeughälfte 12 im einzel­ nen beschrieben.

Die Werkzeughälfte 12 weist einen scheibenartigen Körper 12.1 auf, der eine zentrale Aufspannöffnung 12.2 und einige Gewinde­ bohrungen 12.3 zur Befestigung an einem weiter unten be­ schriebenen Werkzeughalter besitzt. Der scheibenartige Kör­ per 12.1 hat an seinem Umfangsrand ein mehrteiliges Zahnprofil 12.4, das aus einem Leitzahnkranz 12.41 und einem Entgratzahnkranz 12.42 besteht, welch letzterer außen, das heißt auf der von dem Werkrad 10 abgewandten Seite des Leitzahnkranzes 12.41 angeordnet ist. Der Leitzahnkranz 12.41 besitzt ein Gegenprofil zu dem Profil des mit der Werkzeughälfte 12 zu bearbeitenden Werkrades 10. Der axial benach­ barte Entgratzahnkranz 12.42 überragt den Leitzahnkranz am gesamten äußeren Umfang desselben. Das Ausmaß, in welchem der Entgratzahnkranz 12.42 den Leitzahnkranz 12.41 überragt, ist in Fig. 4 der schmale Bereich B zwischen den beiden Um­ rißlinien des Leitzahnkranzes 12.41 und des Entgratzahn­ kranzes 12.42. In dem gesamten Bereich B haben der Leitzahn­ kranz 12.41 und der Entgratzahnkranz 12.42 einen Übergang in Form einer Hohlkehle (Fig. 5b) oder in Form einer Ab­ schrägung (Fig. 5c) und bilden an diesem Übergang gemein­ sam eine Kantenbruchverzahnung 12.43. Mit Hilfe der Kanten­ bruchverzahnung 12.43 werden die gratbehafteten Stirnkan­ ten des Werkrades 10, dessen Profilierung dem Zahnprofil 12.4 entspricht, durch unter Druck erfolgende Verformung abgerundet (mit dem hohlkehlenförmigen Übergang nach Fig. 5b) oder angefast (mit dem abgeschrägten Übergang nach Fig. 5c). Der Entgratzahnkranz 12.42 hat scharfe Schneidkanten 12.421, die jeglichen Grat an den Stirnflächen der Zäh­ ne des Werkrades 10 abtragen. Die Werkzeughälften 12, 14 sind einstückig aufgebaut, das heißt der Leitzahnkranz 12.41, der Entgratzahnkranz 12.42 und die Kantenbruchverzahnung 12.43 sind an jeder Werkzeughälfte angeformt.

Aus der Darstellung in Fig. 4 ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Zähne des Entgratzahnkranzes 12.42 mit den Zähnen des Leitzahnkranzes 12.41 axial fluchten und diese in der Dicke und in der Höhe überragen. Statt des Entgratzahnkran­ zes könnte an den Werkzeughälften 12, 14 auch eine Entgratschei­ be mit einer Umfangsschneidkante und einer Einlauffläche vorgesehen sein, die aus der eingangs erwähnten DE-PS 28 17 889 bekannt sind und daher hier nicht im einzelnen dargestellt oder beschrieben werden. Die hier in Fig. 4 dar­ gestellte Ausführungsform, die zwei axial fluchtende Zahn­ kränze 12.41, 12.42 aufweist, wird bevorzugt.

Anhand der Fig. 1 bis 3 werden der Aufbau und die Arbeits­ weise der Vorrichtung nach der Erfindung näher beschrieben. Gemäß Fig. 1 werden die Werkzeughälfte 12, 14 mittels Schrauben 15 bzw. 16 an einem Werkzeughalter befestigt, der insge­ samt mit 18 bezeichnet ist. Der Werkzeughalter 18 weist zwei Achsen 18.1, 18.2 auf, die in Lagern 20.1 bzw. 20.2 des Werkzeughalters 18 drehbar gelagert sind. Die Werkzeughälften 12, 14 sind an Naben 18.11 bzw. 18.21 mittels der in die Gewindebohrungen 12.3 eingreifenden Schrauben 15 bzw. 16 auf die dargestellte Weise befestigt und haben eine gemeinsame Achse, bestehend aus den Achsen 18.1 und 18.2, die einstückig ausgebildet und in den Lagern 20.1 und 20.2 axial verschiebbar sind. Die Nabe 18.21 hat auf der von der Werkzeughälfte 14 abgewandten Seite einen Ringflansch 18.210, der in einer Bohrung 20.21 des Lagers 20.2 axial verschieb­ bar ist. In eine Hydraulikkammer 22 ist über eine in der Achse 18.2 gebildete Bohrung 24 Hydrauliköl einleitbar. Die Kammer 22 und die Bohrung 24 sind Teil eines axialen Stell­ antriebs, der nicht weiter dargestellt ist. Mittels eines vereinfacht dargestellten radialen Stellantriebs 26 ist der Werkzeughalter 18 in bezug auf das Werkrad 10 radial zustellbar. Zwischen den Naben 18.11 und 18.21 ist eine Federeinrich­ tung 28 in Form von Tellerfedern angeordnet, welche die Na­ ben 18.11 und 18.21 bei nicht betätigtem axialen Stellantrieb 22, 24 in einem Abstand halten, der wenigstens gleich der Breite des Zahnkranzes des Werkrades 10 ist. Aus Vereinfa­ chungsgründen ist der radiale Stellantrieb 26 lediglich in Fig. 1 und nicht in den Fig. 2 und 3 dargestellt worden.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

In dem Zustand nach Fig. 1 ist das Werkrad 10 auf einer Ma­ schine aufgenommen und befindet sich bereits in Drehung. Das aus den Werkzeughälften 12, 14 bestehende Werkzeug ist noch in Ruhestellung.

In dem Zustand nach Fig. 2 wurde das Werkzeug 12, 14 in Richtung eines Pfeils A zugestellt und wird jetzt durch das Werkrad 10 angetrieben.

In dem Zustand nach Fig. 3 werden die beiden Werkzeughälften 12, 14 mittels des axialen Stellantriebs 22, 24 durch hydrauli­ sche Krafteinleitung in die Kammer 22 in Richtung der Pfei­ le Z zusammengedrückt. Die Kraft in Richtung des Pfeils A, die mit dem radialen Stellantrieb 26 ausgeübt wird, wirkt dabei weiterhin in Richtung des Werkrades 10. Nach wenigen Umdrehungen ist der Drückvorgang beendet. Die Stirnkanten der Zähne des Werkrades 10 sind dann gebrochen und entgra­ tet.

Wenn bei dem Drückvorgang ein Sekundärgrat an den Stirnsei­ ten der Zähne des Werkrades 10 erzeugt wird, so wird dieser durch die Schneidkanten der Werkzeughälften 12, 14 getragen. Sollte Sekundärgrat auch auf der Flanke entstehen, was erfahrungs­ gemäß nicht der Fall ist, so wird dieser bei der Feinnach­ bearbeitung der Flanken des Werkrades 10 (die z. B. bei Zahnrädern für Autogetriebe ohnehin vorgenommen wird) durch Läppen, Schaben od. dgl. beseitigt.

Der Stoßgrat od. dgl., der an den Stirnkanten des Werkrades 10 vorhanden ist, wird bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren durch die Werkzeughälften 12, 14 bei dem Runden der Stirnkanten nach außen gedrückt. Wenn dann der Abstand der Schneidkanten der Entgratzahnkränze 12.42, 14.42 bis auf den Betrag der Werkradbreite verringert wird, wird der Grat (und gegebenen­ falls der Sekundärgrat) durch die Schneidkanten abgetragen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ermöglicht also das Verrunden und Entgraten der Stirnkanten der Zähne eines Werkrades in einem Arbeitsgang und mit ein und demselben Werkzeug.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Brechen und Entgraten der Stirnkanten eines verzahnten Werkrades, mit einem eine Leitverzahnung aufweisenden Werkzeug, das wenigstens radial gegen das Werkrad verschiebbar und mit dem Werkrad in Eingriff bringbar ist und an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Kantenbruchverzahnung, die ebenfalls mit dem Werkrad in Eingriff bringbar ist, und axial daneben einen die Leit­ verzahnung umfangsmäßig überragenden Entgratkranz auf­ weist, wobei das Werkrad und/oder das Werkzeug einen Dreh­ antrieb hat und das Werkzeug aus zwei Werkzeughälften be­ steht, die jeweils mittels eines Stellantriebs radial und axial an das Werkrad anstellbar sind, dadurch gekennzeich­ net, daß jede Werkzeughälfte (12, 14) einen eigenen Leit­ zahnkranz (12.41, 14.41) aufweist, daß der jeder Werkzeug­ hälfte (12, 14) zugeordnete Entgratkranz als Entgratzahn­ kranz (12.42, 14.42) ausgebildet ist, wobei jeweils der Leitzahnkranz (12.41, 14.41) und der Entgratzahnkranz (12.42, 14.42) jeder Werkzeughälfte (12, 14) einstückig miteinander ausgebildet sind, und daß die Kantenbruchflä­ chen als sich über das gesamte Zahnprofil (12.4) erstre­ ckender hohlkehlenförmiger oder abgeschrägter Übergang zwischen der Leitzahnkranz-Verzahnung und der Entgratzahn­ kranz-Verzahnung ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Entgratzahnkranzes (12.42, 14.42) mit den Zähnen des Leitzahnkranzes (12.41, 14.41) axial fluch­ ten und diese in der Höhe in einem schmalen Bereich (B) zwischen den beiden Umrißlinien des Leitzahnkranzes (12.41, 14.41) und des Entgratzahnkranzes (12.42, 14.42) und außerdem in der Dicke überragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Werkzeughälften (12, 14) werkradkon­ form und koaxial auf einer gemeinsamen Achse (18.1, 18.2) angeordnet und mittels des axialen Stellantriebs (22, 24) beidseitig an das Werkrad (10) preßbar sind und daß zwi­ schen den beiden Werkzeughälften (12, 14) eine Federein­ richtung vorgesehen ist, die die Werkzeughälften (12, 14) bei unbetätigtem axialen Stellantrieb (22, 24) auf Abstand hält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe (26; 22, 24) hydrau­ lische Stellantriebe sind.