DE466784C - Verfahren zur Herstellung bogenfoermiger Verzahnungen an Kegelraedern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung bogenfoermiger Verzahnungen an KegelraedernInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F1/00—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface
- B23F1/04—Making gear teeth by tools of which the profile matches the profile of the required surface by planing or slotting
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Description
Soll ein Kegelrad an Stelle der geradlinigen Zähne kurvenförmige Zähne erhalten., so
"ist es im allgemeinen erforderlich, dem Rade während des Vorschuhes des Fräsers über die
Radbreite eine entsprechende Drehbewegung um seine Achse zu erteilen. Die hierbei entstehenden
gekrümmten Zahnformen können beispielsweise die Form von auf die Kegelfläche aufgewickelten zyklischen Kurven oder
ίο Spiralen erhalten. Sie sind jedoch stets sowohl
in der Richtung ihrer Breite wie auch quer dazu gekrümmt, d. h. sie stellen stets
doppelt gekrümmte Raumkurven dar. Dies ist der Fall bei allen Herstellungsverfahren,
welche die Zahnform durch relative Vorschubbewegungen zwischen Rad und Werkzeug,
d.h. im Abwälzverfahren;, erzeugen.
Anders liegen die Verhältnisse, wenn die gekrümmte Grundform des Zahnes nicht das
Produkt einer kombinierten Vorschubbewegung darstellt, sondern wenn das Werkzeug
selbst einen den Zahnkrümmungen entsprachenden Kreisbogen beschreibt. Beim Schneiden
kreisbogenförmiger Verzahnungen mit einem rotierenden Stirnfräskopf wird bereits
durch den einfachen kontinuierlichen Kreislauf der Fräs- oder Hobelmesser- quer über
die Radbreite ein bogenförmiger Zahn von zunächst der einfachen Grundform eines ebenen Kreisbogens erzeugt. Hierbei wird
der ebene Kreisbogen demnach auf die denkbar einfachste Weise durch eine Art Rundhobelbewegung
erzeugt, während eine relative Vorschubbewegung oder Drehbewegung zwischen Rad und Fräskopf erst zum Zwecke
der Abwälzung, d.h. also zur Umgestaltung dieser ebenen Kreiskurve in eine Raumkurve,
erforderlich wird. Während sich die Zahnform bei dem zuerst erwähnten Arbeitsverfahren
somit unmittelbar als einfachstes Produkt des Vorganges ergab, ist zur Erreichung
des gleichen Zieles beim Rundhobelverfahren eine besondere zusätzliche Abwälzbewegung
zwischen Rad und Werkzeug erforderlich.
Die Erfindung betrifft die zweitgenannte Art des ZahnradhersteUungsverfahrens, setzt
also die Anwendung eines Werkzeuges voraus, das in einem der 'Zahnradkrümmung
entsprechenden Kreisbogen bewegt wird.
Zweck vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer kreisbogenförmigen Verzahnung
für zwei zusammenarbeitende Räder, bei deren Herstellung diese zusätzliche, die Einfachheit und Leistungsfähigkeit des Arbeitsprozesses
außerordentlich beeinträchtigende Abwälzbewegung zum überwiegenden
Teil, d.h. bei dem größeren Rad, vermieden wird.
Der Erfindung gemäß erfolgt die Herstellung des großen Rades des Getriebes ohne
Abwälzbewegung. Auf diesem (gedachten) großen Rade wälzt erfindungsgemäß später bei Herstellung des kleineren Rades im Abwälzverfahren
das kleine Rad ab im Gegensatz zu dem Abwälzen auf dem gedachten Planrade gemäß dem bekannten Verfahren.
Insbesondere bei geringer Zähnezahl des großen Rades und bei starker Abweichung
des Tedlikegelwinkels vom Plankegelwinfcel
muß bei diesem Verfahren die Achse des zur Herstellung· der 'Zahnflanken des großen
Rades dienenden Werkzeuges zur Symmetrieachse des mittleren 'Zahnprofils in dessen
Ebene eine Neigung erhalten.
Die Vorteile des der Erfindung entsprechenden Verfahrens sind im wesentlichen folgende:
Den Hauptarbeitsaufwand 'erfordert die Herstellung des großen Rades wegen seiner
großen 'Zähnezahl. Da der Erfindung gemäß bei Herstellung des großen Rades die
Abwälzbewegung vermieden wird, können die Maschinen, die zu seiner Herstellung dienen,
eine ganz erheblich, einfachere Ausbildung erhalten. Naturgemäß müssen zur Erzeugung
einer bestimmten Anzahl von Rädern pro ao Tag 'eine bestimmte Anzahl von Maschinen
vorhanden sein. Ein Teil dieser Maschinen wird lediglich zur Herstellung des großen
Rades benutzt; wenn dieser Teil der Maschinen einfacher und daher billiger ist, so
mindern sich mit den Anschaffungskosten die Amortisationskosten; es ist bei dem neuen
Verfahren nur eine ganz geringe Anzahl an komplizierten Maschinen notwendig, so daß
also insgesamt die Herstellung der Rädersätze ganz wesentlich verbilligt wird. Eine
VerscHschterung des Produktes infolge der
Verbilligung des HersteUungsverfahrens findet nicht statt, denn die Abweichungen in
der 'Zahnform des großen Rades gegenüber der durch das Abwälzverfahren erzielten
Zahnform sind so gering, daß sie praktisch kaum erkennbar sind. Soweit Abweichungen
überhaupt vorliegen, werden sie dadurch ausgeglichen, daß die Abweichungen des großen
Rades sich bei Herstellung des kleinen Rades dadurch, ausgleichen, daß dieses kleine
Rad der Erfindung gemäß im Abwälzverfahren aus dem großen Rad entwickelt wird. Wie oben 'erwähnt, wird in gewissen Fällen
die Achse des zur Herstellung des großen Rades dienenden Werkzeuges geneigt zur Symmetrieachse des mittleren !Zahnprofils in
der Ebene des letzteren angeordnet. Wenn nämlich, infolge geringer Zähnezahl des großen
Rades die Krümmung seines Teilkegels sehr groß oder aber die Abweichung des Teilkegelwinkels
vom Plarikegelwinkel sehr groß ist, wird die 'Zahntiefe in der Zahnmitte und
an den 'Zahnenden verschieden, wenn die Drehachse des Werkzeuges parallel zur Symmetrieachse:
des mittleren 'Zahnprofils steht, denn Mitte und Enden des 'Zahnprofils fegen
bei der gekrümmten Zahnform auf verschiedenen Erzeugenden des Teilkegels. Ein mit
dem Werkzeug am Grunde des 'Zahnes beschriebener Kreisbogen würde demzufolge in I der Mitte des 'Zahnes den Teilkegel tangieren,
I während die Enden des Kreisbogens am Rande des Radkörpers in einer gewissen
Höhe über dem TeiÜkegel lägen. Durch Nei-ι gung der Werkzeugachse können die Enden
■ des Kreisbogens zur Berührung mit der Teilkegelfläche an den Rändern des Radkörpers
gebracht werden. Die zwischen der Mitte des Zahnes und den Enden desselben dann noch, bestehenden Höhendifferenzen zwischen
Teilkegel und Kreisbogen sind so gering, daß sie mit bloßem Auge nicht festgestellt
werden können. Durch diese Neigung der Werkzeugachse wird also die Höhe des Zahnes
in allen seinen Teilen praktisch gleich. Bei dem der Erfindung entsprechenden neuen Verfahren werden also die 'Zahnflanken
des großen Rades mittels eines im Kreisbogen bewegten Werkzeuges ohne jede Wälzbewegung
hergestellt; die Zahnflanken des zugehörigen kleinen Rades werden durch Werkzeuge hergestellt, die in dem gleichen
Kreisbogen wie bei dem großen Rad bewegt werden, die aber gleichzeitig tangential am
Radkörper vorbeigeführt oder mit diesem zusammen abgewälzt werden. Das die Elemente
der Abwälzbewegung bestimmende gedachte Erzeugungsrad !entspricht dabei voll·
kommen dem zugehörigen großen Rade.
Auf der 'Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungsform des Erfmdungsgegenstandes
Sichematisich. dargestellt.
Abb. ι zeigt von oben gesehen einen Zahn eines der Erfindung 'entsprechend bergestellten·
großen Kegelrades.
Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch die Mantelfläche
'dieses Kegelrades nach, der Linie Z.-2.
in Abb. 1.
Die Abb. 3 und 4 zeigen schematisch die Werkzeuge, die zur Herstellung der Zahnlücken
und der 'Zähne von Rad und Gegenrad dienen, und zwar in dem Fall, daß, wie für
das Ausführungsibeispiel angenommen ist, die Achse des Werkzeuges geneigt zur Symmetrieachse
des mittleren 'Zahnprofils angeordnet ist.
Abb. s zeigt schematisch den Herstellungsvorgang.
Dabei ist in Abb. 5 nur der Radkörper mit einem einzigen 'Zahn, im übrigen
aber begrenzt durch einen Kegel entsprechend dem 'Zahngrunde dargestellt, um eine einfachere
Darstellung des Vorganges zu ermöglichen.
Abb. 6 zeigt schematisch das bekannte Abwälzverfahren,
Abb. 7 das der Erfindung entsprechende, bei Herstellung des kleineren Rades benutzte
Abwälzverfahren.
In dem in Abb. 2 dargestellten Schnitt ist α das geschnittene Mittelprofil des 'Zahnes
und b das 'Zahnprofil am Rande des Rad-
körpers. Da ein in der Richtung Y-Y durch den Kegelmantel geführter Schnitt eine gewölbte
Linie ergibt, so liegt in Abb. 2 das am Rande gelegene Profil δ nicht auf der
Schnittkurve cd, sondern auf einer tiefer liegenden
Randkurve«/. Eine derartige 'Zahnlage wird bei den bekannten Verfahren, bei
denen die Zahnform durch ein Abwälzen des zu erzeugenden Rades auf dem Plankegelrad
ίο erzeugt wird, ohne weiteres erzielt. Bei dem vorliegenden Verfahren wird dagegen eine
derartige Zahnlage dadurch erreicht, daß der Zahn nicht um eine zur Symmetrieachse A-B
seines Mittelprofils parallele, sondern um eine um den Winkel α geneigt in der Ebene
des mittleren Zahnprofils liegende Achse C-D gekrümmt ist.
Die Lage des Werkzeuges ist aus Abb. 5 ersichtlich. In derselben ist der Radkörper
perspektivisch dargestellt unter Fortlassung sämtlicher Zähne bis auf einen. Die Mittelebene
E des Zahnes 2 ist durch Schrafrur angedeutet.
Diese Mittelebene enthält die Symnietrieachse A-B des Zahnmittelprofils, und sie steht
senkrecht zur Erzeugenden e des Teilkegels. Diese Erzeugendem wieder schließt den Winkel
γ mit der Grundfläche des Teilkegels ein. Das Werkzeug 3 ist in der Lage eingezeichnet.
in welcher seine Längsachse in die Ebene E fällt. In dieser Ebene liegt auch
die Drehachse des Werkzeuges W entsprechend der Linie C-D in Abb. 2. Die Drehachse
W liegt um den Winkel α geneigt zu der Parallelen W1 zur Symmetrieachse A-B
des Zahnmittelprofils. Die Symmetrieachse A-B des in dem Werkzeug ausgebildeten
Zahnprofils liegt zur Senkrechten auf die Längsachse des Werkzeuges gleichfalls um
den Winkel α geneigt, wie Abb. 4 erkennen läßt. Die untere Kante des in dem Werkzeug
ausgesparten Zahnprofils beschreibt bei der Drehung des· Werkzeuges die Kurve w.
Wäre die Drehachse W des Werkzeuges nicht geneigt, sondern läge sie, wie üblich, in
der Linie W1, so würde die untere Kante des im Werkzeug ausgesparten Zahnprofils
die KUrVeW1 beschreiben. Wie die Zeichnung
erkennen läßt, sind die Enden dieser Kurve erheblich von den Kanten des Zahnradfcegels
entfernt, so daß die Zahntiefe recht verschieden werden würde, wenn die Drehachse
des Werkzeuges nicht die Neigung« hätte.
'Zur Ausarbeitung des zu dem großen Rad 1
gehörigen Gegenrades dient ein Werkzeug, wie es in Abb. 3 dargestellt ist. Während also
der schneidende Teil des Werkzeuges für das Hauptrad entsprechend dem Querschnitt
des Zahnes ausgebildet ist, ist der schneidende Teil des Werkzeuges für das Gegenrad entsprechend
der Zahnlücke ausgebildet. In bezug auf Neigung dieses Profils gilt das oben Gesagte. Selbstverständlich könnte auch umgekehrt
das Werkzeug für das Hauptrad die Zahnlücke ausschneiden und das Werkzeug für das Gegenrad die Zähne.
Je stumpfwinkliger der Kegelkörper ist, desto geringer wird seine Wölbung und demgemäß
die Krümmung der Kurve c d und ef sowie ihr Abstand voneinander. Bei größeren
Übersetzungsverhältnissen des Getriebes oder bei großem Kegelwinkel des großen Rades
fallen die Unterschiede zwischen den bisher üblichen abgewälzten und daher doppelt gekrümmten
und der vorliegenden einfach gekrümmten Zahnform verschwindend gering aus. Diese kleinsten Differenzen stellen bei
einem Getriebe gemäß vorliegender Erfindung keine, wenn auch noch so geringfügige Fehlerquelle
dar, sondern werden bei der Formgebung für das kleine Rad oder Ritzel theoretisch
dadurch fehlerfrei ausgeglichen, daß dieses Ritzel durch Zusammenwälzen mit einem Erzeugungsrad entwickelt wird, welches
nicht dem bisher als Zwischenglied benutzten Plankegelrad, sondern unmittelbar dem
zugehörigen stumpfwinkligen Gegenrad entspricht. Zur Klarstellung des Vorganges ist
in Abb. 6 das bekannte Abwälzverfahren dargestellt und in Abb. 7 das neue bei Herstellung
des kleinen Rades benutzte Abwälzverfahren. Gemäß Abb. 6 rollt das Kegelrad./^
zusammen mit einem Planrad P. Ein Zahn dieses Planrades P wird bei der Bewegung
des rotierenden Werkzeuges T verkörpert. Für die Zahnformung durch Abwälzung ist es
erforderlich, das Rad K, und das Planrad P
zwangläufig um ihre Achsen zu drehen. Denkt man sich den rotierenden Werkzeugträger auf
einer Planscheibe mit der Achse Y, Y1 angeordnet,
so wird der Werkzeugträger T zusammen mit der Planscheibe langsam um die Planachse Y, Y1 eine Drehbewegung ausfüh- ·
ren. Zu gleicher -Zeit dreht sich das Kegelrad K. um seine eigene Achse. Die beiden
Achsen für die Wälzbewegung X, X1 und Y, Y1
liegen hierbei um den halben Kegelwinkel des zu verzahnenden Rades geneigt zueinander.
Im Gegensatz hierzu zeigt Abb. 7 die Wälzbewegung des gleichen Kegelrades K. nach
dem neuen Verfahren. Das Planrad/3 der
Abb. ι ist nunmehr durch ein stumpf kegeliges gedachtes Gegenrad P1 ersetzt, welches genau
dem wirklich später mit dem Kegelrad A[ zusammenarbeitenden Gegenrad entspricht.
Ein Zahn dieses gedachten Gegenrades P1 wird'in ähnlicher Weise wie in Abb. 1 bei
der Drehbewegung eines Werkzeugträgers T verkörpert. Im Gegensatz zu Abb. 6 ist aber
der Werkzeugträger T in bezug auf das Kegelrad K. und das Gegenrad P1 in eine entspre-
chende Schräglage gebracht. Die Abwälzung des Kegelrades K erfolgt dann auf dem gedachten
stumpfwinkligen Gegenrad P1 und besteht in einer langsamen Drehbewegung
des gedachten Gegenrades P1 oder einer entsprechenden
Planscheibe, auf welcher der um die Achse Y, Y1 rotierende "Werkzeugträger T
Ln entsprechendem Winkel angeordnet ist. Zu gleicher !Zeit rotiert das Kegelrad Ιζ um seine
ίο AChSeX-X1. Die Achsen für die Wälzbewegung
X-X1 bzw. Y-Y1 bilden in diesem Falle
einen rechten Winkel miteinander. Der rotierende Werkzeugkörper liegt nicht mehr in
der Ebene der Planscheibe mit der Achse Y-Yχ, sondern schräg auf dieser Planscheibe.
Bei einem derartigen Arbeitsprozeß verkörpern demnach die Werkzeugschnitte nicht den
Zahn eines Plarikegelrades, sondern unmittelbar
den Zahn des zugehörigen Gegenrades.
Die so erzeugten Zähne des Ritzels besitzen eine von der bisherigen etwas abweichende,
aber nach wie vor nach doppelt gekrümmten Flächen gebildete Form. Der Vorteil der
neuen Verzahnung, nämlich die einfache und billige Hersteüungsmöglichikeit, tritt also
nicht bei Herstellung der wenigen nach wie vor durch Abwälzen erzeugten Ritzelzähne,
sondern bei der Herstellung der vielen und daher für die Gesamtkosten des Getriebes
ausschlaggebenden Zähne des großen Kegelrades zutage. Da, wie oben erwähnt, die
Zahnform des kleinen Rades unmittelbar an den 'Zähnen des großen Rades entwickelt
wird, so spielt das Profil des letzteren bei diesem Verfahren nur eine untergeordnete
Rolle.
Das Profil der Zahnflanken des großen Rades kann geradlinig, kreisbogen-, evolventen-,
zyldoidenförmig oder sonstwie geformt sein.
Die Flankenflächen der nach dem neuen Verfahren hergestellten großen Kegelräder
stellen, wie dies bisher nur für die Flankenflächen des Plarikegelrades der Fall war. Teile
der Oberfläche von Rotationskörpern dar, und zwar je nachdem Zahnprofilteile von
Kegelmänteln oder von irgendwie kurvenförmig begrenzten Rotationskörpern.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung bogenförmiger Verzahnungen für Kegelräder, bei welchen die Flanken der Zähne des großen Rades mittels eines Werkzeuges hergestellt werden, das in 'einem der Zahnkrümmung 'entsprechenden Kreisbogen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das große Rad ohne Abwälzbewegung erzeugt wird, während das nach dem Abwälzverfahren herzustellende kleine Rad nicht auf einem gedachten Planrade, sondern auf einem dem großen Rade 'entsprechenden gedachten Kegelrade abgewälzt wird und daß die Achse des zur Herstellung der 'Zahnflanken des großen Rades dienenden Werkzeuges, insbesondere bei geringer Zähnezahl und bei starker Abweichung des Teilkegelwinkels vom Plankegelwinkel, in der Ebene des mittleren Zahnprofils zu dessen Symmetrieachse geneigt liegt.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG55625D DE466784C (de) | 1922-01-10 | 1922-01-10 | Verfahren zur Herstellung bogenfoermiger Verzahnungen an Kegelraedern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG55625D DE466784C (de) | 1922-01-10 | 1922-01-10 | Verfahren zur Herstellung bogenfoermiger Verzahnungen an Kegelraedern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE466784C true DE466784C (de) | 1928-10-13 |
Family
ID=7131085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG55625D Expired DE466784C (de) | 1922-01-10 | 1922-01-10 | Verfahren zur Herstellung bogenfoermiger Verzahnungen an Kegelraedern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE466784C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE896905C (de) * | 1937-04-17 | 1953-11-16 | Gleason Works | Zahnraeder und Verfahren sowie Werkzeuge zum Schneiden von Zahnraedern |
DE1213175B (de) * | 1954-01-14 | 1966-03-24 | Gleason Works | Spiralkegel- oder Spiralhyperboloid-Zahnrad und Messerkopf und Verfahren zum Schlichten dieses Zahnrades |
-
1922
- 1922-01-10 DE DEG55625D patent/DE466784C/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE896905C (de) * | 1937-04-17 | 1953-11-16 | Gleason Works | Zahnraeder und Verfahren sowie Werkzeuge zum Schneiden von Zahnraedern |
DE1213175B (de) * | 1954-01-14 | 1966-03-24 | Gleason Works | Spiralkegel- oder Spiralhyperboloid-Zahnrad und Messerkopf und Verfahren zum Schlichten dieses Zahnrades |
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