DE4400887C2 - Fräsmaschine zum Bearbeiten von Firstkanten an Stirnseiten von Zähnen eines Zahnrades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräsmaschine zur Bearbeitung der Stirnseiten der Zähne eines Zahnrades mit einem drehbar angetriebenen Werkstückträger für das Zahnrad und einem drehbar angetriebenen Werkzeugträger für ein Schlagmesser, dessen Drehantrieb mit dem Drehantrieb des Werkstückträgers derart synchronisiert ist, daß die Zähne und das Schlagmesser in Wälzkopplung stehen, und mit einem Vorschubantrieb, über den der Werkstückträger und der Werkzeugträger relativ zueinander bewegbar sind, wobei das Schlagmesser bei jedem Werkstückumlauf jeden Zahn des Zahnrades höchstens einmal überstreicht.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Patentschrift DE 33 10 000 C2 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung handelt es sich um eine Fräsmaschine zur Bearbeitung von Zahnkanten eines Zahnrades nach dem Wälzfräsprinzip. Zu diesem Zweck weist die bekannte Vorrichtung eine Werkstückspindel auf, die achsparallel zur Drehachse des bearbeiteten Werksstücks in Richtung von Schlagmesser-Werkzeugen verstellbar ist. Die Schlagmesser- Werkzeuge sind übereinander an einem feststehenden, seitlich von der Werkstückspindel angeordneten Ständer befestigt. Während der Bearbeitung des Zahnrades wird das Werkstück bei der bekannten Fräsmaschinen kontinuierlich weiter in den Arbeitsbereich des Schlagmessers vorgeschoben, wobei die Drehzahl des Werkstücks auf die Drehzahl der Schlagmesser abgestimmt ist. Durch die Verkopplung von Drehzahl des Werkstücks, Drehzahl der Schlagmesser und Vorschubgeschwindigkeit lassen sich bei Verwendung geeigneter Steuerungen die von der Werkstückspindel gehaltenen Zahnräder exakt bearbeiten.

Bei einer derartigen Bearbeitung von Zahnrädern entstehen jedoch zwischen den Zahnflanken und den Dachschrägen der Zähne besonders scharfkantige Firstkanten. Dies ist insbesondere bei solchen Zahnrädern der Fall, die eine einseitige Dachschrägung aufweisen. Für den Einsatz von Zahnrädern mit an den Stirnseiten ihrer Zähne angebrachten, insbesondere doppelseitigen Dachschrägen in synchronisierten Schaltgetrieben wird demgegenüber gefordert, daß die Firstkanten nicht scharfkantig, sondern vorzugsweise abgerundet sind. Um diese Abrundung herzustellen, sind bisher die zuvor beispielsweise in der aus der deutschen Patentschrift DE 33 10 100 C2 bekannten Fräsmaschine bearbeiteten Zahnräder beispielsweise einer Schab- oder Schleifbearbeitung unterzogen worden, bei der unter Berücksichtigung eines möglichst minimalen Materialabtrags die scharfkantige Fräskante abgerundet wurde. Diese Nachbearbeitung ist kostenintensiv, da sie aufwendige Maschinen erfordert und eine relativ lange Bearbeitungszeit mit sich bringt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Firstkanten von an den Stirnseiten der Zähne eines Zahnrades angebrachten Dachschrägen entgratet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Entgraten der Firstkanten von an den Stirnseiten der Zähne angebrachten Dachschrägen der Vorschubantrieb eine Bewegung des Schlagmessers entlang der Firstkanten der Zähne des Zahnrades bewirkt. Dabei ist die Schneide des Schlagmessers vorzugsweise als eine abgerundete Hohlkehle ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich von der beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 33 10 100 C2 bekannten Vorrichtung dadurch, daß bei ihr im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung der Vorschubantrieb eine im wesentlichen radiale Bewegung des Werkstücks gegenüber dem Werkzeug bewirkt, der, falls erforderlich, eine lineare Bewegung des Werkstücks überlagert werden kann. Auf diese Weise läßt sich zeitsparend die Entgratung der Firstkanten mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen.

Bei der Erfindung beschreibt das Schlagmesser gegenüber dem Zahnrad eine Zykloidenbahn, die ihrerseits wegen der Bewegung längs der Firstkante eine Spiralbahn beschreibt. Der Durchmesser des Umlaufkreises des Schlagmessers sollte möglichst klein sein, damit das Schlagmesser mit hoher Drehzahl umlaufen kann. Daraus resultiert dann eine relativ hohe Werkstückdrehzahl, die trotz des räumlich kurzen Eingriffs des Schlagmessers bei jedem Schlagmesserumlauf einen großen Vorschub je Zeiteinheit und damit eine kurze Bearbeitungszeit ermöglicht. Dabei sollte zur Vereinfachung der Bewegungsabläufe die räumliche Stellung der Werkzeugdrehachse zu der jeweils zu bearbeitenden Firstkante so gewählt werden, daß Werkstück und Werkzeughalter mit linearem, in radialer Richtung des Zahnrades gerichtetem Vorschub bewegt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, die in

Fig. 1 von einer Fräsmaschine nur einen Werkzeugträger mit Schlagmesser und einen Ausschnitt aus einem Kupplungsring in isometrischer Darstellung und in

Fig. 2 den Werkzeugträger mit Schlagmesser im Eingriff an einer Firstkante eines Zahns eines Zahnrades in Aufsicht zeigt.

Ein Zahnrad 1 in Form eines Kupplungsrings eines synchronisierten Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge ist in einem nicht dargestellten, drehbar angetriebenen Werkstückträger einer Fräsmaschine eingespannt. Das Zahnrad 1 weist eine Außenverzahnung mit Zähnen 2 auf, die an ihren Stirnseiten einseitige Dachschrägen 3 tragen. Zwischen diesen Dachschrägen 3 und den Flanken 4 eines jeden Zahnes 2 befindet sich eine Firstkante 5. Diese Firstkante 5 soll über ihre gesamte Länge abgerundet sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Fräsmaschine weist außer dem Werkstückträger einen drehbar angetriebenen Werkzeugträger 6 auf, der als Werkzeug ein Schlagmesser 7 in Form einer zum Beispiel dreieckigen Schneidplatte trägt. Das Schlagmesser 7 weist an seinen Ecken als Hohlkehlen ausgebildete Schneiden 8 auf.

Die Drehantriebe des Werkstückträgers für das Zahnrad 1 und des Werkzeugträgers 6 für das Schlagmesser 7 sind miteinander synchronisiert, derart, daß die Schneide 8 des Schlagmessers 7 gegenüber dem Zahnrad 1 eine Zykloidenbahn beschreibt, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Zahnrad 1 und Schlagmesser 7 stehen somit in Wälzkopplung. Bei jedem Zahnradumlauf 1 überstreicht das Schlagmesser 7 die Firstkante 5 eines jeden Zahns 2 einmal. Es ist allerdings auch möglich, daß jede Firstkante nur bei jedem zweiten Zahnradumlauf einmal überstrichen wird. Da der Umlaufkreis des Schlagmessers 7 verhältnismäßig klein ist, kann es mit hoher Drehzahl umlaufen und auch an dem zahnradinneren Ende der Firstkante 5 mit tiefen Span abtragen.

Der Bewegung des Schlagmessers 7 gegenüber dem Zahnrad 1 auf der Zykloidenbahn ist eine Bewegung in Achsrichtung der Firstkante 5 überlagert. Dies läßt sich mit einem mit den Drehantrieben gekoppelten Vorschubantrieb verwirklichen. Wegen des kontinuierlich wirkenden Vorschubes des Werkstückträgers 6 in Längsrichtung der Firstkanten 5 ergibt sich also eine Bewegung, bei der die Zykloidenbahn auf einer Spiralen liegt. Das Werkzeug greift also bei jedem neuen Werkstückeingriff an einer gegenüber dem vorhergehenden Eingriff in Richtung der Firstkante versetzten Stelle an. Bei entsprechend klein gewähltem Vorschub erhält man auf diese Weise eine auf ihrer gesamten Länge gleichmäßig abgerundete Firstkante.

Claims (2)

1. Fräsmaschine zum Bearbeiten der Stirnseiten der Zähne (2) eines Zahnrades (1) mit einem drehbar angetriebenen Werkstückträger für das Zahnrad (1) und einem drehbar angetriebenen Werkzeugträger (6) für ein Schlagmesser (7), dessen Drehantrieb mit dem Drehantrieb des Werkstückträgers derart synchronisiert ist, daß die Zähne (2) und das Schlagmesser (7) in Wälzkopplung stehen, und mit einem Vorschubantrieb, über den der Werkstückträger und der Werkzeugträger (6) relativ zueinander bewegbar sind, wobei das Schlagmesser (7) bei jedem Werkstückumlauf jeden Zahn (2) des Zahnrades (1) höchstens einmal überstreicht, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entgraten der Firstkanten von an den Stirnseiten der Zähne (2) angebrachten Dachschrägen der Vorschubantrieb eine Bewegung des Schlagmessers entlang der Firstkanten (5) der Zähne (2) des Zahnrades (1) bewirkt.

2. Fräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (8) des Schlagmessers (7) als eine abgerundete Hohlkehle ausgebildet ist.