DE518576C - Waelzfraeser zur Herstellung der Verzahnung von Kegelraedern mit geraden oder schraegen Zaehnen in einem einzigen ununterbrochenen Arbeitsgang - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Schneiden von Kegelrädern mit schrägen und geraden Zähnen und bestellt in einem schraubenförmigen Wälzfräser, der Kegelräder mit schrägen oder geraden Evolventenzähneii in einmaligem fortlaufendem Arbeitsgange schneidet. Gemäß der Erfindung bekommt der Fräser mehrere im Schraubengang hintereinanderliegende Zähne, die paarweise zusammenarbeiten und so geformt sind, daß jedes Zahnpaar an bestimmter Stalle der zu schneidenden Zahnlücke die liier jeweils zu verlangende Zahnflankenform schneidet. Form und Anordnung der Fräserzähne ist derart, daß jedes Fräserzahnpaar seine eigene Funktion ausüben kann, ohne dabei von einem der anderen Zahnpaare beeinträchtigt zu werden. Das konische Werkstück o. dgl. wird in der Maschine unter den jeweils in Frage

ao kommenden Winkel gestellt und in allen Fällen kontinuierlich mit solcher Geschwindigkeit gedreht, daß irgendein auf seinem Umfang liegender Punkt eine Strecke gleich der für diese Stelle des Werkstüekumfanges in Frage kommenden Zahnteilung zurücklegt, während der Fräser 'eine vollständige Umdrehung ausführt. Der Fräser wird gleichförmig in Richtung senkrecht zu seiner Achse über das Werkstück hinweggeschoben. Seine Achse verschiebt sich hierbei in einer Ebene, die zur Werkstückachse derart geneigt ist, daß die äußeren Zahnspitzen des Fräsers bereits die den Grund der Zahnlücke darstellende Fläche zwischen zwei zu schneidenden Zähnen berühren. Umgekehrt ist es natürlich auch möglich, das Werkstück relativ zum Fräser zu verschieben. Bei diesem Verfahren schneidet der Fräser bei seinem Vorschub nacheinander alle Zahnlücken bis auf die richtige Tiefe in das Rad ein; das Fräsen des Rades wird bei einmaligem Vorschub vollständig beendet.

Wenn die Werkstückachse rechtwinklig zur Fräserachse steht, werden gerade Zähne geschnitten, während schräge Zähne geschnitten werden, wenn die Werkstückachse schräg zur Fräserachse steht. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen.

Abb. ι und 2 zeigen den Fräser in zwei verschiedenen Ansichten.

Abb. 3 bringt den abgewickelten Umfang des Fräsers und zeigt insbesondere die Anordnung der Zähne.

Abb. 4 stellt ein Stück dieses Kegelrades dar. Die hier am Zahn bzw. in der Zahn-

lücke kenntlich gemachten Stellen werden von ganz bestimmten Fräserzähnen geschnitten. Abb. 5 zeigt einen Teil der Abwicklung des Fräsers in vergrößertem Maßstabe.
Abb. 6 bringt ein Diagramm, auf welches noch später in der Beschreibung näher eingegangen wird.

Abb. 7, 8, 9 und io veranschaulichen, wie ein nach dieser Erfindung hergestellter Fräser beim Schnitt eines Kegelrades mit geraden Zähnen arbeitet.

Wie dargestellt, besitzt der Fräser acht in gleichen Abständen hintereinanderliegende Zähne. Die Zähne sind gepaart, d.h. es ergänzen sich die beiden mit ι bezeichneten Zähne ebenso wie die beiden mit 2, 2, 3 und 4 bezeichneten Zähne. Jeder Zahn hat nur auf einer Seite eine Schnittkante. Die Schnittkanten sind nun so angeordnet, daß bei jedem Zahnpaar der eine Zahn seine Schnittkante rechtsseitig zu liegen hat, wenn die des zugehörigen Zahnes linksseitig ljegt. Zusammengehörige Schnittkanten der Zahnpaare liegen also rechts und links der im Schraubengang steigenden Mittellinie der Zähne.

Wird ein Kegelrad geschnitten, so wird die Schnittkante des einen Zahnes 4 vom mittleren Zahnpaar bei A die richtige Flanke des einen zu schneidenden Zahnes und die Schnittkante des zweiten zum mittleren Fräserzahnpaar gehörigen Zahnes 4 ebenfalls bei A die richtige Flanke des auf der anderen Seite liegenden Zahnes schneiden. Ebenso wird die eine Schnittkante vom Fräserzahnpaar 3 bei B die eine Zahnflanke schneiden, während der zweite zum Fräserzahnpaar gehörige Zahn mit seiner Schnittkante ebenfalls bei B die Flanke des anderen Zahnes schneiden wird.

Dasselbe gilt für die Schnittkante der anderen Fräserzahnpaare 2, 2 und -i, 1, die bei C und D die richtige Zahnform schneiden werden.
Die Linien A₁ B, C, D teilen die Länge des Zahnes in drei gleiche Teile. SoEten mehr als vier Fräserzahnpaare verwendet werden, so hätten die einzelnen Paare die richtige Zahnform ungefähr an den Stellen zu schneiden, die durch entsprechende Unterteilung 3er Zahnlänge zu finden sind. Zu bemerken ist, daß der in Abb. 1 dargestellte Fräser auf V3 seines Umfanges keine Zähne hat.

Die Ganghöhe beim Fräser ist zweckmäßig gleich der kleinen Teilung des zu schneidenden Rades zu machen. Gegebenenfalls kann' die Ganghöhe beim Fräser noch kleiner als jene Teilung gemacht werden.

Es könnte z. B. zum Schneiden der Zähne auf einem mit h, k, f, f bezeichneten Kegel ein Fräser mit der Teilung e, e des Kegels h, h, e, e verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Zähne beim Fräser so angeordnet sind, daß sie sich an den gleich weiten Teilstellen e, e, i, i, g, g, h, h den auf dem Kegel h, h, f, f zu schneidenden Zähnen anpassen.

Der Fräser mag aus einem zylindrischen Stahlblock gefertigt werden, der zum Aufstecken des späteren Fräsers auf die Fräserspindel mit einer passenden Bohrung versehen sein soll. Der Stahlblock wird bis auf einen für den Fräser gerade in Frage kommenden Außendurchmesser abgedreht. Danach wird der für die Fräserzähne nicht in Frage kommende Teil des Umfanges bis unter die Zahnwurzel weggefräst. Nunmehr wird ein Gewindegang eingedreht bzw. eingefräst. Die Ganghöhe ist gleich der kleinen Teilung des zu schneidenden Fräsers. Die Länge des Ganges und damit die Größe des Ausschnittes auf dem Umfange richtet sich nach der "Zahl der unterzubringenden Fräserzähne. Der fertiggestellte Gang wird jetzt mehrfach durchschnitten, so daß z. B. acht Zähne, wie in Abb. 1 dargestellt, entstehen. Bemerkt sei, daß für kleinere Fräser acht und für größere Fräser zehn Zähne verwendet werden. Jetzt können die beiden auf entgegengesetzt liegenden Seiten liegenden Schnittkanten «, α des Zahnpaares 4, 4 auf die richtige Form gebracht werden, d. h. so gestaltet werden, daß sie an der in Abb. 4 mit A bezeichneten Stelle die richtige Form der Zahnflanken schneiden können. Die den Schnittkanten α, α gegenüberliegenden Kanten δ werden ebenso wie der hintere Teil des Zahnes mehr oder weniger weggeschnitten, damit sie überhaupt nicht mit den Flanken der zu schneidenden Zähne in Berührung treten können.

Das Fräserzahnpaar 3, 3 und auch die übrigen Zahnpaare werden ganz ähnlich bearbeitet, d.h. so, daß ihre Schnittkanten dem Zahnprofil bei B, C und D (Abb. 4) ent- 10g sprechen.

Wie mit Hilfe der punktierten Linien in Abb. 5 zu erkennen ist, sind !die Schnittkanten a der Zähne 3, 3 weit näher an die Steigungslinie X-Y herangerückt als die Schnittkanten der Zahne 4, 4, damit sie unter keinen Umständen mit dem von den Zähnen 4, 4 geschnittenen Teil der Zahnlücke in Berührung kommen. Ebenso sind die Schnittkanten der Zähne 2, 2 näher an die gemeinsame Steigungslinie X-Y herangerückt als die Schnittkanten der Zähne 3, 3. Dasselbe gilt für die Schnittkanten der Zähne 1, i, die wiederum näher an die gemeinsame Steigungslinie herangerückt sind als die Schnittkanten der Zähne 2, 2.

Um beim Fräser die richtige Form der

Schnittkanten zu ermitteln, wird man zweckmäßig die für die betreffenden Schnittkanten in Frage kommenden Querschnitte des zu schneidenden Zahnes bei A, B, C, D z. B. (Abb. 5) aufzeichnen und danach die Form der Schneidkanten bestimmen.

Im folgenden soll nun an Hand der Abb. 7 bis 10 die Wirkungsweise des Fräsers für den Fall des Schneidens gerader Kegelzähne beschrieben werden.

Abb. 7 stellt den Grundriß einer Zahnlücke zwischen zwei solchen geraden Kegelzähnen dar₀ während die Abb. 8 die Zahnlücke im radialen Schnitt und außerdem den Fräser ■—■ dessen Vorschub in bezug auf das Kegelrad von innen nach außen, d. h. von der Seite des kleineren Teilkreisdurchmessers zur Seite des größeren Teilkreisdurchmessers gerichtet ist — in zwei verschiedenen Ar-

ao beitsstellungen veranschaulicht. Dieser Fräser hat insgesamt vier Paar Zähne, von denen ein jeder mit seiner Schneidkante dem Profil einer jeweils bestimmten Stelle einer Kegelzalmflanke angepaßt ist. Mit A, B, C, D sind Ebenen bezeichnet, die man sich quer zur Zahnlücke gesetzt denken muß. Das Profil, welches die Zahnlücke bzw. die Zahnflanken in diesen Ebenen A, B, C, D haben, soll sich mit dem Profil der Schneidkanten je zweier bestimmten Fräserzähne, oder noch anders ausgedrückt, mit dem Profil der Schneidkanten eines jeweils bestimmten Fräserzahnpaares genau decken. Das Profil bzw. der Querschnitt der Zahnlücke in Ebene A ist in der Abb. 7 in die Zeichenebene hochgeklappt; die linke Flanke würde entsprechend obigen Ausführungen das Profil der Schneidkante des Fräserzahnes 4 und die rechte Flanke das Profil der Schneidkante des Fräserzahnes 4" bestimmen. Das Profil der Zahnlücke in der Ebene D ist in der Abb. 7 ebenfalls in die Zeichenebene hochgeklappt. Bei diesem Zahnlückenprofil entspricht die linke Flanke genau dem Profil der Schneidkante des Fräserzahnes 1 und die rechte Flanke wiederum genau dem Profil des Fräserzahnes i^a. Das gleiche gilt für die Zähne 3, y und 2, 2". Das Schneidkantenprofil der Zähne 3 und 2 würde also genau dem Profil entsprechen, welches die Zahnlücke speziell in den Ebenen B und C auf der linken Flanke hat. Andererseits entspricht das Schneidkantenprofil der Fräserzähne 3^a und 2^tt denjenigen Profilen, welche die Zahnlücke in den zuletztgenannten Ebenen auf der rechten Flanke hat. Um die Abb. 7 nicht undeutlich zu gestalten, ist es absichtlich unterlassen worden, die für die Ebenen B und C in Betracht kommenden Profile oder Querschnitte der Zahnlücke in die Zeichenebene hochzuklappen.

In Abb. 9 und 10 ist schematisch die Abwicklung des Fräsers dargestellt und insbesondere, wie die Fräserzähne 4, 4" das Profil der Zahnlücke in der Ebene./! fertigschneiden, dahingegen in der Ebene D durch die Zahnlücke hindurchgehen, ohne deren Profil überhaupt irgendwie zu berühren. Ebenso ist dargestellt, wie die Fräserzähne 1 und i^a das Zahnlückenprofil in Ebene D fertigschneiden, aber in der Ebene A durch die Zahnlücke hindurchgehen, ohne das speziell für die Ebene A in Betracht kommende Profil der Zahnlücke unmittelbar zu berühren.

In Abb. 9 beträgt die Verstellung, die das Werkstück in der Ebenen! quer zum Fräser erfährt, und während der Fräser selbst sich um einen Winkel von 315⁰ (Winkel zwischen den Zähnen 1 und i^fl) dreht, soviel wie 2Xm. Die Linie X-X gibt auf der Ab wicklung des Fräsers an, wie die in der Ebene A j zur Ausführung kommenden Schnitte mit Bezug auf die Mittelebene M der Zahnlücke gelegen sind. Ebenso gibt die Linie Y-Y in Abb. 10 an, wie die in der Ebene D zur Ausführung kommenden Schnitte mit Bezug auf die Mittelebene M gelegen sind. Entsprechend dem größeren Radius und damit entsprechend der größeren Geschwindigkeit, die in der EbeneD im Vergleich zur Ebene./! vorhanden ist, ist die Schrägstellung der Linie Y-Y größer als die der Linie X-X.

Die Schneidkantenprofile der Zähne 4, 4" sind in Abb. 9 in die Zeichenebene hochgeklappt. Ebenso ist das mit diesen Zähnen endgültig fertiggeschnittene Profil 4« der Zahnlücke um die Mittellinie Z-Z in die Zeichenebene hochgeklappt. Dieses Zahnlückenprofil ist mit dem kleineren der beiden in Abb. 7 dargestellten Zahnlückenprofile identisch. Indem sich die Schneidzähne in der Richtung des Pfeiles nach oben bewegen und gleichzeitig das Werkstück unter den Schneidzähnen von rechts nach links fortbewegt wird, werden die Zähne 4 und 4", die, wie dargestellt, gelegen sind und sich parallel zu X-X bewegen, das Profil 4« der Zahnlücke in der Ebene A fertigschneiden.

Ebenso werden mit Bezug auf Abb. 10 die zu Y-Y parallellaufenden Zähne 1, I^s das in der Ebene D gelegene Zahnlückenprofil 1« (welches mit dem größeren der beiden in Abb. 7 dargestellten Zahnlückenprofile identisch ist) fertigschneiden.

Des weiteren ist in Abb. 9 mit voll ausgezogenen Linien noch die Lage der Zähne 1 und i" auf der Abwicklung des Fräsers und mit punktierten Linien ihre Lage im Zahnlückenprofil 4«· dargestellt. Die Bewegung der Zähne 1, i« aus der einen Stellung in die andere erfolgt parallel zu X-X.

Wie aus der Zeichnung (Abb. 9) ersieht-

.lieh, werden die Fräserzähne ι und i^a mithelfen, die Lücke && zu schrubben, jedoch nicht bis an die endgültigen Flanken dieses ' Profils herankommen. Der endgültige Schnitt der Flanken, besonders des Profils /φ (Zahnlückenprofil in Ebene A), bleibt vielmehr den Fräserzähnen 4 und 4^a überlassen. Das gleiche gilt für die Fräserzähne 3, 3" und 2, z^a; auch diese Zähne kommen für das Zahnlückenprofil 4« nur als Schrubbzähne in Betracht.

In gleicher Weise sind wiederum in Abb. 10

neben den das Zahnlückenprofil I^ in Ebene D fertigschneidenden Fräserzähnen 1 und i« die Zähne 4 und 4« dargestellt. Für den Schnitt des Zahnlückenprofils is kommen die Fräserzähne 4 und 4^a jetzt allerdings nur noch als Schrubbzähne in Betracht; ihre Bahn ist parallel zu Y-Y gerichtet, so daß sie, wie deutlich aus der Abb. 10 ersichtlich, mit den für das Profil ie gewünschten Flanken unmittelbar nicht in Berührung kommen, vielmehr diese Flanken endgültig erst durch die Zähne 1 und I^s geschnitten werden.

Die Wirkung der Zwischenzähne 3 und 3° in bezug auf die Fertigstellung der Zahnlücke in EbeneS und in bezug auf die von ihnen an anderen Stellen geleistete Schrubbarbeit sowie auch die Wirkung der Zähne 2 und 2^a in bezug auf die Fertigstellung der Zahnlücke in Ebene C und in bezug auf die von denselben an anderen Stellen geleistete Schrubbarbeit ist ähnlich der an Hand der Abb. 9 und 10 für die Fräserzähne 4, 4." und 1, i^fl beschriebenen Wirkung.

Der in Abb. 1 dargestellte Fräser, bei welchem die Zähne nur einen gewissen Teil des ganzen Umfanges in Anspruch nehmen, arbeitet selbstverständlich in genau derselben Weise wie der Fräser nach Abb. 8.

Claims (3)

1. Patentansprüche: ^⁰

   i. Wälzfräser zur Herstellung der Verzahnung von Kegelrädern mit geraden oder schrägen Zähnen in einem einzigen ununterbrochenen Arbeitsgang, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser mit einer Reihe von Schneidzähnen versehen ist, die, in einer ungefähr schraubenförmigen Bahn angeordnet, paarweise zusammenarbeiten, und jedes Paar Zähne so geformt ist, daß in der zu schneidenden Zahnlücke an einer jeweils bestimmten Stelle die beiden sich gegenüberliegenden Zahnflanken genau entsprechend dem gewünschten Profil fertiggeschnitten werden.
2. 2. Wälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten des mittleren Fräserzahnpaares dem Profil angepaßt sind, welches die Kegelzahnflanken ungefähr am Ende der Zahnlücke auf Seiten des kleineren Teilkreisdurchmessers haben, und die Schneidkanten des äußeren Zahnpaares dem Profil angepaßt sind, welches die Kegelzahnflanken ungefähr am Eride der Zahnlücke auf Seiten des größeren Teilkreisdurchmessers haben, während die Schneidkanten der dazwisehengelegenen Fräserza.hnpaare dem Profil der Kegelzahnflanken angepaßt sind, welche mit Bezug auf die Länge der Zahnlücke mehr nach deren Mitte zu gelegen sind.
3. 3. Wälzfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräserzähne entweder über den ganzen oder auch nur über einen Teil des Umfanges des Fräsers verteilt sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen