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Verfahren zur Herstellung eines Kronenrades, das in ein
Schrägrad eingreifen kann, und ein Werkzeug zur Herstellung
eines solchen Kronenrades.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 bzw. ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 4 für die Herstellung von Zahnrädern, die in ein
zylindrisches Schrägrad in Situationen eingreifen können, bei
denen eine erste Drehachse des Zahnrades und eine zweite
Drehachse des Schrägrads nicht parallel sind. Solche Zahnräder
sind unter dem Namen Kronenräder bekannt, wenn der Winkel
zwischen der ersten und der zweiten Achse ungefähr 90º ist.
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Ein Verfahren zur Herstellung solcher Kronenräder durch ein
kontinuierliches Erzeugungsverfahren ist aus der US-A-2 304
586 bekannt, die die Bearbeitung eines Werkstücks mit einem
Wälzfräser offenbart, wobei sich der Wälzfräser in einer
Richtung zu der Mitte des Kronenrades bewegt, das auch die
Richtung der zweiten Achse ist. Das in der US-A-2 304 586
geoffenbarte Werkzeug wird zum Erzeugen von Kronenrädem verwendet,
die in Stirnschrägrad eingreifen können. Die Druckschrift
erwähnt die Möglichkeit, das Werkzeug zur Erzeugung von
Kronenrädem mit Palloid-Verzahnung zu verwenden. Jedoch wird in der
Vorlage nirgends angegeben, wie dies ausgeführt wird.
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Die Zielsetzung der Erfindung ist, ein Verfahren und ein
Werkzeug zur Erzeugung eines genauen Kronenrades zu schaffen, das
in ein Stirnrad auf wirksame Weise eingreifen kann. Eine
solche Kombination ermöglicht, daß ein größeres Drehmoment
zwischen dem Schrägrad und dem Kronenrad übertragen wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist im Anspruch 1
festgelegt.
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Es ist möglich, das Verfahren gemäß der Erfindung mit
bestehenden Maschinen auszuführen. Der Steigungswinkel des
Werkzeugs kann gleich dem Schrägungswinkel des Schrägrads sein,
wobei aber herausgefunden worden ist, daß der Steigungswinkel
verringert werden kann. Ein Vorteil, den Steigungswinkel zu
verringern ist, daß die Anzahl der Spiralen des Werkzeugs
verringert wird und die Anzahl der Zähne, über die sich das
Werkstück während einer Umdrehung des Werkzeugs dreht, verringert
wird. Dies bedeutet, daß es bei einer gegebenen, maximalen
Drehgeschwindigkeit des Drehtisches, auf den das Werkstück
aufgespannt ist, möglich ist, die Geschwindigkeit zu erhöhen
und dadurch die Bearbeitungskapazität des Werkzeuges mit dem
Ergebnis, daß die Bearbeitungszeit des Werkstücks verringert
wird.
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Weitere Verbesserungen des Verfahrens gemäß der Erfindung sind
in den abhängigen Ansprüchen 2 und 3 angegeben.
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Ein Werkzeug zur Ausführung des Verfahrens des Anspruches 1
ist im Anspruch 4 angegeben.
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Die Erfindung wird mehr im einzelnen unten unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein zylindrisches Schrägrad, dessen
Zahnrichtung die gleiche wie die Richtung der Achse ist, so
daß dies ein Fall einer Geradverzahnung ist.
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Fig. 2 zeigt ein zylindrisches Schrägrad, dessen
Zahnrichtung einen Winkel mit der Richtung der Achse bildet,
d.h. ein Spiralverzahnung.
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Fig. 3 zeigt ein zylindrisches Schrägrad mit
Spiralverzahnung, in dem eine Querebene ist.
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Fig. 4 zeigt ein zylindrisches Schrägrad mit
Spiralverzahnung, in dem die normale Querebene ist.
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Fig. 5 zeigt das bekannte Werkzeug zur Herstellung von
Kronenrädem, die in Schrägräder mit Geradverzahnung
eingreifen können.
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Fig. 6 zeigt das Werkzeug gemäß der Erfindung zur
Bearbeitung von Kronenrädem, die in Schrägräder mit
Spiralverzahnung eingreifen können.
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Fig. 7 zeigt ein Kronenrad, das mit einem
Erzeugungswerkzeug bearbeitet wird.
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Fig. 8 zeigt den relativen Weg eines Punktes der
Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs in bezug auf die
untere Hälfte der Zahnflanke des Kronenrades bei dem
Durchmesser des Werkzeugs, bei dem der
Steigungswinkel y gleich dem Schrägungswinkel β des Schrägrads
ist, das mit Kronenrad eingreift.
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Fig. 9 zeigt den relativen Weg eines Punktes der
Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs in bezug auf die
untere Hälfte der Zahnflanke des Kronenrades bei dem
Durchmesser des Werkzeugs, bei dem der
Steigungswinkel γ nicht gleich dem Schrägungswinkel β des
Schrägrads ist, das in das Kronenrad eingreift.
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Fig. 10 zeigt das Bearbeitungsprofil im Querschnitt X-X der
Fig. 6 mit den an dem Profil gemachten Korrekturen.
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Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf ein Kronenrad, das in ein
zylindrisches Stirnschrägrad eingreifen kann, das
mit einem Erzeugungswerkzeug gemäß der Fig. 5
hergestellt wird.
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Fig. 12 zeigt in Draufsicht ein Kronenrad, das in ein
zylindrisches Spiralschrägrad eingreifen kann, das mit
einem Erzeugungswerkzeug gem4ß der Fig. 6
hergestellt wird.
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Fig. 13 zeigt in Seitenansicht die Bearbeitung gemäß der
Fig. 11.
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Fig. 14 zeigt in Seitenansicht die Bearbeitung gemäß der
Fig. 12.
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Fig. 15 zeigt in Draufsicht die Form des Zahnraumes eines
Kronenrades, wenn die Achse des Schrägrads und des
Kronenrades einander schneiden.
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Fig. 16 zeigt in Draufsicht die Form des Zahnraumes eines
Kronenrades, wenn die Achse des Schrägrads und des
Kronenrades einander kreuzen.
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Fig. 17 zeigt in Draufsicht ein Kronenrad, das in ein
Spiralschrägrad eingreifen kann, das mit einem
Erzeugungswerkzeug hergestellt wird, dessen
Steigungswinkel kleiner als der Schrägungswinkel des
Spiralschrägrads ist.
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Fig. 18 zeigt eine schematische Draufsicht, wie ein
Kronenrad, das in ein Spiralschrägrad eingreifen kann,
durch ein Erzeugungswerkzeug bearbeitet wird, dessen
Steigungswinkel kleiner als der Schrägungswinkel des
Spiralschrägrads ist.
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Fig. 19 zeigt das Bearbeitungsprofil im Schnitt X-X der Fig.
6, wobei Korrekturen bei dem Profil gemacht werden,
und bei dem der Steigungswinkel des Werkzeugs
kleiner als der Schrägungswinkel des Spiralschrägrads
ist.
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Fig. 20 zeigt schematisch die Berechnung der Korrekturen des
Bearbeitungsprofils des Werkzeugs.
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Die entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen in
den verschiedenen Figuren gezeigt.
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Ein zylindrisches Schrägrad mit evolventen Strinverzahnung,
wie es in Fig. 1 gezeigt ist, hat eine Achse 1 und einen
Bezugskreis 2, wobei die Zähne mit 3 und die Zahnlücken mit 4
angegeben sind. Das Wellenloch 5 wird verwendet, um das
Schrägrad während der Bearbeitung oder während der Verwendung
des Ritzels festzuspannen.
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Fig. 2 zeigt ein zylindrisches Ritzel mit der gleichen Anzahl
Zähne und der gleichen Zahnform wie bei dem Ritzel der Fig. 1,
wobei die Zähne spiralförmig angeordnet sind. Das Ritzel der
Fig. 2 ist somit ein Spiralritzel.
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Fig. 3 zeigt die Querebene 6, die die Ebene unter rechten
Winkeln zu der Achse 1 ist.
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Fig. 4 zeigt die normale Ebene 7, die unter rechten Winkeln zu
der unteren Hälfte der Zahnflanke ist. Die Erzeugung eines
Spiralritzels, wie das in den Fig. 2 bis 4 gezeigte, basiert
auf einer bestimmten Anzahl Zähne, einem Schrägungswinkel β,
einer bestimmten Profilform und einem Normalmodul m, d.h. der
Modul in der Normalebene 7. Wie es aus der Zahnradtheorie
bekannt ist, wird der Normalmodul für eine Spiralverzahnung in
der Form des Werkzeugs hergestellt, durch das ein Stimritzel
erzeugt wird, wobei der Normalmodul derselbe bleibt, wenn sich
der Schrägungswinkel β und die Anzahl der Zähne ändern.
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Ein bekanntes Erzeugungswerkzeug, durch das Kronenräder, die
in Stimritzel eingreifen, erzeugt werden können, ist in Fig.
5 gezeigt. In diesem Fall ist die Drehachse des Werkzeugs mit
8 angegeben, und die Bohrung, durch die das Werkzeug in der
Bearbeitungsmaschine eingespannt wird, ist mit 9 angegeben.
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Die Mitte der Verzahnung des Ritzeis, das in das Kronenrad
eingreift, von dem die Form des Bearbeitungsprofils des
Werkzeugs abgeleitet wird, liegt auf einem Kreis 10 um die
Drehachse 8 herum. Der Bezugskreis dieser Verzahnung ist mit 11
angegeben.
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Der Außendurchmesser des Werkzeugs ist mit 26 angegeben,
während der Bezugskreisdurchrnesser des Werkzeugs, d.h. der größte
Durchmesser bei der Verzahnung des Werkzeugs, der dem
Bezugskreis des Ritzeis entspricht, mit 25 angegeben ist. Wie man in
Fig. 5 sehen kann, ist dies ein Einspiralwerkzeug, in dessen
Fall sich, das Werkstück, aus dem ein Kronenrad erzeugt wird,
über einen Zahn während einer vollen Umdrehung des Werkzeugs
dreht. Das Werkzeug hat spiralförmige Rippen 12 und Nuten 13
auf seinem Außenumfang mit einem Steigungswinkel 14 in bezug
auf die Ebene, in der der Kreis 10, um die Drehachse 8 herum
liegt.
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Fig. 6 zeigt ein Erzeugungswerkzeug gemäß der Erfindung, das
Abmessungen hat, die mit jenen der Fig. 5 vergleichbar sind.
In diesem Fall ist der Steigungswinkel 14 der Rippen des
Bearbeitungsprofils des Werkzeugs wesentlich größer als in dem
Fall des Werkzeugs in Fig. 5 mit dem Ergebnis, daß die Rippen
12 eine vollständig verschiedene Form angenommen haben. Dieser
große Steigungswinkel 14 wird erreicht, indem man die
Verzahnung, die von dem Querschnitt 6 (siehe Fig. 3) des
Spiralritzels abgeleitet wird, die an dem Kronenrad eingreift, das
erzeugt werden soll, um die Drehachse des Werkzeugs mit der
Mitte auf dem Kreis 10 drehen läßt, in welchem Fall sich das
Ritzel über eine gesamte Anzahl von Zähnen bei jeder Drehung um
die Drehachse 8 des Werkzeugs herum dreht. Diese Anzahl von
Zähnen, über die sich das Ritzel dreht, wird derart
ausgewählt, daß der Steigungswinkel 14 soweit wie möglich dem
Schrägungswinkel β des Spiralritzels entspricht.
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Fig. 7 zeigt die Art, auf die das Werkzeug gemäß der Erfindung
zur Bearbeitung eines Werkstücks verwendet wird. In diesem
Fall bezeichnet die Bezugszahl 19 das Werkstück, das
bearbeitet werden soll, und der Pfeil 18 gibt die Drehung des
genannten Werkstücks um die Drehachse 23 während der Bearbeitung an.
Das Werkzeug 16, das sich in Richtung des Pfeils 17 um die
Drehachse 15 dreht, hat eine Bearbeitungsoberfläche 21, die
aus Rippen 22 besteht, die spiralförmig über dem Außenumfang
liegen. Die Rippen 22 arbeiten die Zahnlücken 24 heraus, und
das Werkzeug hat eine Zuführrichtung 20 in Richtung zu der
Achse der Welle des Ritzels, das an dem zu erzeugenden
Kronenrad eingreift. Die Drehzahlen des Werkzeugs und des
Werkstücks sind derart, daß, wenn in Zuführrichtung des Werkzeugs
ein Stillstand vorliegt, sich bei einer vollen Drehung davon
das Werkstück die gleiche Anzahl von Zähnen wie die Anzahl von
Spiralen n des Werkzeugs dreht.
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Das Werkzeug bewegt sich in Richtung der Drehachse des
Ritzels, das an dem Kronenrad eingreift. Bei dieser
Zuführbewegung wird dem Werkstück eine zusätzliche Drehung gegeben, die
die Lage des Werkstücks zu der Drehung des querverlaufenden
Schnitts des Ritzels anpaßt, die als ein Ergebnis des
Sprialwinkels bei der Bewegung in Richtung der Achse auftritt. Diese
zusätzliche Drehung ist dem Produkt aus dem Tangens des
Schrägungswinkels β und der Zuführung 'a' in Richtung der Drehachse
des Ritzels proportional.
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Fig. 8 gibt durch die Linie 27 die untere Hälfte der
Zahnflanke an, die hergestellt werden soll, während 28 den relativen
Weg von einem Punkt auf einem bestimmten Durchmesser der
Bearbeitungsoberfläche in einem Querschnitt des Kronenradzahns
angibt, wenn sich das Werkzeug durch die Zahnlücke bewegt. Bei
dem hier gezeigten Beispiel ist der Steigungswinkel des
Werkzeugs gleich dem Schrägungswinkel des Ritzels, das an dem
Kronrad eingreift. Wie man aus Fig. 8 sehen kann, ist die
relative Bewegung in diesem Fall ein gerade Linie, die an ihrem
niedrigsten Punkt 29 auf der erwarteten unteren Hälfte der
Zahnflanke endet.
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Fig. 9 zeigt die Situation in dem Fall der anderen
Durchmesser, wobei der relative Weg durch 28 angegeben ist. Die
Bearbeitungsoberfläche läuft zu der unteren Hälfte der Zahnflanke,
die bei 30 erzeugt werden soll, und verläßt den Bereich bei
31. In diesem Fall ist der Weg elliptisch, wobei der unterste
Punkt 29 an der unteren Hälfte der Zahnflanke ist, die erzeugt
werden soll. Wie man in Fig. 9 sehen kann, wird ein Teil der
Flanke, die erzeugt werden soll, in diesem Fall abgeschnitten.
In Fig. 9 ist die Abweichung der unteren Hälfte der Zahnflanke
durch 32 angegeben. Diese Abweichung kann berechnet werden, so
daß die Bearbeitungsoberfläche in solcher Weise angepaßt
werden kann, daß die Abweichung 32 minimiert wird oder
verschwindet.
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Die Anpassungen an die Bearbeitungsoberfläche sind zulässig,
weil jeder Punkt der unteren Hälfte der Kronenradzahnflanke
durch einen Punkt der Bearbeitungsoberfläche des Werkzeugs
gemacht wird. Es ist hier herausgefunden worden, daß, selbst
wenn die untere Hälfte der Zahnflanke während des Einlaufens
oder Auslaufens bearbeitet wird, jeder Punkt der unteren
Hälfte der Zahnflanke nur durch einen Punkt der
Bearbeitungsoberfläche bearbeitet wird. Es ist auch herausgefunden worden, daß
die Anpassungen der Bearbeitungsoberfläche von dem
Andruckwinkel des Kronenrades abhängt und mehr oder weniger von der
Anzahl der Zähne des Kronenrades unabhangig sind, so daß alle
Kronenräder die in ein bestimmtes Ritzel eingreifen können,
mit einem Werkzeug hergestellt werden können.
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Fig. 10 zeigt den Schnitt X-X der Fig. 6, der die Korrekturen
angibt, die möglicherweise bei der Bearbeitungsoberfläche
auftreten. Die Mitte der Bearbeitungsoberfläche ist durch die
Linie 33 angegeben, und die Mitte der Verzahnung dieser
Oberfläche ist durch 34 angegeben. Dieser Punkt 34 liegt auf dem
Kreis 10, der sich unter rechten Winkeln zu der Drehachse des
Werkzeugs befindet und in Fig. 6 gezeigt ist. Die Seite des
Werkzeugs ist mit 35 angegeben und der Außenumfang des
Werkzeugs mit 36. Das Profil 37, das durch die unterbrochene Linie
angegeben ist, ist das unkorrigierte Profil der
Bearbeitungsoberfläche, wie es unter rechten Winkeln zu der Oberfläche
erscheint. Dieses Profil 37 entspricht dem normalen Profil des
Spiralritzels, das in das Kronenrad eingreift, das hergestellt
werden soll.
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Die Linie 38 gibt den Durchmesser der Bearbeitungsoberfläche
an, und zusätzlich zu der Drehung des Werkstücks als ein
Ergebnis der axialen Bewegung des Werkzeugs in Richtung der
Drehachse des Ritzels, das in das Kronenrad eingreift, gibt es
eine gleiche Drehung in der entgegengesetzten Richtung, die
durch Halten des Punkts des Werkzeugs erzeugt wird, der sich
auf dem Durchmesser in einem Zahnquerschnitt befindet. In den
Punkten 39 der Bearbeitungsoberfläche entspricht der relative
Weg des Werkzeugs in bezug auf das Werkstück der in Fig. 8
gezeigten Situation und ist somit eine gerade Linie, wobei die
untere Hälfte der Zahnflanke, die erzeugt werden soll, der
niedrigste Punkt ist. Bei den von dem Punkt 39 femliegenden
Punkten des Profils 37 entspricht der relative Weg des
Werkzeugs in bezug auf das Werkstück der in Fig. 9 gezeigten
Situation, wobei der niedrigste Punkt des elliptischen Weges auf
der unteren Hälfte der Zahnflanke liegt, und ein Teil der
unteren Hälfte der Zahnflanke abgeschnitten wird, bevor oder
nachdem der unterste Punkt erreicht wird. Die untere Hälfte
der Zahnflanke wird somit während des Zuführens oder des
Auslaufens des Werkzeugs bearbeitet.
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Indem die Abweichung berechnet wird, die in dem Fall dieser
Bearbeitung während des Einlaufens oder Auslaufens auftritt,
kann die Anpassung an die Bearbeitungsoberfläche, die
notwendig ist, damit ein richtiges Kronenrad weiterhin erzeugt
werden kann, berechnet werden. Die Linie 40 gibt an, wie dieses
Profil aussieht. Man kann hieraus sehen, daß die Korrekturen,
die angewendet werden sollen, durch die Tatsache beschränkt
sind, daß sich der Zahnkopf 41 des Bearbeitungsprofils
verschmälert. Die Größe der möglichen Korrekturen ist durch die
Tatsache beschränkt, daß der genannte Zahnkopf 41 eine
minimale Dicke haben muß und nicht überschnitten sein darf.
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Die Fig. 11 und 13 zeigen ein Kronenrad, das in ein
Stirnritzel eingreifen kann und das durch das bekannte Werkzeug
hergestellt wird, das in Fig. 5 gezeigt ist. Das Kronenrad 42 dreht
sich um seine Drehachse 43 in der Richtung 44. Das Kronenrad
ist mit einer Stirnverzahnung 45 versehen, die in ein
zylindrisches Stirnritzel eingreifen kann. Die Bearbeitung wird
durch das Werkzeug 46 ausgeführt, das sich um seine Drehachse
47 in der Richtung 55 dreht und das von dem äußeren zu dem
inneren Durchmesser in der Richtung 54 bewegt wird, wobei sich
der Mittelpunkt des Wälzfräsers in der Ebene 48 bewegt. Die
Drehungen des Werkzeugs und des Werkstücks sind miteinander
proportional zu der Anzahl von Spiralen des Werkzeugs und der
Anzahl der Zähne des Werkstücks gekoppelt. Die unteren Flanken
des Kronenrads werden durch das Werkzeug in dem Bereich 49
bearbeitet, nämlich wo der Wälzfräser am tiefsten im Eingriff
mit dem Werkstück ist.
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Die Fig. 12 und 14 zeigen ein Kronenrad, das mit einem
Werkzeug der in Fig. 6 gezeigten Art bearbeitet wird, in welchem
Fall ein Erzeugungsverfahren angewendet wird, um ein Kronenrad
herzustellen, das in ein zylindrische Spiralritzel eingreifen
kann. In diesem Fall ist das Kronenrad 42 mit einer Palloid-
Verzahnung 50 versehen. Das Werkzeug 51 ist mit einer
Bearbeitungsoberfläche versehen und bewegt sich von dem
Außendurchmesser zu dem Innendurchrnesser in der Richtung 56. Das
Kronenrad dreht sich um die Drehachse 43 in der Richtung 44, und das
Werkzeug dreht sich um die Drehachse 52 in der Richtung 57.
Die Drehungen des Werkzeugs und des Werkstücks sind
miteinander proportional zu der Anzahl der Spiralen des Werkzeugs und
der Anzahl der Zähne des Werkstücks gekoppelt. Das Werkzeug 51
ist mit einem Bearbeitungsprofil versehen, in dem die
Steigungsrichtung mit der Richtung des Schrägungswinkels des
Ritzels übereinstimmt, das in das Kronenrad eingreift. Aufgrund
der Tatsache, daß die unteren Hälften der Flanken der
Kronenradverzahnung
auch während des Einlaufens und Auslaufens
bearbeitet werden, tritt die Bearbeitung nicht nur an dem
untersten Punkt des Werkzeugweges sondern über den größeren Bereich
58 auf.
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Während der Bearbeitung ändert sich der Abstand 53 zwischen
den Drehachsen 52 und 53 des Werkzeugs und des Werkstücks mit
dem Ergebnis, daß die Drehung des Kronenrads in bezug auf das
Werkzeug beeinflußt wird: bei der Spiralform der Zähne
bedeutet dies, daß sich, wenn das Werkzeug still steht, das
Kronenrad drehen muß, wenn sich der Abstand 53 ändert.
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Fig. 15 zeigt die Spiralform der Zähne des Kronenrads. In
diesem Fall ist 59 die Achse des Ritzeis, das in das Kronenrad 42
eingreift, das einen Außendurchmesser 60 hat. Die Mitte des
Kronenradzahns ist mit 61 angegeben. Während der Bewegung
entlang der Mitte des Kronenradzahns von dem Punkt auf dem
Außendurchmesser 63 zu dem Punkt 62 ist die Drehung des Werkstücks
um seine Achse proportional zu dem Produkt aus der Bewegung
'a' in Richtung der Drehachse 59 des Ritzeis, das in das
Kronenrad eingreift, und dem Tangens des Schrägungswinkels β des
genannten Ritzels.
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Die oben beschriebenen Beispiele zeigen stets die
Ausführungsform, bei der die Drehachse des Ritzels, das in das Kronenrad
eingreift, die Drehachse des Kronenrads schneidet. Jedoch ist
es, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, für diese Achsen auch
möglich, daß sie einander kreuzen, in welchem Fall das Ritzel um
eine Strecke b außermittig angeordnet wird. Die Drehachse 59
kreuzt in diesem Fall die Drehachse 43 des Kronenrads 42 mit
einem Abstand b. Für das Übrige gelten die gleichen Angaben in
Fig. 16 wie jene in Fig. 15, wobei der Hauptunterschied ist,
daß die Spiralform der Mitte des Kronenradzahns 61 stärker
radial gerichtet ist.
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Da die unteren Hälften der Zahnflanken teilweise während des
Einlaufens und des Auslaufens bearbeitet werden, ist es für
die Mitte des Werkzeugs notwendig, daß es zu der erwünschten
Zahntiefe über einen größeren Bereich als die Weite der
Verzahnung gebracht wird. Dies ist durch den Abstand 83 in den
Fig. 15 und 16 angegeben.
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Das Werkzeug gemäß der Erfindung kann entweder ein Wälzfräser
oder eine Schleifschnecke sein. Die Bearbeitungsseiten des
Wälzfräsers werden vorzugsweise unter rechten Winkeln zu der
Richtung der Rippen des Werkzeugs angeordnet, so daß die
freien Seiten ungefähr unter rechten Winkeln zu der
Bearbeitungsseite liegen. Dies erzeugt die maximale Festigkeit und
Stabilität der Schneidkanten.
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Die Fig. 17 und 18 zeigen eine weitere Entwicklung der
erfindungsgemäßen Idee. In diesem Fall wird das Kronenrad 64, das
in ein zylindrisches Spirairitzel 66 mit einem
Schrägungswinkel β eingreifen kann, durch das Werkzeug 65 bearbeitet, bei
dem die Richtung des Profils der Bearbeitungsoberfläche einen
Winkel γ bildet, der von dem Schrägungswinkel β mit der Ebene
69 unter rechten Winkeln zu der Drehachse des Werkzeugs
abweicht. In diesem Fall sind das Werkstück 64 und das Werkzeug
65 relativ zueinander derart angeordnet, daß die Richtung der
Bearbeitungsoberfläche ungefähr der Richtung der Zähne des
Ritzels 66 in der Ebene der Verzahnung des Kronenrads
entspricht.
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Fig. 18 zeigt alles dies schematisch. Das Kronenrad 64, das
hergestellt werden soll, wird mit einer Spiralverzahnung
versehen, die in das Zylinderritzel 66 eingreifen kann, das sich
um die Drehachse 67 drehen kann. Diese Drehachse 67 bestimmt
das Kronenrad 64, und bei der in Fig. 18 gezeigten Situation
läuft sie durch die Mitte 68 des Kronenrads 64.
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Die Verzahnung bei dem Ritzel 66, das in das Kronenrad
eingreift, bildet einen Winkel β mit der Drehachse 67. Das
Erzeugunqswerkzeug 65 wird unter einem konstanten Winkel zu der
Drehachse 67 des Zylinderritzels derart angeordnet, daß das
Bearbeitungsprofil ungefähr in der gleichen Richtung wie die
Verzahnung des Kronenrads liegt. Dies bedeutet, daß das
Bearbeitungsprofil ungefähr einen Winkel β mit der Drehachse 67
bildet. Die Ebene durch die Mitte des Bearbeitungsprofils und
unter rechten Winkeln zu der Drehachse 82 des Werkzeugs ist
mit 69 angegeben. Die Richtung der Rippen des
Bearbeitungsprofus bildet einen Steigungwinkel γ mit der Ebene 69, so daß
der Winkel 84 zwischen der Drehachse 82 des werkzeugs und der
Ebene, in der die Drehachse 67 liegt und die parallel zu der
Drehachse 68 des Kronenrads ist, ungefähr (90º+γ-β) ist.
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Man kann in den Fig. 15 und 16 sehen, und es kann auch
theoretisch abgeleitet werden, daß die Palloid-Verzahnung einen sich
ändernden Winkel mit der Ebene durch die Drehachse 59 des
Ritzeis und parallel zu der Drehachse 43 des Werkstücks hat.
Jedoch ist herausgefunden worden, daß der Winkel 84 zwischen der
Drehachse des Werkzeugs 82 und der Ebene durch die Drehachse
59 des Ritzeis und parallel zu der Drehachse 43 konstant
gehalten werden muß. Der Winkel zwischen dem Radiusvektor zu der
Mitte des Kronenrads und der Mitte des Werkzeugs ist
infolgedessen ebenfalls konstant.
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Der Steigungswinkel γ ist kleiner als β bei dem Beispiel einer
Ausführungsform mit dem Ergebnis, daß die Korrekturen, die bei
dem Profil des Werkzeugs gemacht werden müssen, größer als in
dem Fall der Situation sind, die in den Fig. 12 und 14
beschrieben ist. Die Möglichkeit, die Korrekturen herzustellen,
ist beschränkt mit dem Ergebnis, daß die Möglichkeiten den
Steigungswinkel γ des Werkzeugs zu verringern, auch beschränkt
sind.
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Fig. 19 zeigt einen Querschnitt der mit dem Querschnitt in
Fig. 10 vergleichbar ist. Die Korrekturen, die gemacht werden
können, um ein gute Bearbeitung wie bei der in den Fig. 17 und
18 gezeigten Situation zu erreichen, sind schematisch in dem
Profil angegeben. In dem Fall einer solchen Bearbeitung kann
der Schrägungswinkel 13 beispielsweise ungefähr 30º sein, in
welchem Fall der Steigungswinkel γ dann ungefähr 12,5º sein
kann. Die unterbrochene Linie 37 gibt das ursprüngliche,
normale Profil des Spiralritzels an, während die an dem Profil
gemachten Korrekturen mit 70 angegeben sind. Bei 71 ist die
Korrektur so groß, daß der Kopf des bearbeiteten Zahns
überschnitten wird und ein Teil der unteren Hälfte der Flanke der
Kronenradzähne nicht bearbeitet wird. Es kann kein
Durchmesser, bei dem die relative Bewegung zwischen dem Werkstück und
dem Werkzeug eine gerade Linie ist, hergestellt werden, weil
der genannte Durchmesser außerhalb des Bearbeitungsprofils
liegt.
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Die Größe der notwendigen Korrekturen des Profils wird auf der
Grundlage der zulässigen Andruckwinkel an dem Kronenrad
berechnet. Wenn diese begrenzt sind, auf beispielsweise 100 bis
45º, ist die Größe der Korrekturen begrenzt. Wenn die
zulässigen Korrekturen hergestellt werden, ist die Größe der
Fußausrundungsfläche des Kronenrads, das bearbeitet werden soll,
auch bedeutend, da, wenn sie zu klein gemacht wird, die Gefahr
besteht, daß sich ein Ritzel in dem Kronenrad verklemmt, was
unerwünscht ist.
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Die Berechnung der Korrekturen, die gemacht werden sollen,
kann unter anderem ausgeführt werden, indem die numerisch
hergestellte Form der Kronenradzähne, die durch das
Erzeugungsverfahren hergestellt werden sollen, mit der numerisch
hergestellten Form des Bearbeitungsprofils für jede relative
Position verglichen wird, die das Werkzeug und das Werkzeug
relativ zueinander annehmen können. Aufeinanderfolgende Schritte
werden somit immer in der Längsrichtung der Zahnlücke und in
der Drehrichtung des Werkzeugs genommen. Diese Berechnung ist
schematisch in Fig. 20 gezeigt, wobei die Daten 72 des
Werkzeugs und der Übertragung als der Ausgangspunkt genommen
werden. Diese Daten sind beispielsweise die Daten des
kennzeichnenden Ritzels, wie die Anzahl der Zähne, der
Schrägungswinkel,
die Profilkorrektur und Ähnliches, und die
Wälzfräserdaten, wie Durchmesser und Steigungswinkel. Die Form der unteren
Hälften der Zahnflanken und die Wurzel des Zahns des
Kronenrads wird im Block 73 unter Verwendung dieser Daten berechnet.
Die Form der Zähne des kennzeichnenden Ritzeis wird im Block
74 berechnet und die Form des Bearbeitungsprofils des
Werkzeugs in einem bestimmten Querschnitt wird im Block 75
berechnet.
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Unter Verwendung der Werkzeugdaten und der Werkstückdaten wird
die relative Bewegung des Bearbeitungsprofils des Werkzeugs
und der unteren Hälfte der Zahnflanke und die
Fußausrundungsfläche des Werkstücks bei 76 berechnet. Bei 77 werden sie
miteinander verglichen, und die auszuführenden Korrekturen bei
der Bearbeitungsoberfläche werden berechnet. Diese Korrekturen
werden bei 78 mit früheren berechneten Korrekturen verglichen,
und die repräsentativsten werden hergestellt. Die Berechnung
wird dann bei 81 wiederholt, nachdem das Werkzeug etwas
gedreht worden ist, und diese Wiederholung fährt fort, bis das
Werkzeug in allen relevanten Positionen in bezug auf die
Zahnlücke angeordnet worden ist.
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Nachdem alle Korrekturen, die als notwendig gefunden worden,
eingeschlossen worden sind, wird bei 79 mittels einer
Simulation, die auch durch Berechnung ausgeführt wird, geprüft, ob
die unteren Hälften der Zahnflanken richtig erzeugt werden.
Wenn Einstellungen notwendig sind, wird die Berechnung erneut
von 72 ausgeführt. Wenn keine weiteren Einstellungen für die
berechneten Korrekturen notwendig sind, wird die korrigierte
Flanke berechnet und eine numerische Datendatei wird bei 80
hergestellt. Das Werkzeug kann mit der Hilfe dieser
numerischen Datendatei hergestellt werden.
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Es hat sich aus den ausgeführten Berechnungen herausgestellt,
daß in der Situation, bei der der Steigungswinkel γ gleich dem
Schrägungswinkel β ist, die notwendigen Korrekturen kleiner
sind, als wenn der Werkzeugdurchmesser größer ist. In dem
Fall, daß der Steigungswinkel nicht der gleiche wie der
Schrägungswinkel ist, sind die Korrekturen im allgemeinen in dem
Fall eines kleineren Werkzeugdurchmessers kleiner. Es ist auch
herausgefunden worden, daß die Korrekturen von der
Zuführrichtung abhängen, so daß unterschiedliche Werkzeuge für
Bearbeitungsvorgänge in der gleichen oder in der entgegengesetzten
Richtung notwendig sind.
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Diese Datendatei kann bspw. bei der Herstellung eines
Fräswerkzeugs verwendet werden, bei dem die Frässchneider auf dem
Umfang des Werkzeugs angeordnet sind. Die Frässchneider werden
dann durch das erwünschte Profil mittels Funkenerosion
hergestellt, wobei die Drahtposition von der numerischen Datendatei
abgeleitet wird.
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Wenn das Werkzeug ein Schleifwerkzeug ist, kann das Werkzeug
auf die Weise gebildet werden, die in der veröffentlichten,
internationalen Patentanmeldung W092/ 11967 in dem Namen der
Anmelder beschrieben ist.