DE4137023C2

DE4137023C2 - Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Kegelrades mit bogenförmigen Zahnflanken

Info

Publication number: DE4137023C2
Application number: DE19914137023
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Middel
Original assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2011-11-12
Also published as: DE4137023A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Verfahren dieser Art ist aus DE-Zt "Klepzig Fachberichte" Dez. 1969, S. 754-759, bekannt. Bei diesem Zyklomet-Verfahren ist die Tauchvorschubbewegung dem Schneidwerkzeug in Richtung seiner Drehachse zugeordnet. Bogenverzahnte Kegelräder, die auf wirtschaftliche Weise nach diesem einfachen kontinuierlichen Verfahren verzahnt werden, eignen sich prinzipiell nur für Kegelradgetriebe, bei denen zwei Kegelräder in abwälzendem Zahneingriff miteinander stehen. Als Antriebsräder von Gleitkeilgetrieben, wie sie beispielsweise in der DE 39 30 064 A1 angegeben sind, sind solche Kegelräder nur bedingt brauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Zykloment-Verfahren so abzuwandeln, daß damit die Verzahnungen von Antriebsrädern von Gleitkeilgetrieben herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Tauchvorschubbewegung dem Werkstück zugeordnet wird, erhält man eine Schraubenfläche an der Zahnflanke, wodurch eine flächige Anlage der in Eingriff stehenden Zähne eines Gleitkeilgetriebes erreicht wird, mittels der eine hohe Leistung übertragen werden kann.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach folgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Ansicht von rechts der in Fig. 3 wiedergegebenen Anordnung ein ringförmiges Werkzeug in seiner Stellung relativ zu einem ringförmigen Werkstück bzw. Kegelrad während der Ausbildung der Verzahnung, wobei das Werkstück im Schnitt dargestellt ist,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 3, wobei Werkzeug und Werkstück im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung von Werkzeug und Werkstück, und

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine andere Anordnung.

In den Figuren ist mit 1 ein bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ringförmiges Werkstück bzw. Kegelrad bezeichnet, das auf der oberen Stirnseite mit einer Kegelmantelfläche versehen ist, auf der eine Verzahnung 2 mit gekrümmten Zahnflanken ausgebil det werden soll, wie dies aus der Draufsicht in Fig. 3 er sichtlich ist. Das Werkstück 1 ist auf einem schematisch angedeuteten Tisch 5, beispielsweise einer CNC-Fräsmaschine, eingespannt, wobei das Werkstück über den Tisch 5 um seine Achse A gedreht und längs der Achse A nach oben und unten ver schoben werden kann.

Ein bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ringförmiges Werkzeug 3 ist in der Ansicht nach Fig. 1 in einer Schräglage zum Werkstück 1 so angeordnet, daß die Achse B des Werkzeugs 3 parallel zur Achse A des Werkstücks 1 liegt, während in der Ansicht nach Fig. 1 die Achse B mit dem oberen Abschnitt in der Zeichnungsebene nach hinten gekippt ist, so daß sie einen Winkel β mit der Achse A bildet, wie dies Fig. 2 zeigt. In der Ansicht nach Fig. 1 verläuft die Achse B durch die Mitte der Längsabmessung der Verzahnung 2 parallel zur Achse A, wobei der Radius der Kreisbahn der Schneidkanten 4 in der Ansicht nach Fig. 1 dem Abstand b der Achsen A und B entspricht, wie dies auch aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Die schematisch dargestellten Schneidkanten 4 bestehen aus einzelnen beabstandeten Schneidkanten, beispielsweise vier Schneidkanten, die kreisförmig auf einer Stirnseite des ring förmigen Werkzeugs 3 über den Umfang verteilt angeordnet sind, wobei der Abstand der Schneidzähne in Abhängigkeit von der auszubildenden Verzahnung auch kleiner sein kann als die Längsabmessung eines Zahnes der Verzahnung.

Wie Fig. 2 zeigt, wird das Werkzeug 3 mit einer Drehzahl n₂ um seine Achse B gedreht, während das Werkstück 1 mit der Dreh zahl n₁ um seine Achse A gedreht wird. Fig. 3 zeigt bei 6 die gekrümmten Zahnflanken und bei 7 die gekrümmten Zahnkopf- und Zahnfußkanten 7 der Verzahnung 2, die bei einer Drehung des Werkstücks 1 im Gegenuhrzeigersinn und einer Drehung des Werkzeugs 3 im Uhrzeigersinn bei einer vorgegebenen Abstimmung der Drehzahlen n₁ und n₂ ausgebildet werden. Bei 4 ist die Bahn der Schneidkanten angedeutet, während bei 8 die Krümmungs linie wiedergegeben ist, die eine Schneidkante am Werkstück 1 ausführt, während sich dieses gegenläufig zum Werkzeug in der versetzten Anordnung der Drehachsen A und B dreht.

In der Draufsicht nach Fig. 3 ist die Bahn der Schneidkanten 4 als Kreisbahn dargestellt, obgleich sie bei einer Draufsicht in Fig. 2 elliptisch dargestellt werden müßte. Die Draufsicht entspricht somit bezüglich des Werkzeugs 3 einer Ansicht in Richtung der Achse B in Fig. 2 und bezüglich des Werkstücks 1 in Richtung der Achse A des Werkstücks 1, wobei die Ebene der Schneiden der Schneidkanten 4 längs einer Zahnfußkante in der Schnittansicht nach Fig. 2 verläuft. In dieser Draufsicht jeweils längs der Achsen A und B ist die Achse B des Werkzeugs 3 um die Abstände a und b von der Achse A des Werkstücks 1 versetzt angeordnet, wobei die Achse B den in Fig. 2 wiederge gebenen Winkel β zur Senkrechten bildet, der bei dieser Anord nung klein gewählt ist.

Während der Drehbewegung von Werkzeug und Werkstück gegen läufig zueinander setzt zweckmäßigerweise eine Schneidkante 4 am Außenumfang des Werkstückes 1 an, während die vorausgehende Schneidkante den Innenumfang des Werkstücks 1 bzw. der Ver zahnung 2 verläßt bzw. bereits verlassen hat. Durch die ver setzte Anordnung der Achsen A und B und die Schrägstellung der Achse B wird die den Innenumfang des Werkstücks 1 verlassende Schneidkante im weiteren Verlauf ihrer Kreisbahn über das Werkstück 1 hinweggeführt, ohne dieses zu berühren, so daß die betreffende Schneidkante erst wieder am Außenumfang des Werk stücks 1 zum Anliegen kommt, um eine andere Zahnflanke zu bearbeiten. Durch die Verschiebebewegung des Werkstücks 1 längs seiner Achse A nach oben wird die Schnittiefe der auf einer festen Kreisbahn umlaufenden Schneidkanten 4 am Werk stück 1 verändert bzw. eingestellt.

Je nach Steuerung der Drehzahl n₁ des Werkstücks 1 und der Verschiebung nach oben in Richtung der Achse A werden auf dem Werkstück bogenförmige Zähne durch spanabhebende Bearbeitung ausgebildet, deren Zahnflanken im Raum gekrümmte Flächen darstellen. Mit einem Werkzeug 3 mit vorgegebenem Radius können auf diese Weise verschiedene Verzahnungen durch Steue rung der Drehzahl und des Verschiebeweges des Werkstücks 1 ausgebildet werden.

Vorzugsweise werden auf dem ringförmigen Werkstück 3 mehrere in einem Umfangsabstand voneinander axial ausgerichtete Schneidkanten 4 angeordnet, so daß in etwa eine Schneidkante in Eingriff mit dem Werkstück kommt, während der vorauslaufen de Schneidzahn die Bearbeitung beendet. Es ist auch möglich, nur eine einzelne Schneidkante vorzusehen, die durch einen Werkzeughalter auf einer Kreisbahn geführt wird, wobei der Radius der Kreisbahn durch Verstellen der Schneidkante am Halter einstellbar sein kann. Das Werkzeug kann beispielsweise auch als Messerkopf oder dgl. ausgebildet sein, an dem die Schneidkanten axial ausgerichtet sind.

Anstelle des dargestellten ringförmigen Werkstückes 1 kann dieses auch scheibenförmig mit einer ringförmigen Kegelmantel fläche ausgebildet sein.

Die Schneidkanten des Werkzeugs können jede beliebige gleich mäßige oder ungleichmäßige Winkelteilung haben, und die Zahl der Schneidkanten hängt nur vom Zerspanungsprozeß selbst und von den Platzverhältnissen am Werkzeug ab. Für die Auslegung des Werkzeugs sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen, wie beispielsweise Zerspanungsvolumen, Antriebsleistung der verwendeten Maschine, Erregung von Schwingungen an der Maschi ne, Werkstoff und erforderliche Oberflächengüte des Werkstüc kes und dgl. Eine bevorzugte Ausführungsform kann z. B. zehn oder zwölf Schneidkanten am Werkzeug aufweisen, die auf dem Umfang gleichmäßig verteilt sind.

Um beim Zerspanungsvorgang auftretende radiale Kraftkomponen ten klein zu halten, wird ein Werkstück mit flachem Kegel angestrebt, wobei der Winkel β zwischen den Achsen A und B so klein wie möglich gewählt wird.

In der Draufsicht nach Fig. 3 stellen die Zahnkonturen ver längerte Epizykloiden dar. Dies bedeutet, daß jede Schneidkan te bei einer Umdrehung des Werkzeugs nicht die gleiche Zahn flanke spanabhebend bearbeit wie die der vorauslaufenden Schneidkante. Man kann die Winkelgeschwindigkeiten aber auch so wählen, daß jeweils zwei Zahnflanken einer Zahnlücke hin tereinander fertiggeschnitten werden. Beim Zerspanen einer Zahnflanke laufen die Schneiden des Werkzeugs hintereinander über die gleiche Flanke. Durch den Vorschub des Werkstücks in axialer Richtung und die Drehung n₁ schneidet jede Schneidkan te auf einer leicht versetzten und tiefer- oder höherliegenden Bahn zur vorauseilenden Schneidkante. Auf dem Werkstück ent stehen dann Zähne mit kreisbogenförmigem Verlauf, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Wichtig ist die korrekte Überlagerung der beiden Rotations bewegungen mit der Linearbewegung in Richtung der Werkstück achse, wobei die Drehrichtung von Werkzeug und Werkstück und damit auch die Krümmungsrichtung der Zähne nicht ausschlagge bend ist. In der Anordnung nach Fig. 3 wird ein linksdrehendes Werkzeug bevorzugt gegenüber dem dargestellten rechtsdrehen den, um das zerspante Material besser abführen zu können.

Claims

Verfahren zum Herstellen der Verzahnung eines Kegelrades mit bogenförmigen Zahnflanken, wobei das Kegelrad mit einer bestimmten Drehzahl um seine Achse gedreht wird, während wenigstens eine Schneide eines Schneidwerkzeuges mit einer auf die Drehzahl des Kegelrades abgestimmten Drehzahl auf einer Kreisbahn bewegt wird, deren Achse zu der des Kegelrades radial versetzt ist und mit dieser einen spitzen Winkel einschließt, und wobei zwischen dem Kegelrad und dem Schneidwerkzeug eine relative Tauchvorschubbewegung ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Verzahnung eines Antriebsrades eines Gleitkeilgetriebes die Tauchvorschubbewegung mit dem Kegelrad in Richtung seiner Drehachse ausgeführt wird.