DE413477C - Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von Zahnradprofilen - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von ZahnradprofilenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F17/00—Special methods or machines for making gear teeth, not covered by the preceding groups
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Description
AUSGEGEBEN AM U. MAI 1925
REICHSPATENTAMT
PATENTSCHRIFT
- JVe 413477 -KLASSE 49 b GRUPPE
(F 510381\49&)
Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen
und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von Zahnradprofilen.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Januar 1922 ab.
Von der allgemeinen Vorstellung ausgehend, daß die Zahnstange als Grundelement für die
Gestaltung des Profilflanken an Zahnrädern zu betrachten ist, bringt die Erfindung die
Lösung der bisher unbefriedigten.., auf vorteilhafteste
Bildung der Zahnstangenprofile gerichteten Frage.
Bekanntlich wendet man .bei Herstellung der zur geradflankigen Zahnstange passenden
Räder mit geringeren Zähnezahlen ein als Zahnhöhenkorrektion bekanntes Verfahren an,
um jenen Mängeln auszuweichen, die gerade mit dem allgemein gebräuchlichen Zahnstangenprofil
von 150 Flanken winkel am fühl-
barsten verbunden sind. Außerdem gibt man als Zahnflankenkorrektion den Rädern auch
mit höheren Zähnezahlen eine vom Normalen abweichende stärkere Krümmung der ZahnkopfproJfile,
um hiermit den mit der Unvollkommenheit der Hilfsmittel verbundenen Ungenauigkeiten
einen Ausgleich zu bieten. Allerdings müssen dann zwecks Durchführung dieser willkürlichen Maßregel die Schneidkanten
des die Zahnflanken erzeugenden Werkzeuges an der entsprechenden Stelle ebenfalls eine Krümmung erfahren und somit
von der Geraden abweichen.
Nach dem neuen Verfahren wird die Krüminung der Zahnstangenflanke nach einer besonderen
zykloidenähnlichen Kurve durchgeführt und nach ähnlichen festen Regeln, wie solche bei Ausführung von Verzahnungen allgemein
üblich, bestimmt. Die Krümmung wird an beiden Profilenden symmetrisch zur Zahnstangenteillinie
vorgenommen. Dieses System stützt sich auf die Tatsache, daß die nach
einer Regelkurve gebildeten Zahnköpfe eines zahnstangenartigen Werkzeuges immer regelrechte
Fußprolile erzeugen, die nicht allein zum erzeugenden Zahnkopf des Werkzeuges, sondern auch zu den Zahnköpfen aller mit
diesem Werkzeug verzahnten Räder passen, sofern eben Zahnfußlücken- und Zahnkopfprofile
des Werkzeuges bzw. der Zahnstange kongruent sind.
Da nun hiermit die mit dem Bekannten verbundenen, eben mittels Höhenkorrektion
auszugleichenden Mängel in Wegfall kommen, so wird diese im allgemeinen überflüssig.
Trotzdem kann aber auch das neue Verfahren mit Höhenkorrektion verbunden sein, da hierdurch,
besonders bei hohen Übersetzungen, außerordentlich günstige Gleit- und Abnut-Zungsverhältnisse
erzielt werden.
Abb. ι der Zeichnung veranschaulicht die dem neuen Verfahren zugrunde liegende theoretische
Entwicklung und Ableitung an einem zahnstangenartigen Werkzeug. Abb. 2 stellt die Eingriffsverhältnisse beim
Abwälzen im allgemeinen und im besonderen beim Zusammenarbeiten eines mit Zahnhöhen- ;
korrektion hergestellten achtzähnigen Rades ; mit einer nach dem neuen Verfahren profilierten
Zahnstange dar.
Zur Ausführung des neuen Verfahrens wird die zur Flankenkrümmung erforderliche Bewegung
der Erzeugenden dadurch erzielt, daß man die Zahnstange oder das Zahnstangenwerkzeug
zur Profilgestaltung mit einem in der Profilebene 'liegenden zusätzlichen Wälzsystem,
wie das mit den Abbildungen gegebene Schema zeigt, aus einem Rollkreis — Mittelpunkte, DurchmesserD — und der
zugehörigen Grundlinie G-G bestehend, in Verbindung bringt.
Beim Abrollen des Kreises auf der Grundlinie beschreibt der Punkt Z desselben die
als Orthozykloide bekannte Kurve Z-O. Die Krümmungsstrahlen, derselben hüllen die
kongruente, aber entgegengesetzt gerichtete Zykloide 0-P ein, so daß auch die erstere
als die Evolvente der anderen betrachtet werden könnte, wenn ein Faden am Punkt P befestigt,
vom Punkt O beginnend, abgewickelt wird. Wird aber andererseits der Faden am
Scheitelpunkt Z festgehalten und. von O aus abgewickelt, so beschreibt der Endpunkt eine
von der vorigen wesentlich verschiedene Kurve 0-K, deren eigenartiger Verlauf jener
von der Kopfkante eines Radzahnes in der Zahnlücke der Zahnstange (Abb. 2) beschriebenen
Kurve ähnlich ist. Hieraus ergibt sich die naheliegende Folgerung, daß die Evolvente O-K das für die Krümmung der
Zahnflanken an der Zahnstange bzw. am Werkzeug (Abb. 1) am besten geeignete Proj
fil ergeben muß. Diese Annahme wird durch folgendes gefestigt:
Die Wirksamkeit 'eines normalen, geradflankigen Zahnstangenprofils, seines Zahnkopfeckpunktes
und des Kopfeckpunktes vom Radzahriprofü wird begrenzt durch das aus
Zähnezahl Z des Rades, Zahnkopfhöhe k und Werkzeugflankenwinkel β zu bestimmende
Normaldreieck M-A-B-M (Abb. 2).
Die Hypotenuse dieses Dreiecks ist immer dem Kopfkreishalbmesser des Rades gleich,
also B M = R-\- k; die Länge der Kathete
M A — R cos β = Grundkreishalbmesser. Die zweite Kathete AB = R cos β tg ψ *=
(R-\-k) sin ψ begrenzt mit den Endpunkten
A und B den für die Erzeugung des reinen Kreisevolventenprofils in Be-*
tracht kommenden Teil der geraden Flanke des Zahnstangenprofils am Werkzeug. Das von der Linie A-B unberührt bleibende
Stück Fußflanke am Werkzeug ist belanglos, d.h. nur für die jeweilige Zähnezahl des Rades,
denn der Punkt iß taucht um so tiefer in die Zahnstangenebene ein, je höher die Zähnezahl
ist, dagegen gibt normalerweise der vom Punkt A abgegrenzte Teil der Kopf flanke den
bekannten Unterschnitt am FußprofU des Rades, denn die Bildung der Evolventenkurve
ist beendet, wenn die erzeugende Flanke den Punkt A erreicht hat und als Verlängerung
der Kathete M-A erscheint; ein darüber hinaus entwickeltes Profil kommt normalerweise
als Zahnkurve nicht mehr in Betracht. Um nun dieser nutzlosen Profilbildung vorzubeugen,
wendet man eben die bekannte Zahnhöhenkorrektion an, d. h. man rückt den Punkt M bzw. das Rad von. der Zahnstangenteillinie
ab, so daß nur etwa der äußerste Punkt des erzeugenden Profils den Punkte,
berührt, sobald dieses bei der Abwälzung in
die Verlängerung der Linie M-A kommt. Der Verschiebung des Punktest/ entsprechend,
muß, nebenbei bemerkt, der Wert k bzw. der Kopfkreishalbmesser des Rades vergrößert
werden. Nun ergibt sich aus augenscheinlicher Betrachtung, daß diese Maßregel durch
das neue Verfahren gegenstandslos wird. Gestaltet man nämlich den fraglichen Teil des
Profils vom Werkzeugzahnkopf nach der
ίο Kurve 0-K-, so muß sich der korrespondierende
Teil des Fußprofils am Rande nach einer für den Zahnkopf der Zahnstange als
Gegenprofil vollkommen geeigneten Kurve, ähnlich einer Hypozykloide, entwickeln. Da
j 5 nun das ganze Zahnprofil des Werkzeuges durch die Teillinie desselben (Linie IV-WI,
Abb. i) symmetrisch halbiert ist, so muß sich die obere Partie der Zahnköpfe sämtlicher
Räder ebenfalls der gekrümmten Fußflanke am Werkzeug anpassen, und zwar je nach dem der Zähnezahl des Rades entsprechenden
Abstand des Punktes B vom Zahngrund des Werkzeuges (Abb. 2). Hierbei be- ;
schreibt der Eckpunkt des Radzahnkopfes
in der Profilebene des Werkzeuges eine um j die Za'hnkopfhöhe verlängerte Zykloide, j
"welche die Werkzeugflanke zeitlich und ort- j lieh zusammen mit dem Punkt B der Linie A-B j
berührt. Es ist nun leicht vorstellbar., daß, wenn der Punkt B mit der allmählichen Vergrößerung
der Zähnezahl des Rades sich dem ZahngTund der Zahnstange nähert, die von
der Summe der verschiedenen Kopfeckpunkte erzeugte Kurvenschar von der Kurve 0-K umhüllt
wird. Dasselbe gilt umgekehrt für das Fußprofil im Rade, das durch die Kurve 0-K
erzeugt, ebenfalls die Kurvenschar der Kopfpunktbahnen der Räder sämtlicher Zähnezahlen
umhüllt.
Zur Festlegung des zusätzlichen Wälzsystems ist nur 'die Bestimmung des Rollkreisdurchmessers
D und der Ort seines Mittelpunktes C erforderlich. Der Zusammenhang des normalen Wälzsystems mit dem zusätzliehen
besteht in der Zahnteilung und im Werkzeugflankenwinkel β; man kann im all- j
gemeinen annehmen: 2 Modul cos2 β = Z>. Es
kann aber jedes System als Ganzes je nach Flankenwinkel, Zahnhöhe und sonstigen Bedingungen
durch Änderung des der Funktion cos β beigegebenen Exponenten beliebig beeinflußt
und gestaltet werden; man könnte z. B. für ein besonderes System den Flankenwinkel
β mit Rücksicht auf den Lagerdruck sehr niedrig wählen und unter Annahme normaler Zahnhöhen eine höher potenzierte
Funktion cos" β zur Bestimmung von D einsetzen.
Die örtliche Bestimmung des Mittelpunktes C richtet sich nach dem Kurvenursprung
O1 der in jedem Fall auf der zur Teillinie W-W senkrechten Halbierungslinie
eines vollständigen Zahnlücken- oder Zahnprofils der Zahnstange oder des Zahnstangenwerkzeuges
liegt, und zwar in einem Abstand?" — D von der Teillinie W-W entfernt;
[T = Zahnteilung, Abb. 1 und 2). Der Mittelpunkt
C liegt dann auf einer mit 1J2Dt: Abstand
vom Nullpunkt errichteten Senkrechten zu W-W und von letzterer um T-— 1V2Z}
entfernt.
Die in den Abbildungen angeführten Winkel φ, φ'... sind nur zur Bestimmung der
Krümmungsstrahlen ρ, ρ'... erforderlich; die Berechnung derselben ergibt sich aus dem bekannten
Entwicklungsgesetz der Zykloide. In jedem Fall muß der Krümmungsstrahl px normal
zum ungekrümmten Teil der Werkzeugflanke stehen., so daß an der Berührungsfstelle
die Krümmung der Flanke beginnt.
Der Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin·, daß die Wirkung der Zahnhöhenkorrektion
ohne Anwendung des diesbezüglichen bekannten Verfahrens erreicht wird, und daß man aber, wie aus Abb. 2 ersichtlich, auch
dieses gleichzeitig mit anwenden kann, um die denkbar besten Gleitverhältnisse zu erzielen,
ohne die störenden Abweichungen der Achsenabstände im Gefolge zu haben. Der für die
Höhenkorrektion zulässige Höchstwert der Abrückung des Radmittelpunktes -M wird
durch die Differenz T — 1 1IiP begrenzt und
ist in Abb. 2 mit δ max. bezeichnet. Innerhalb dieser Grenze kann die Abweichung ο vom
Normalabstamd Teilline W-W bis RadmittelpunktyW
positiv oder negativ variieren.
Claims (1)
- Patent-Anspruch:Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von Radzahnprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß das die Korrektion erzeugende Werkzeug nach der Evolvente (0-K) einer Zykloide (Z-O) bewegt wird, deren Erzeugungskreis mit seinem Mittelpunkt (C) in einem gewissen Abstande (omax.) parallel zur Teillinie (VV-W) der Zahnstange abrollt und einen Durchmesser (D) hat, dessen Größe vom no Modul und vom Flankenwinkel (ß) des zu korrigierenden Profils (s) abhängig ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEF51038D DE413477C (de) | 1922-01-28 | 1922-01-28 | Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von Zahnradprofilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEF51038D DE413477C (de) | 1922-01-28 | 1922-01-28 | Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von Zahnradprofilen |
Publications (1)
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---|---|
DE413477C true DE413477C (de) | 1925-05-11 |
Family
ID=7104285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEF51038D Expired DE413477C (de) | 1922-01-28 | 1922-01-28 | Verfahren zur Erzeugung von Korrektionen an geradflankigen Zahnstangenprofilen und an diesen entsprechenden Werkzeugen zur Herstellung von Zahnradprofilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE413477C (de) |
-
1922
- 1922-01-28 DE DEF51038D patent/DE413477C/de not_active Expired
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