DE4303897C1 - Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von Zahnflanken an Zahnrädern, insbesondere Schiebemuffen synchronisierter Schaltgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von Zahnflanken an Zahnrädern, insbesondere zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken von Schiebemuffen synchronisierter Schaltgetriebe, mit einem Werkstückhalter für das Zahnrad und mindestens einem von einem Werkzeughalter gehaltenen Schneidwerkzeug, das durch einen Antrieb des Werkzeughalters in einem Leerhub und in einem Arbeitshub axial über die zu bearbeitende Zahnflanke bewegt wird, wobei das Schneidwerkzeug beim Arbeitshub durch eine Kurvensteuerung wegabhängig eine Auslenkung quer zur Achsrichtung des Werkzeughalters in Richtung auf die Zahnflanke entsprechend der daran zu erzeugenden Kontur erfährt.

In synchronisierten Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge werden Schiebemuffen eingesetzt, die an mindestens einer Flanke eines jeden Zahnes eine Vertiefung, eine sogenannte Hinterlegung, aufweisen. Diese Hinterlegungen haben den Zweck, die mit ihrer Verzahnung mit der Verzahnung eines Zahnrades des Schaltgetriebes in Eingriff gebrachte Schiebemuffe vor einem ungewollten Außereingriffgeraten zu sichern. Um solche Hinterlegungen zu erzeugen, gibt es verschiedene Methoden, und zwar das Kaltwalzen mit Profilwalzwerkzeugen, das Erodieren, das Schneiden mit umlaufenden Schneidrädern und das Schneiden mit umlaufenden Messern. Diese Methoden haben ihre spezifischen Nachteile. So findet beim Kaltwalzen mit Profilwalzwerkzeugen eine ungewollte örtliche Verfestigung an der Bearbeitungsstelle statt. Das Erodieren ist wegen des erforderlichen Elektrolyten aus ökologischen Gründen nicht optimal. Das Schneiden mit umlaufenden Schneidrädern erfordert einen großen vorrichtungstechnischen Aufwand. Am vorteilhaftesten ist noch das Schneiden mit einem umlaufenden Messer.

Bei einer bekannten, mit einem umlaufenden Messer arbeitenden Vorrichtung (DE 42 00 418 C1) wird das Messer auf einer Zykloide vom Kopf des Zahns zu dessen Fuß bewegt, wo es ausläuft. Die an der Stirnseite des Messers angeordnete Schneide hat das Profil der zu erzeugenden Hinterlegung, so daß nach mehrmaligem Umlauf die Zahnflanke die gewünschte Kontur hat. Da bei dieser Art der Erzeugung von Hinterlegungen selbst bei einer für das Ablösen eines Spans günstigen gerundeten Bahn im Umkehrpunkt am Fußpunkt eines Zahns eine Span- und Gratfreiheit nicht sichergestellt ist, ist vorgesehen, daß am Ende der Bearbeitung das Schneidwerkzeug gegenüber dem Werkstück axial verschoben wird. Wegen der besonderen Ausbildung des Schneidwerkzeuges und seiner Bewegungsbahn wird bei einem Umlauf immer nur eine Flanke bearbeitet. Schließlich ist es bei dieser Vorrichtung wegen der Bewegung des Schneidwerkzeuges auf einer zykloiden Bahn aus Raumgründen nicht möglich, gleichzeitig mehrere Zahnflanken zu bearbeiten. Aber selbst wenn dies aus Raumgründen möglich wäre, wäre der dafür erforderliche vorrichtungstechnische Aufwand wegen des Antriebes der einzelnen auf zykloiden Bahnen umlaufenden Schneidwerkzeuge zu groß.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE-AS 10 77 033) ist ein Werkzeughalter mit einer der Anzahl der zu bearbeitenden Zähne des Zahnrades entsprechenden Anzahl von sternförmig und starr an ihm gehaltenen Schneidwerkzeugen bestückt. Das Zahnrad ist in einem drehbeweglich gelagerten Werkstückhalter angeordnet, der durch eine Kurvensteuerung gegenüber dem drehfesten Werkzeughalter verdrehbar ist. Der axiale Antrieb des Werkzeughalters und der Drehantrieb der Kurvensteuerung für den Werkstückhalter sind derart aufeinander abgestimmt, daß die Schneidwerkzeuge in der einen axialen Richtung in einem Leerhub und in einem Arbeitshub spanabhebend über die Zahnflanken bewegt werden. Die Kurvensteuerung besteht aus einem aufwendigen Hebelgestänge, über das einerseits ein Nockengetriebe eingeschaltet werden kann und das andererseits die für den Arbeitshub nötige Auslenkung von dem Steuernocken auf den Werkstückhalter überträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Zahnflanken eines Zahnrades, insbesondere zum Erzeugen von Hinterlegungen an den Zahnflanken von Schiebemuffen synchronisierter Schaltgetriebe zu schaffen, die in vorrichtungstechnischer Hinsicht einfach ist und auf einfache Art und Weise die Herstellung verschiedener Konturen an den Zahnflanken ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Schneidwerkzeug quer zur Achsrichtung beweglich im Werkzeughalter gehalten und auf seiner schneidenabgewandten Rückseite an einem gegenüber dem Werkzeughalter festliegenden Kurvenstück abgestützt ist, dessen axiale Kurve auf die zu erzeugende Kontur in der Zahnflanke abgestimmt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird aus der axialen Bewegung unmittelbar auch die Auslenkung in Richtung auf die zu bearbeitende Zahnflanke abgeleitet. Es entfallen also die sonst üblichen, konstruktiv aufwendigen Hebelgetriebe. Mit ein und demselben Schneidwerkzeug lassen sich unterschiedliche Konturen in der Zahnflanke durch Auswahl aus verschiedenen Kurven aufweisenden Kurvenstücken erhalten. Da das Fräsen in Achsrichtung mit nur auf kleinem dazu quer verlaufendem Auslenkweg entsprechend der zu erzeugenden Kontur in der Zahnflanke kurvengesteuerten Schneidwerkzeug, insbesondere wenn dieses radial beweglich ist, und nicht auf einer weiträumigen zykloiden Bahn erfolgt, wie es im Stand der Technik auch üblich ist, läßt sich der Werkzeughalter problemlos mit einer größeren Anzahl von gleichartigen Schneidwerkzeugen bestücken, so daß mit einem Arbeitshub gleichzeitig mehrere Zähne bearbeitet werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit bei vergleichsweise geringem vorrichtungstechnischem Aufwand universeller einsetzbar. Auch läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorstellung der Arbeitshub bei der axialen Bewegung aus dem Zahnrad heraus durchführen, so daß ein eventuell hier verbleibender Grat leicht zugänglich ist und sich deshalb leichter entfernen läßt als ein Grat am Fuß der Zähne.

Die nach jedem Arbeitshub notwendige Zustellung der Schneidwerkzeuge in Richtung auf die Zahnflanke läßt sich auf verschiedene Art und Weise verwirklichen. Zum Beispiel kann diese Zustellung durch eine Relativverdrehung zwischen Werkzeughalter und Werkstückhalter erfolgen. Die Zustellbewegung läßt sich aber auch über ein Zustellorgan bewerkstelligen. Um bei beweglichem Schneidwerkzeug mit einem an einem Zustellorgan abgestützten Kurvenstück die Zustellung vornehmen zu können, kann das Zustellorgan gegenüber dem Kurvenstück axial verstellbar sein und eine schräge Stützfläche aufweisen. Dabei kann die Stützfläche von dem Mantel eines Kegels gebildet sein. Diese Art der Abstützung ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Vorrichtung mehrere gleichartige Schneidwerkzeuge und ihnen zugeordnete Kurvenstücke aufweist, weil dann mit einer einzigen Stellbewegung sämtliche Schneidwerkzeuge zugestellt werden können.

Eine raumsparende und wirksame Halterung eines Schneidwerkzeuges besteht nach einer Ausgestaltung der Erfindung darin, daß jedes Schneidwerkzeug als Platte ausgebildet und in einem radialen Führungsschlitz einer Hülse geführt ist.

Bei einer Bestückung des Werkzeughalters mit mehreren Schneidwerkzeugen sollten diese so verteilt angeordnet sein, daß bei jedem Arbeitshub gleichzeitig die Zahnflanken von höchstens jedem zweiten Zahn bearbeitet werden können. Eine dichtere Bestückung würde die Führung der Schneidplatten in den radialen Führungsschlitzen wegen der dann nur verbleibenden schmalen Stege zu unstabil machen.

Bei mehreren Schneidwerkzeugen und diesen zugeordneten Kurvenstücken bilden sie vorzugsweise Teile einer geschlitzten Hülse.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur für die Bearbeitung einer einzigen Zahnflanke eines Zahns mit einem Schneidwerkzeug ausgelegt, sondern kann auch durch Austausch der Schneidwerkzeuge auf die gleichzeitige Bearbeitung gegenüberliegender Flanken benachbarter Zähne umgerüstet werden. Es versteht sich, daß in diesem Fall die Zustellung nicht durch relative Verdrehung von Werkzeughalter und Werkstückhalter möglich ist, sondern daß in diesem Fall die Zustellung über das Kurvenstück zu erfolgen hat.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die den prinzipiellen Aufbau der wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Schiebemuffe als Werkstück ohne Werkstückhalter und die ihre Zahnflanken bearbeitende Vorrichtung ohne Antrieb im Axialschnitt und

Fig. 2 den Gegenstand gemäß Fig. 1 in Ansicht X der Fig. 1 mit aus Gründen vereinfachter Darstellung nur im oberen Bereich dargestellten Verzahnung und Schneidwerkzeugen.

Die von einem nicht dargestellten Werkstückhalter gehaltene Schiebemuffe 1 weist eine gerade Innenverzahnung 2 mit in zwei axial zueinander versetzten Ebenen angeordneten Hinterlegungen 3, 4 in den Zahnflanken auf.

Die Vorrichtung zur Erzeugung dieser Hinterlegungen 4 besteht aus einem in Richtung des Doppelpfeils P bewegbaren zweiteiligen Werkzeughalter, und zwar aus einer äußeren Hülse 5 und einer darin angeordneten inneren Hülse 6, die im vorderen Bereich 6a radiale Führungsschlitze aufweist, in denen als Platten ausgebildete Schneidwerkzeuge 7 radial beweglich gehalten sind. Die plattenförmigen Schneidwerkzeuge 7 weisen an ihrem der Schiebemuffe 1 abgewandten Ende Nasen 7a auf, mit denen sie zwischen einem umlaufenden inneren Kragen 5a der Hülse 5 und einem umlaufenden äußeren Kragen 6b der Hülse 6 axial fixiert sind. Die innere Hülse 6 ist durch einen in, der äußeren Hülse 5 sitzenden Federring 5c axial in der äußeren Hülse 5 fixiert. Jedes Schneidwerkzeug 7 ist durch eine in der Hülse 5 gehaltene Feder 7c in Richtung der Zentralachse vorbelastet. Jedes Schneidwerkzeug 7 weist an mindestens einer Seite eine der Neigung der Seitenflanke des zu bearbeitenden Zahns angepaßte, geneigte Schneide 7b auf, mit der eine Seitenflanke eines Zahns bearbeitbar ist.

Mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Schneidwerkzeug, das beidseitig entsprechende Schneiden hat, können zwei gegenüberliegende Seitenflanken benachbarter Zähne gleichzeitig bearbeitet werden.

Den plattenförmigen Schneidwerkzeugen 7 sind Kurvenstücke 8a zugeordnet, die Teile einer axial geschlitzten Hülse 8 sind. Diese Hülse 8 ist durch nicht dargestellte Mittel axial festgelegt. Der Rücken eines jeden Kurvenstückes ist als Kurve 8b ausgebildet, die der Kontur der zu erzeugenden Hinterlegung entspricht. An dieser Kurve 8b stützt sich das Schneidwerkzeug 7 mit einem Vorsprung 7d ab. In der Hülse 8 sitzt axial fest ein Widerlager 9, gegenüber dem mittels eines Einstellbolzens 10 ein Zustellorgan 11 in Form eines Kegelstumpfes axial verstellbar ist. Auf der schrägen Stützfläche 11a des Kegelstumpfes sind die Kurvenstücke 8a abgestützt. Deshalb ist es möglich, durch Verstellen des Zustellorgans 11 zwischen den einzelnen Arbeitshüben die Kurvenstücke 8a radial zuzustellen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Nachdem die Vorrichtung mit für die Bearbeitung der Zahnflanken passenden Schneidwerkzeugen 7 und passenden Kurvenstücken 8 bestückt ist, werden die Schneidwerkzeuge 7 im Leerhub in die in Fig. 1 dargestellte Position gebracht. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß bei der in der Zeichnung dargestellten axialen Relativlage von Schneidwerkzeugen 7 und Kurvenstücken 8a die Schiebemuffe 1 vorbewegt wird oder umgekehrt. Mit Leerhub kann die dargestellte Position aber auch dann erreicht werden, wenn die Schiebemuffe 1 und die Hülse 8 mit den Kurvenstücken 8a axial fixiert sind und nur der Halter 5, 6 mit den Schneidwerkzeugen 7 axial bewegbar ist. Damit es in diesem Fall beim Überfahren des radial äußeren Punktes der Kurve 8b nicht zu einer Kollision der Schneiden 7b mit den Zahnflanken kommt, ist es erforderlich, die Schneidwerkzeuge 7 durch Verdrehen des Werkzeughalters 5, 6 in eine neutrale Mittellage zu bringen. Für den Arbeitshub muß dann allerdings der Werkzeughalter 5, 6 wieder zurückgedreht werden. Da diese mögliche Alternative aber umständlicher als die erstgenannte Alternative ist, wird man bevorzugt die erstgenannte Alternative wählen.

Sobald die Schneidwerkzeuge 7 die in der Zeichnung dargestellte Position in bezug auf die Schiebemuffe 1 erreicht haben, wird durch den nicht dargestellten Antrieb der Halter 5, 6 mit den Werkzeugen 7 von der Schiebemuffe 1 wegbewegt. Dabei gleiten die Schneidwerkzeuge 7 mit ihren sich an der Kurve 8b abstützenden Vorsprüngen 7d über die axial festliegende Kurve 8b, so daß die Schneidwerkzeuge 7 radial entsprechend der gewünschten Kontur der Hinterlegungen 4 radial ausgesteuert werden. Nach jedem dieser Arbeitshübe erfolgt dann ein Leerhub in der beschriebenen Weise, wobei vor dem nächsten Arbeitshub das Zustellorgan 11 mittels des Stellbolzens 10 entsprechend der gewünschten Spantiefe verstellt wird.

Sobald die Hinterlegungen an den Zahnflanken der ersten von den Schneidwerkzeugen 7 bearbeiteten Gruppe von Zähnen fertiggestellt sind, wird die Schiebemuffe 1 um einen Zahn gegenüber den Schneidwerkzeugen 7 weitergedreht. Es erfolgt dann die Bearbeitung der nächsten Gruppe. Dies wiederholt sich, bis daß alle Zähne bearbeitet sind.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten von Zahnflanken an Zahnrädern (1), insbesondere zum Erzeugen von Hinterlegungen (3, 4) an Zahnflanken von Schiebemuffen synchronisierter Schaltgetriebe, mit einem Werkstückhalter für das Zahnrad (1) und mindestens einem von einem Werkzeughalter (5, 6) gehaltenen Schneidwerkzeug (7), das durch einen Antrieb des Werkzeughalters (5, 6) in einem Leerhub und einem Arbeitshub axial über die zu bearbeitende Zahnflanke bewegt wird, wobei das Schneidwerkzeug (7) beim Arbeitshub durch eine Kurvensteuerung wegabhängig eine Auslenkung quer zur Achsrichtung des Werkzeughalters in Richtung auf die Zahnflanke entsprechend der daran zu erzeugenden Kontur erfährt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Schneidwerkzeug (7) quer zur Achsrichtung beweglich im Werkzeughalter (5, 6) gehalten und auf seiner schneidenabgewandten Rückseite an einem gegenüber dem Werkzeughalter (5, 6) festliegenden Kurvenstück (8a) abgestützt ist, dessen axiale Kurve auf die zu erzeugende Kontur in der Zahnflanke abgestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidwerkzeug (7) radial beweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvenstück (8a) radial einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvenstück (8a) an einem Zustellorgan (11) abgestützt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustellorgan (11) gegenüber dem Kurvenstück (8a) axial verstellbar ist und eine schräge Stützfläche (11a) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (11a) vom Mantel des als Kegelstumpf ausgebildeten Zustellorgans (11) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (5, 6) für jedes als Platte ausgebildete Schneidwerkzeug (7) einen radialen Führungsschlitz (8a) in einer Hülse (8) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bestückung des Werkzeughalters (5, 6) mit mehreren Schneidwerkzeugen (7) diese gleichmäßig so verteilt angeordnet sind, daß bei jedem Arbeitshub gleichzeitig die Zahnflanken höchstens an jedem zweiten Zahn bearbeitet werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Schneidwerkzeugen (7) und diesen zugeordneten Kurvenstücken (8a) die Kurvenstücke (8a) Teile einer axial geschlitzten Hülse (8) sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidwerkzeug (7) an seinen beiden gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Schneide (7b) zum gleichzeitigen Bearbeiten gegenüberliegender Zahn flanken benachbarter Zähne aufweist.