DE425086C - Verfahren zur Erzeugung von Kegelraedern mit Bogenzaehnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kegelrädern mit gewundenen Zähnen, und zwar die Übertragung des für die Verzahnung von zylindrischen Stirnrädern (und demgemäß auch von Zahnstangen) durch Schneckenfräser bekannten dauernden Fräswalzverfahrens auf die Erzeugung von Kegelrädern.

Bei diesem dauernden Fräswälzverfahren

ίο wird die Tatsache ausgenutzt, daß zwei zusammenarbeitende Schrauben- oder Schneckenräder ι und 2 (Abb. ι) in dem Berührungspunkt K ihrer Teilrißkörper (außer ihrer gemeinsamen Geschwindigkeitskomponente V_n in der Flankennormalen N-N) eine ständige gegenseitige Gleitgeschwindigkeit v_g in der Richtung der Flanken aufweisen, die durch die Umfangsgeschwindigkeiten -V₁ und V₂ gemäß dem Diagramm der Abb. 1 bestimmt ist. Wird nun eines der beiden Räder, z. B. Rad 2 (das zo auf andere "Weise erzeugt werden kann), als spanabhebendes Werkzeug oder als Fräser ausgebildet und benutzt, so wird das andere zu verzahnende Rad 1, während sich beide in der gezeichneten Lage und Übersetzung aneinander vorbeibewegen, in allen Kreuzungspunkten richtig verzahnt.

Statt des einen Zahnrades 1 kann auch mit der gleichen Geschwindigkeit V₁ eine ebene Zahnstange 1' (Abb. 2) mit dem gleichen Rade 2 zusammenarbeiten, wobei durch die Fräsarbeit von Rad 2 parallele Schrägzähne mit gleicher Normalteilung auf der Flankennormalen ./V-N entstehen.

Das Wesentliche des dauernden Fräswälz-Verfahrens besteht also darin, daß zur Erzeugung von Stirn- und Schraubenrädern ein Schneckenfräser als Werkzeug benutzt wird,

der sich mit seinen Schraubengängen in die parallelen und in der Normalen N-N gleich,-geteilten Zahnlücken einer Zahnstange einschmiegt, die in der gemeinsamen Berührungsebene von Stirnrad und Schneckenfräser als Abwicklung des zu erzeugenden Stirnrades gedacht werden kann. Die Zahnstange hat gleichzeitig die Eigenschaft, daß sie am leichtesten die Festlegung der beiderseitigen Zahnprofile ermöglicht.

Durch ihre gegenseitige Anordnung und die Annahme des Profils in dem einen Teile ist stets das andere erzeugte Profil eindeutig bestimmt. Man kann darum ebensogut, wie man durch eine, ursprünglich angenommene Schraubenform die zugehörige Zahnstange festlegt, umgekehrt durch eine angenommene Zahnstangenform (z. B. ebene Zahnflanken) die zugehörigen Schraubenprofile zeichnerisch festlegen bzw. zwangläufig erzeugen, um sie dann später als Grundform für den Schneckenfräser zu benutzen, der die gewünschten Zahnstangen (Abb. 2) und Zahnräder (Abb. 1) nach dem Abwälzfräsverfahren erzeugt. Die zwangläufige Festlegung eines richtigen Schraubenfräserprofils kann also in der Weise geschehen, daß die gewünschte Zahnstange als spanabhebendes Werkzeug ausgebildet und benutzt wird, welches infolge einer gegenseitigen Schraubbewegung die Gänge der Schraube erzeugt. Auch dabei kann die Zahnstange durch einen Drehstahl, einen Fräser oder eine Schleifscheibe ersetzt werden, die genau in dem Profil und in der Bahn des Zahnes wandern. Praktisch genügend genau und wegen der einfachen Erzeugung allgemein gebräuchlich ist die Näherungslösung, daß man lediglich einen Drehstahl, der dem Achsialschnitt M-M durch die Zahnstange entspricht, beim Drehen der Schraube durch M-M wandern läßt. (Die Flanken der Zahnplatte werden nicht ganz eben, wenn sie mit dieser Schraube als Fräser erzeugt werden.)

Noch eine weitere Eigenart des dauernden Fräswälzverfahrens ist zu erwähnen, bevor die Übertragung auf Kegelrädern erörtert wird.

Ist die Zahl der Windungen oder die Länge des Fräsers nicht groß genug, um die ganze JBreite der Zahnstange (oder des Stirnrades) zu erzeugen, so gibt es grundsätzlich drei Wege, um diesem Mangel abzuhelfen:

i. Die Schnecke dreht sich bei ruhend gedachter Zahnstange um ihre Achse und verschiebt sich dadurch achsial in Richtung M-M in den Lücken weiter, bis die ganze Breite der Zahnstange in Eingriff war. Dieses Verfahren hat gleichzeitig den Vorteil, daß die einzelnen Schnitte der Fräserzähne sich gegenseitig besser überdecken, und es wird €0 darum auch dann mit Vorteil angewendet, wenn der Fräser an sich lang genug ist.

2. Die Schnecke wird mit ihrem Kreuzuugspunkt K., ohne sich zu drehen, bei ruhend gedachter Zahnstange in den Zahnlücken von B nach B' zwangläufig verschoben.

3. Beide Verfahren werden so kombiniert, daß die Schnecke sich in Richtung der Achse 0-0 (Abb. ι und 2) verschiebt. (Dieses letztere Verfahren ist dasjenige, welches hauptsächlich von Pfauter seinerzeit durchgebildet wurde.) '

Welches der drei Verfahren angewendet wird, ist gleichgültig, wenn nur eine Zahn stange erzeugt wird (Abb. 2). Es ist aber von wesentlicher Bedeutung, wenn statt der Zahnstange ein Zahnrad (Abb. 1) erzeugt werden soll, da das Rad infolge seiner Krümmung nur im Eingriffsfeld in der Nähe des Kreuzungspunktes K der beiden Achsen 0-0 und M-M von Zahnrad und Schraubenrad richtig und voll verzahnt werden kann. Soll also der Kreuzungs- oder Eingriffspunkt/C in der Achsenrichtung M-M oder in der Lückenrichtung B-B' wandern, so muß auch die Achse 0-0 des Zahnrades entsprechend wandem, während sie bei Bewegung von K in der Richtung 0-0 stehenbleiben kann.

Ist die Schnecke so lang oder das Zahn rad so schmal, daß die Schnecke mit ihrem Eingriffsfeld die Zahnbreite vollständig deckt, was bei Abb. 1 ungefähr der Fall ist, so kann man die Schnecke während ihrer Drehung festlegen und lediglich die Achse 0-0 .des Werkstückes innerhalb des Eingriffsteldes der Schnecke etwa zwischen den Endpunkten ^₁ und K₂ hin und her walzen lassen, während es gleichzeitig die der gegenseitigen Übersetzung entsprechende Drehung vollführt. Schließlich ist auch noch darauf hinzuweisen, daß alle Dreh- und Wälzbewegungen vollständig unabhängig voneinander erfolgen müssen, so daß es gleichgültig ist, ob nur die eine oder die andere Bewegung vorgenommen wird oder nicht. Auch die hierfür angewandten Hilfsmittel (Differentiale) und ihre Anwendung sind bekannt geworden, z. B. an der Pfauter-Maschine, so daß sie .hier nur erwähnt zu werden brauchen.

Alle diese charakteristischen Momente des für die Stirnräder erzeugung schon bekannten Fräswälzverfahrens lassen sich auf- die Kegelraderzeugung übertragen, wenn es gelingt, eine der Zahnstangenverzahnung entsprechende Plankegelverzahnung zu finden, in welcher sich ebenfalls ein gerades Schnittprofil N~N mit gleicher Teilung befindet, das dem Zahnstangen-Schnittprofil N-N in der Abb. 2 entspricht. Eine solche »Teilgerade« N-N ist nun bei allen Plankegelrädern mit evolventisch gekrümmten Kurven (Abb. 3) vorhanden, diese Teilgerade ist gleichzeitig die JEingriffslinie der Evolventen bei ihrer Erzeugung; dabei

können die Evolventen sowohl normale (Spitzenkurven) als verlängerte (Schleifenkurven) oder verkürzte Evolventen (Wellenkurven) sein. Solche Kegelräder, deren Zahnlücken im Plankegel normale Evolventen bilden, sind bereits durch Patentschrift 311856 bekannt geworden, neu ist aber die Erkenntnis, diese und alle anderen Plankegel mit evolventisch gekrümmten Zähnen durch Schneckenfräser, die sich in die Lücken der Plankegel einschmiegen, erzeugen zu, können.

Ist dabei die Flankenform des Plankegels in der Teilgeraden N-N gegeben, so ist es leicht möglich, genau wie beim Stirnradverfahren zunächst den Plankegel 1' und dann von diesem aus die Fräserschraube 2 durch einen als Werkzeug ausgebildeten Zahnrücken genau richtig zu erzeugen, doch können auch hier, wie beim Stirnradverfahren, Näherungsverfahren Platz greifen, um die Erzeugung der Schnecke zu erleichtern, indem man z. B. einen Drehstahl nur auf der Linie N-N wandern läßt, ebenso kann man auch M-M und Länge des Fräsers nicht groß genug um die N-N zusammenfallen lassen.

Ist die Zahl der Windungen oder die ganze Breite des Plankegels zu verzahnen, so gibt es wie beim Stirnradverfahren die drei Wege: 1. achsiale Verschraubung der Schnecke in Richtung M-M, 2. Verschiebung in der (hier evolventisch gekrümmten) Zahnlücke B-B' oder 3. als Mittelweg Verschraubung und Verschiebung, derart, daß die Gesamtbewegung parallel zur Achse 0-0 erfolgt.

Der zweite dieser Wege, die Verschiebung in der Zahnlücke, kann aber auch durch ein Näherungsverfahren ersetzt werden, indem an die Stelle der evolventischen Kurve der nächstpassende Krümmungskreis tritt, so daß lediglieh eine Schwenkbewegung um einen festen Punkte erfolgt (Abb. 3). Bei allen diesen Bewegungen ändert sich der gegenseitige Abstand der Fräser- und der Plankegelachse nicht bzw. bei der Annäherung durch Kreis bogen nur unbedeutend.

Wird statt des Plankegels ein nichtplaner Kegel ι verzahnt (Abb. 4), der den Plankegel 1' nur in einer Geraden über 0-0 berührt, so findet die richtige Verzahnung nur in der Nähe des Kreuzungspunktes K. der beiden sich berührenden Erzeugenden des Teilkegels und des Teilrißkörpers der Schnecke statt, so daß auch hier wie beim Stirnradverfahren eine Wälzbewegung zwischen Schnecke und Kegelrad notwendig ist außer im Falle 3, in welchem die Verschiebung des Werkzeuges parallel zur Achse 0-0 selbst stattfindet. Die Wälzbewegung zwischen Kegel und Schnecke bzw. zwischen Kegel und dem in der gemeinsamen Berührungsebene zu denkenden Plankegel kann etwa nach einem der bekannten Verfahren von Bilgram, G1 e a s ο η oder W a r r e η vorgenommen werden, ebenso ist die Unabhängigkeit der einzelnen Bewegungen durch Anwendung von Differentialen in bekannter Weise zu sichern.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß bei der Kegelraderzeugung ein Schneckenfräser von gleichmäßiger Steigung als Werkzeug benutzt wird, der sich mit seinen Schraubengängen in die eine gerade Teillinie N-N besitzenden und darum evolventisch gekrümmten Zahnlücken eines Plankegels einschmiegt, der in der gemeinsamen Berührungsebene von Kegelrad und Schneckenfräser als Abwicklung des zu erzeugenden Kegelrades zu denken ist. Hierbei muß der Fräser sich in den Zahnlücken des zugehörigen Planrades verschrauben, oder er muß so verschwenkt werden, daß er in den Lücken des Planrades entlang wandert. In beiden Fällen ist eine geringe gegenseitige Wälzbewegung zwischen Kegelrad und Planrad erforderlich, damit die ganze Breite des Werkstückkegelrades gefräst wird. Der Fräser kann auch längs der Achse 0-0 (Abb. 4) verschoben werden ohne Wälzbewegung zwischen Werkstück und Planrad.

Die Umdrehungen des Schneckenfräsers und des Plankegels bzw. des Kegelrades erfolgen im umgekehrten Verhältnis ihrer Zähnezahlen. Ohne Einfluß auf die Übersetzung zwischen Fräser und Rad soll wie bei der Stirnraderzeugung die gegenseitige Wälzbewegung zwischen Kegelrad und Planrad sein.

Claims (1)

1. 95 Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Erzeugung von Kegelrädern mit Bogenzähnen, deren Krümmung durch ein mit evolventisch verlaufenden Zähnen besetztes Planrad bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß während der ständigen Umlaufbewegung des Werkstükkes ein schneckenförmiger Fräser von gleichmäßiger Steigung bei gegenseitiger Wälzbewegung von Werkstück und zügehörigem Planrad in den Zahnlücken des Planrades sich verschraubt oder so verschwenkt wird, daß er in den Lücken des Planrades entlangwandert oder daß der Fräser längs einer Achse (O-O) senkrecht zur Planradachse ohne Wälzbewegung zwischen Werkstück und Planrad sich ver

   schiebt, um das Kegelrad in voller Breite bearbeiten zu können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.