DE955048C - Abwaelzverfahren zum spanlosen Herstellen von Verzahnungen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Abwälzverfahren zum spanlosen Herstellen von Verzahnungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Verzahnungen an Zahnradrohlingen aus einem bildsamen Werkstoff im Abwälzverfahren sowie auf eine Vorrichtung zurr Durchführung dieses Verfahrens.
• Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, d@aß jeder Zahn :der herzustellenden Verzahnung durch gleichzeitige Formgebung beider Zan.nflanken gebildet wird, wobei mit der Formgebung an der Wurzel des Zahnes begonnen und aufwärts und symmetrisch zu dem Kopf des Zahnes fortgeschritten wird.
• F:ig. z zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Maßnahme; Fig. a stellt einen Schnitt durch ein Zahnrad nach einer Folge von Formgebungsvorgärngen gemäß Fig. r dar; Fig.3 zeigt ein fertiges Zahnrad, das durch Überarbeiten nach dem Formen der Verzahnung gemäß Fig. z gebildet wird; Fig. q. bringt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Formung von Zähnen, wobei die Einrichtung teilweise im Schnitt gezeigt isst und Einzelheiten des inneren Aufbaues und des Maschinengehäuses zeigt; Fig.5 zeigt einen Grundriß der Einrichtung gemäß' Fig.4, wobei Einzelheiten zur größeren Klarheit fortgelassen sind. Bei der Erfindung ist zu beachten, daß .das zu formende Teil nicht -unbedingt eine runde Form aufweisen muß, da die Erfindung die Herstellung eines einzelnen Getriebezahnes betrifft. Die Erfindung wird nur am Beispiel runder Getrieberäder erläutert.
• Der Ausdruck »verformbar« umfaßt bildsame Werkstoffe, z. B. Metalle, ohne Rücksicht darauf; ob der Werkstoff, z. B. wie Stahl, zur Formgebung einer Erhitzung auf Schmiedetemperatur bedarf oder nicht. Falls eine Erwärmung des Werkstoffes notwendig ist, kann diese auf bekannte Art, beispielsweise örtlich, durch Induktionserhitzung erzielt werden.
• Fig. i zeigt das erfindungsgemäße Verfahren, wobei das zu formende Werkstück der gleichzeitigen Bearbeitung durch zwei, zur Mittellinie 13 symmetrische Werkzeugköpfe ii und 12 unterworfen wird. Diese Werkzeuge formen fortschreitend mit ihren ebenen Flächen 15, 16, wie durch die Reihenfolge .der Umrisse 16" gezeigt ist, durch eine Schwenkbewegung die Zahnflanken 17, 18, und zwar ausgehend vom Fußkreis 14 bzw. der Wurzel i9, in Richtnug auf den Kopf 2o.
• Wie anschließend eingehender beschrieben werden wird, erfolgt jeweils nach der Bildung eines Zahnes eine Weiterbewegung des Werkstückes, um eine vollständige Verzahnung rundum zu erhalten.
• Das bearbeitete bzw. verzahnte Werkstück wird ein Aussehen gemäß Fig. 2 zeigen, da infolge der plastischen Verformung der Werkstoff nicht nur radial nach außen, sondern auch seitwärts gestreckt worden ist. Gemäß der Erfindung ist die Anpassung des geformten Zahnrades 21 an die gewünschten Endabmessungen vorgesehen, wie dies an Hand des Zahnrades 22 in der Fig. 3 im Schnitt gezeigt wird.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt - wie beim spanlosen Abwälzverzahnen an sich bekannt - keine Zerschneidung der Materialfasern, sondern eine Verdichtung des Materials, insbesondere an der Zahnwurzel, wodurch eine beträchtliche Erhöhung der Festigkeit, insbesondere bei dynamischer Beanspruchung erreicht wird.
• Auf diese Weise wird ferner eine sehr große Formgenauigkeit und Maßhaltigkeit erzielt und der zu formende Zahn stets symmetrisch beau.fschlagt, so daß die durch dieses Verfahren erzeugten Zahnräder höchsten Ansprüchen genügen und nur in ganz speziellen Ausnahmefällen einer Nachbearbeitung durch Schleifen bedürfen. Abgesehen davon, daß keine Werkstoffasern zerschnitten werden, ergibt sich eine große Festigkeit auch dadurch, daß das Material insbesondere an der Zahnwurzel stark verdichtet wird.
• Eine Ausführung einer zur Durchführung- der Erfindung geeigneten Einrichtung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Eine durch einen hydraulischen Preßkolben 23a axial bewegbare Spindel 23 ist bei 23b in dem Maschinengehäuse 2@4 gelagert und kann durch eine als Schneckentrieb ausgeführte Teilvorrichtung 25 gedreht werden. Das äußere Ende der Welle 23 trägt eine Platte 26, die im Zusammenwirken mit dem Flansch 27 der hängenden Preßkolbensäule 28 eines oben liegenden, am Maschinengehäuse 24 befestigten Rahmens 29 als Klemmelement dient. Ein hydraulischer Zylinder 3o betätigt die Preßkolbensäule, um die Festhaltung des Werkstückes zu bewirken. Die Lagerbüchse 31 der Welle 23 dient mit ihrem äußeren Umfang als Lager für'die zusammenarbeitenden Schwingarme 32, die ihre Bewegung - und zwar eine Abwä1zbewegung um die Achse 33 - durch die hin- und hergehenden Hebel 33a erhalten. Die Hebel sind bei 34 angelenkt und werden durch die umlaufenden Scheiben 35 und 36 bewegt, die ihrerseits über ein nicht gezeigtes Getriebe jeweils für einen Umlauf in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden.
• Zahnbildende Werkzeuge 37 und 38 sind am vorderen Ende der zahnstangenartigen, axial verschieblichen Werkzeughalter 39 angeordnet, die ihrerseits in der' mit den Schwingarmen 32 durch Bolzen 41 fest, aber einstellbar verbundenen Führung 40 beweglich geführt sind. Auf diese Weise ist eine Einstellung der Werkzeughalter 39 für verschiedene Werkstiickdurchmesser möglich. Die Führung 4o isst an den Schwingarmen 32 gegen Verdrehung, beispielsweise durch eine schwalbenschwanzförmige Nut bzw. Feder 42 gesichert und kann durch die Bolzen 41 in einer eingestellten Lage starr befestigt werden.
• Die Führung 40 trägt an ihrem äußeren Ende 44 ein Zahnrad 43, das in die Zähne des Werkzeugträgers 39 eingreift. Dieses Zahnrad 43 ist über die Zahnräder 45, 46 und 47 mit dem Zahnring 48 des Maschinengehäuses 24 im Eingriff. Die Zahnräder 46 und 47 sind miteinander verbunden und frei drehbar auf dem Schaft 49 angeordnet. Der Schaft 49 ist verstellbar im Schlitz 5o des Schwingarmes 32 befestigt. Die Zahnräder 45 und 46 sind ZNTechselräder.
• Bei der Bearbeitung ist das Werkstück 51 zwischen den Backen 26 und 27 eingeklemmt, und die Schwingarme 32 werden unter Einwirkung der Hebel 33, hin und her bewegt, um ein Zahnprofil in der aus Fig.i hervorgehenden Weise zu erzeugen. Die Führung 40 muß so eingestellt sein, daß die Teillinie des Werkzeuges 3$ eine Tangente an den Teilkreis des herzustellenden Zahnrades bildet. Diese Bedingung wird während der ganzen Schwingung der- Führung, d. h. bei ihrer hin- und hergehenden Bewegung, eingehalten. Während der Einwärtsbewegung der Führung 40 .mit dem Schwingarm 32 wird der Werkzeugträger 39 unter einer Steuerung in der Führung 4o um einen Betrag zurückgezogen, der dem Bogen des Teilkreises gleich ist, welcher .dem Winkel der Schwingung, die durch die Bewegung des Schwingarmes 32 erzeugt wird, entspricht. Dieser Zusammenhang wird durch die Kupplung erreicht, die zwischen dem zahnstangenartig ausgebildeten Werkzeugträger 39 und dem Zahnkranz 48 des Gehäuses 24 über die Getrieberäder 45, 46, 47 hergestellt ist. Durch diese Reihe von Zahnrädern wird der Antrieb des Werkzeughalters in der erforderlichen Weise gesteuert. Durch die Wahl der Getriebeübersetzung kann der Antrieb des Werkzeugträgers 39 auf die gewünschte Zahnform des Werkstückes genau abgestimmt werden, so daß die Teillinie 57 des Werkzeuges auf dem Teilkreis des Werkstückes nicht gleitet, sondern abrollt. Dadurch formt jeder der Arbeitszähne 37 und 38 eine genaue Evolvente.
• Bei jedem zahnbildenden Hin- und Herschwenken gelangen die Schwingarme 32 in eine Stellung, die durch die gestrichelte Linie dargestellt und mit 53 bezeichnet ist. In dieser Stellung kann die Teilvorrichtung 25 betätigt werden, um das Werksück in die für die Erzeugung des nächsten Zahnes erforderliche Stellung zu bringen.
• In dem unteren Teil der Fig. 5 ist eine Konsole 5.4 an dem Maschinengehäuse 2q. eingezeichnet, die ein Meisterrad 55 trägt, das unter der Einwirkung eines hydraulischen Zylinders 56 verschiebbar ist, um dem Werkstück 51 eine grobe Zahnvorform zu geben. Es wird bevorzugt, ein derartiges vorformendes Zahnrad zu verwenden, damit die Zahnwerkzeuge 37 und 38 nur noch die genaue Zahnform bilden müssen. ' Zahnräder mit verschiedenen Zähnezahlen, je- doch mit der gleichen Zahnteilung, können mit Werkzeugen 37, 38 der gleichen Größe erzeugt werden. Mit der gleichen Werkzeuggröße lassen sich auch Räder verschiedener Teilungen herstellen, vorausgesetzt, daß das Maß b des Werkzeuges (Fig. i) genügend groß ist, um das Zahnprofil zu erzeugen, und das Maß. a bei kleiner Teilung klein genug ist bzw. bei großer Teilung groß genug ist, um .den Formungskräften standzuhalten.
• Obgleich ausgeführt worden ist, daß die die Zahnprofile herstellenden Flächen 15, 16 (Fig. i) der Werkzeuge 37, 38 vorzugsweise eben sind, steht nichts im Wege, diese Fläche leicht konvex auszubilden, wenn eine weiter ausschwingende Bewegung der Schwingarme 32 zulässig ist. Andererseits können die Flächen bei einer stark begrenzten, hin- und hergehenden Bewegung der Schwingarme 32 .auch leicht konkav ausgebildet sein. Aber in diesem Fall ist bald nicht -mehr die genügende Bewegungsfreiheit für das Einführen und Entfernen der Werkzeuge in das und aus dem Werkstück vorhanden. Daher ist in den meisten 5 Fällen eine ebene Werkzeugfläche für die Herstellung von Zahnprofilen die günstigste.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Abwälzverfahren zum spanlosen Herstellen von Verzahnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flanken jedes Zahnes gleichzeitig, und zwar am Zahnfuß beginnend und zum Zahnkopf hin fortschreitend, geformt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Flanken je--,veils von der Hälfte eines auf einem Werkzeugträger angeordneten Zahnes geformt wird, wobei beiden Zähnen eine derartige, einander spiegelbildliche Abwälzbewegung erteilt wird, daß ihre Teillinie den Teilkreis des herzustellenden Zahnrades tangiert, d. h. auf diesem abrollt.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Arbeitszahn (37, 38) an einem Ende von zahnstangenartigen und mit einem Axialantrieb (q.3) versehenen Werkzeugträgern (39) angeordnet ist, die in radial verstellbaren Führungen (qo) gleitend gelagert sind, und daß diese (q.0) ihrerseits auf um die Achse (33) des Werkstückes (5 i) schwingenden Armen (32,) angeordnet sind. q.- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je ein an den Schwingarmen (32) gelagertes Zahnrad (q.7) in einen zur Werkstückachse (33) konzentrisch angeordneten Zahnkranz (q.8) des Maschinengehäuses (2q.) eingreift und über Wechselräder (45, 46) mit dem Axialantrieb (43) der zahnstangenartigen Werkzeuge (39) verbunden ist. .5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und q., dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (5i) über einen Schneckentrieb mit einer Teileinrichtung (25) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 557 vom Jahre igii.