EP4247580A1 - Method for machining a toothing and tool designed therefor, and control program and tooth honing machine therefor - Google Patents

Method for machining a toothing and tool designed therefor, and control program and tooth honing machine therefor

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Publication number
EP4247580A1
EP4247580A1 EP21815961.4A EP21815961A EP4247580A1 EP 4247580 A1 EP4247580 A1 EP 4247580A1 EP 21815961 A EP21815961 A EP 21815961A EP 4247580 A1 EP4247580 A1 EP 4247580A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
toothing
honing
workpiece
axial
Prior art date
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Pending
Application number
EP21815961.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Silvan RIEDERER
Johannes BROGNI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gleason Switzerland AG
Original Assignee
Gleason Switzerland AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Gleason Switzerland AG filed Critical Gleason Switzerland AG
Publication of EP4247580A1 publication Critical patent/EP4247580A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F19/00Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
    • B23F19/05Honing gear teeth
    • B23F19/057Honing gear teeth by making use of a tool in the shape of an internal gear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/03Honing tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23FMAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F5/00Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
    • B23F5/12Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting
    • B23F5/16Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof
    • B23F5/163Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof the tool and workpiece being in crossed axis arrangement, e.g. skiving, i.e. "Waelzschaelen"

Definitions

  • the invention relates to a method for machining gearing on a workpiece, in which the workpiece gearing is driven in rotation about its gearing axis, forming an engagement area in material-removing machining engagement with a toothed gearing rotary axis, which is at a non-zero cross-axis angle to the workpiece gearing axis of rotation, in particular in the form of an internally toothed honing ring, is brought under abrasive material removal with a geometrically undefined cutting edge.
  • gear honing Such methods, also known as gear honing, are of course well known to those skilled in the art;
  • Figure 17.3-1 on page 592 of the textbook “Innovative Gear Manufacturing”, Thomas Bausch, third edition shows the intervention of a tool in the form of an internally toothed honing ring for hard fine machining of a gear-shaped one workpiece.
  • the width of the internal toothing of the honing ring is dimensioned sufficiently large to still cover the full width of the workpiece toothing despite the set cross axis angle.
  • the gear honing can be carried out in a pure plunge honing, i.e. it can only be subjected to a radial feed without changing the axial relative position.
  • longitudinal honing which is also known, an oscillating axial movement is superimposed on the radial feed movement.
  • gear honing usually offers a higher surface quality that can be achieved. Gear honing is therefore used as an alternative to grinding hard fine machining using profile or grinding worms, or as an additional final machining step.
  • gear honing is a comparatively quick process in terms of machining time.
  • the invention is based on the object of further developing a method of the type mentioned at the outset in a way that combines a satisfactory surface quality of the tooth flanks with a satisfactorily small deviation from the desired target geometry.
  • the dependency on the rotational position is brought about by a deviation, incorporated into the tool, from a homogeneous expansion of its toothing.
  • a deviation of the Tool gearing of a particularly axial and/or radial uniform design over the dimensioning of the tool is therefore not only linked to the tool rotation, but is mechanically positively coupled to it via the tool design.
  • the change can be brought about particularly advantageously via the deviation from the homogeneous expansion of the tool teeth, which homogeneous expansion corresponds to the usual regular extent of the tool teeth over the full width of the toothing tool, and in particular does not require any additional machine axis movements.
  • a conventionally manufactured and pre-profiled honing stone could be machined to remove material by removing areas of the toothing introduced into it, or at least modifying it in such a way that these areas no longer represent working areas of the honing stone.
  • the toothing introduced could be turned diagonally laterally, so that the effective width of the tool toothing is reduced, or other empty areas are created in the toothing introduced.
  • the tooth height can also change, for example via an eccentric design, so that an at least partially continuous change in meshing takes place via the different tooth heights when the workpiece is rotated.
  • the change includes an axial displacement of the engagement area.
  • the engagement area shifts axially as the tool rotates continuously.
  • this displacement movement is continuous.
  • the position of the initial engagement area, which is restored at least after a full rotation of the tool, is then effected by a displacement movement, which returns in a reciprocal manner after a reversal point has been reached.
  • the displacement motion can be, for example, but not limited to, a sinusoidal motion.
  • the change in the extent can include a radial change in the engagement area, for example via the tooth height modification of the honing tool caused by an eccentric design, for example.
  • the axial extent of the toothing of the tool is less than the axial extent of the envelope curve of the axial extents superimposed over a full revolution of the tool.
  • the effective width of the tool teeth at an azimuthal point also determines the axial extent of the current engagement area, which is, however, smaller in axial extent than the entire (enveloping) engagement area resulting from a full tool rotation.
  • the toothing which is narrower than the width of a honing ring, for example, leads, viewed in the passage through the machining zone in a tool rotation, a pendulum movement, which causes a change in the intervention area on a very short time scale.
  • the tool speed during machining is greater than 600 rpm, preferably greater than 900 rpm, in particular greater than 1200 rpm, but certainly also higher than 1500 rpm.
  • the displacement movement could also be overlaid with an additional reciprocal relative movement of tool and workpiece that is preferably at least twice as low in frequency, for example as in longitudinal honing.
  • the axial extent of the tool toothing is less than the quotient of the width of the workpiece toothing and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.2, preferably at least 1.4, in particular at least 1.6 less.
  • This is particularly useful for helical gears that tend to have a larger helix angle and is particularly independent of the size ratio between the honing tool and the workpiece, which otherwise influences the degree of wrap.
  • the abrasive removal of material on the workpiece teeth that are still engaged is less influenced by the influences of the workpiece teeth that are no longer engaged according to the invention. This reduces the process forces and thus also reduces the risk of a honing stone breakage.
  • an expected lower service life of the honing stone is at least partially compensated by the lower process forces compared to the conventional honing process and thus the effects that increase the service life.
  • the above-mentioned aspects are also disclosed by the invention as an independently advantageous teaching independently of a change in the extent and/or the axial position of the engagement area as a function of the tool's rotational position.
  • the invention thus also relates to a method according to the preamble of claim 1, which is essentially characterized in that the effectively effective toothing width of the honing tool is less than that of its envelope over a full tool rotation, and / or is less than the quotient of the width of the Workpiece toothing and cosine of the crossed axis angle.
  • the invention provides that the ratio of the effective width of the tool toothing to the module of the machined toothing is less than 16, preferably less than 12, in particular less than 8. In a further embodiment, it is additionally and/or alternatively considered to use the interaction in particular of a helical toothing and the axis cross angle to reduce the wrap by the toothing of the honing stone having azimuthal gaps. This is particularly effective in the case of larger axis crossing angles.
  • the axial extension of the envelope curve is greater than the quotient of the width of the workpiece toothing and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.01, preferably at least 1.05, in particular at least 1.10 .
  • the entire toothing width can be machined in a relative positioning of the tool to the workpiece.
  • the working area of the tool viewed axially, includes the front edge(s) of the tool toothing.
  • This and/or the reduction in wrap explained above can also advantageously contribute to reducing a cumulative pitch error of the toothing subjected to the method. On the one hand, this ensures a larger range of applications for the method, including gearings with undesirably high cumulative pitch errors, without the method or method preparation becoming more complex and/or more laborious.
  • the axial extent of the engagement area in a snapshot is less than the engagement area corresponding to an envelope curve over a full tool revolution or the total axial extent of the engagement area on a time scale defined by the time of the tool revolution.
  • the axial extension of the envelope curve is greater than the quotient of the width of the workpiece teeth and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.01, preferably at least 1.05, in particular at least 1.10 .
  • the frequency of a reciprocal second changing movement due to the second change and the frequency of the changing movement due to the change are at least a factor of 2, preferably at least 4, in particular at least 8 apart.
  • the number of teeth of the toothing of the workpiece and the tool have a non-divisible ratio. This symmetrizes the overall machining process, since individual teeth of the workpiece gearing are always being machined by other teeth on the tool.
  • the invention provides a honing tool for executing a method according to one of the aforementioned aspects, and control software for executing a method according to one of the aforementioned aspects, as well as a gear honing machine with such a honing tool and/or such a control.
  • the machine axes of the gear honing machine can be arranged in the manner known to those skilled in the art of conventional gear honing machines.
  • a honing tool particularly preferably an internally toothed honing ring with the properties according to one of the aspects described above, can be arranged in the tool holder.
  • the machine control has control commands that control the gear honing machine to carry out a method according to one of the aspects mentioned above.
  • 1A shows an internally toothed honing ring and an externally toothed workpiece in a machining engagement during a first day of rotation of the honing ring.
  • FIG. 1B shows the honing ring and the workpiece from FIG. 1A in the machining engagement in a different rotation position of the honing ring
  • Fig. 1C shows the honing ring and the workpiece of Fig. 1A in yet another day of rotation of the honing ring
  • Fig. 2 shows the arrangement of a toothed working area in the honing ring in an unrolled representation
  • Fig. 3 shows another honing ring with tooth height modification
  • FIG. 4 shows an enlarged portion of FIG. 3.
  • a work wheel which is provided with external teeth 2, is gear-honed by a honing ring 10.
  • the toothed working area 4 of the honing ring 10 does not extend over the full axial width 102 of the honing ring, but only over a smaller width 42.
  • the arrangement of the toothed working area 4 in the azimuthal direction is not constant, but changes approximately in the manner of a sinusoidal shape depending on the rotational position of the honing ring 10.
  • the toothed machining area does not extend into the remaining areas 6 of the honing ring 10. In terms of manufacturing technology, this could be realized, for example, by first manufacturing and profiling the honing ring 10 in a conventional manner over the full width 102 and then turning the toothing of the areas 6 by lateral diagonal turning in a turning operation.
  • the rotational position of the honing ring is that in which the toothed working area 4 is to the right as viewed in FIG. 1A, as indicated by the A in FIG. Accordingly, only the workpiece teeth located near the right-hand side of the workpiece in Fig. 1A are in the machining engagement, which can thus proceed undisturbed by process forces, which would otherwise take place through machining engagement of the workpiece teeth to the left of it, if the working area-free area 6 of the honing ring 10 with the toothing were also there 4 provided.
  • the rotational position of the honing ring 10 is such that the toothed working area 4 is arranged in the left-hand end area of the honing ring 10, as is also indicated by the reference symbol B in FIG.
  • the engagement area oscillates essentially between the engagement areas illustrated in FIGS. 1A and 1B, the axial position of the engagement area thus changes on a time scale that currently corresponds to one tool revolution. Due to the toothing-free areas 6 on the honing ring 10, toothing areas of the workpiece that face the honing ring are not in machining engagement during the current machining operation.
  • the rotational position is such that the working area 4 is arranged approximately in the central area of the honing ring 10.
  • the sinusoidal shape of the toothed working area 4 on the inside of the honing ring is only an exemplary embodiment, a grid of the toothed area 4 could also be designed differently, for example sinusoidal with more than just one oscillation per circumference, it could be designed with multiple threads, for example the
  • the toothed working area 4 and the non-working area 6 alternate in stripe patterns, e.g. in stripes (4-6-4-6) alternating at an angle of e.g. 10° or more to the plane orthogonal to the tool axis of rotation, which extend diagonally across the inside of the honing ring .
  • Fig. 3 another embodiment of the invention is shown.
  • the height h of the teeth 4 changes over the circumference of the honing wheel. This is achieved, for example, by an eccentric design when manufacturing the honing wheel toothing 4 .
  • the toothing has a tooth height h (Fig. 4), which extends over a range of slightly more than 180 ° with this (full) tooth height h, to then for example in the 4" range to be continuously reduced down to a 4'" range in which no more gearing needs to be formed at all.
  • the type of variation is not limited to the example shown in FIG.
  • the tooth height could also continuously decrease and increase again over the entire azimuthal range.
  • the tooth height and, accordingly, the extension (radial) of the engagement area are in a continuous or stepped manner.
  • the machining forces change in quick succession, coupled to the speed of the honing ring 10'. Since the tooth height increases continuously or in stages, the full torque of the drive spindle also acts on the respective sub-segment for the current tooth height. In this way, a pitch error in the pre-toothing can be effectively counteracted.
  • a modified honing ring could be used for initial honing of a workpiece with the aim of bringing a cumulative pitch error below a specified threshold, for example. Further processing to the final infeed depth could then be carried out with a (also unmodified) honing ring with homogeneous teeth.
  • the toothing 4, 4' can also already be matched to the final geometry of the workpiece toothing, so that the full honing can be carried out with a single honing ring 10, 10'.

Abstract

The invention relates to a method for machining a toothing (2) on a workpiece, in which method the workpiece toothing is brought into material-removing machining engagement with a toothed tool (10; 10'), particularly in the form of an internally toothed honing ring, rotationally driven about its toothing rotational axis (CIO) which is at a non-zero axis crossing angle to the workpiece toothing rotational axis, the workpiece toothing being rotationally driven about its toothing axis (C2) and an engagement region being formed, and abrasive material removal with geometrically undefined cutting edge thus being carried out. The extent and/or axial position of the engagement region changes in accordance with the rotational position of the tool. The invention also relates to a honing tool for carrying out the method, to a control program for carrying out the method and to a tooth honing machine.

Description

VERFAHREN ZUM BEARBEITEN EINER VERZAHNUNG UND DAZU AUSGELEGTES WERKZEUG, SOWIE STEUERPROGRAMM UND VERZAHNUNGSHONMASCHINE PROCEDURE FOR MACHINING A GEAR AND THE TOOL DESIGNED FOR IT, AS WELL AS THE CONTROL PROGRAM AND GEAR HONING MACHINE
DAFÜR THEREFORE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Verzahnung an einem Werkstück, bei dem die Werkstückverzahnung um ihre Verzahnungsachse drehend angetrieben unter Ausbildung eines Eingriffsbereichs in materialabtragenden Bearbeitungseingriff mit einem verzahnten, um seine unter einem von Null verschiedenen Achskreuzwinkel zu der Werkstückverzahnungsdrehachse stehenden Verzahnungsdrehachse drehend angetriebenen Werkzeug, insbesondere in Form eines innenverzahnten Honrings, unter abrasivem Materialabtrag mit geometrisch unbestimmter Schneide gebracht wird. The invention relates to a method for machining gearing on a workpiece, in which the workpiece gearing is driven in rotation about its gearing axis, forming an engagement area in material-removing machining engagement with a toothed gearing rotary axis, which is at a non-zero cross-axis angle to the workpiece gearing axis of rotation, in particular in the form of an internally toothed honing ring, is brought under abrasive material removal with a geometrically undefined cutting edge.
Derartige Verfahren, auch Verzahnungshonen genannt, sind dem Fachmann selbstverständlich gut bekannt; beispielsweise zeigt Bild 17.3-1 auf Seite 592 des Lehrbuchs „Innovative Zahnradfertigung“, Thomas Bausch, dritte Auflage, den Eingriff eines Werkzeugs in Form eines innenverzahnten Honrings zur Hartfeinbearbeitung eines zahnradförmigen Werkstücks. Die Breite der Innenverzahnung des Honrings ist ausreichend groß bemessen, um trotz des eingestellten Achskreuzwinkels die Werkstückverzahnung in ihrer vollen Breite noch zu überdecken. Demnach kann das Verzahnungshonen in einem reinen Tauchhonen ausgeführt werden, also ohne Veränderung der axialen Relativlage nur einem Radialvorschub unterworfen sein. In einer ebenfalls bekannten Variante des sogenannten Längshonens wird der radialen Vorschubbewegung eine oszillierende axiale Bewegung überlagert. Such methods, also known as gear honing, are of course well known to those skilled in the art; For example, Figure 17.3-1 on page 592 of the textbook "Innovative Gear Manufacturing", Thomas Bausch, third edition, shows the intervention of a tool in the form of an internally toothed honing ring for hard fine machining of a gear-shaped one workpiece. The width of the internal toothing of the honing ring is dimensioned sufficiently large to still cover the full width of the workpiece toothing despite the set cross axis angle. Accordingly, the gear honing can be carried out in a pure plunge honing, i.e. it can only be subjected to a radial feed without changing the axial relative position. In a variant of the so-called longitudinal honing, which is also known, an oscillating axial movement is superimposed on the radial feed movement.
Gegenüber anderen Hartfeinbearbeitungsverfahren von bereits in der Weichbearbeitung erzeugten und anschließend gehärteten Verzahnungen wie etwa dem Profilschleifen oder Wälzschleifen mit einer Schleifschnecke bietet das Verzahnungshonen in der Regel eine höhere erreichbare Oberflächengüte. Das Verzahnungshonen kommt demnach als Alternative zum schleifenden Hartfeinbearbeiten mittels Profil- oder Schleifschnecke zum Einsatz, oder auch als zusätzliche letzte Bearbeitung. Compared to other hard fine machining processes for gears that have already been produced during soft machining and then hardened, such as profile grinding or generating grinding with a grinding worm, gear honing usually offers a higher surface quality that can be achieved. Gear honing is therefore used as an alternative to grinding hard fine machining using profile or grinding worms, or as an additional final machining step.
Da der Bearbeitungseingriff zwischen Honwerkzeug und Verzahnung üblicherweise bei vergleichsweise hohen Drehzahlen ausgeführt wird und üblicherweise mehrere Werkstückzähne gleichzeitig in Eingriff mit dem Werkzeug sind, ist das Verzahnungshonen von der Bearbeitungszeit her ein vergleichsweise durchaus schnelles Verfahren. Since the machining engagement between the honing tool and gearing is usually carried out at comparatively high speeds and usually several workpiece teeth are in mesh with the tool at the same time, gear honing is a comparatively quick process in terms of machining time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art in einer Weise weiterzubilden, die eine zufriedenstellende Oberflächenqualität der Zahnflanken mit einer zufriedenstellend geringen Abweichung von der angestrebten Zielgeometrie kombiniert. The invention is based on the object of further developing a method of the type mentioned at the outset in a way that combines a satisfactory surface quality of the tooth flanks with a satisfactorily small deviation from the desired target geometry.
Diese Aufgabe wird von der Erfindung in verfahrenstechnischer Hinsicht durch eine Weiterbildung des Verfahrens der eingangs genannten Art gelöst, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die Ausdehnung und/oder axiale Lage des Eingriffsbereichs in Abhängigkeit der Werkzeugdrehlage ändert. This object is achieved by the invention from a procedural point of view by a development of the method of the type mentioned at the outset, which is essentially characterized in that the extension and/or axial position of the engagement area changes depending on the rotational position of the tool.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Änderung des Eingriffsbereichs in Abhängigkeit von der Werkzeugdrehlage wird eine bei den üblichen hohen Drehzahlen hochfrequente Änderung der in einem vorgegebenen bearbeiteten Bereich der Werkzeugverzahnung auftretenden Belastungsverhältnisse erreicht. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass diese Beeinflussung der im Verzahnungshonprozess auftretenden Kräfte vernünftigen Bearbeitungsqualitäten hinsichtlich Zielgeometrie und Oberflächengüte führen. Due to the change in the engagement area according to the invention as a function of the tool rotational position, a high-frequency change in the load conditions occurring in a predetermined machined area of the tool toothing is achieved at the usual high speeds. Surprisingly, it turned out that this influencing of the forces occurring in the gear honing process leads to reasonable machining qualities in terms of target geometry and surface quality.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Drehlagenabhängigkeit durch eine in das Werkzeug eingearbeitete Abweichung von einer homogenen Ausdehnung seiner Verzahnung bewirkt ist. Mit anderen Worten gibt es eine Abweichung der Werkzeugverzahnung von einer insbesondere axialen und/oder radialen gleichförmigen Gestaltung über die Dimensionierung des Werkzeugs. Die Änderung koppelt demnach nicht nur an die Werkzeugdrehung, sondern ist mit ihr über die Werkzeuggestaltung mechanisch zwangsgekoppelt. Ober die Abweichung von der homogenen Ausdehnung der Werkzeugverzahnung, welche homogene Ausdehnung der üblichen regulären Erstreckung der Werkzeugzähne über die volle Breite des Verzahnungswerkzeugs entspricht, kann die Änderung besonders vorteilhaft bewirkt werden und erfordert insbesondere keine zusätzlichen Maschinenachsbewegungen. Beispielsweise könnte ein wie üblich gefertigter und vorprofilierter Honstein materialabtragend bearbeitet werden, indem die darin eingebrachte Verzahnung bereichsweise wieder entfernt wird oder jedenfalls so modifiziert wird, dass diese Bereiche keine Arbeitsbereiche des Honsteins mehr darstellen. Beispielsweise könnte die eingebrachte Verzahnung seitlich diagonal abgedreht werden, so dass die effektive Breite der Werkzeugverzahnung verringert wird, oder andere Leerbereiche in der eingebrachten Verzahnung erzeugt werden. Es kann sich z.B. auch die Zahnhöhe ändern, etwa über eine exzentrische Gestaltung, so dass über die bei Werkstückdrehung unterschiedlichen Zahnhöhen eine insbesondere wenigstens teilweise kontinuierliche Eingriffsänderung erfolgt. In a preferred embodiment, it is provided that the dependency on the rotational position is brought about by a deviation, incorporated into the tool, from a homogeneous expansion of its toothing. In other words, there is a deviation of the Tool gearing of a particularly axial and/or radial uniform design over the dimensioning of the tool. The change is therefore not only linked to the tool rotation, but is mechanically positively coupled to it via the tool design. The change can be brought about particularly advantageously via the deviation from the homogeneous expansion of the tool teeth, which homogeneous expansion corresponds to the usual regular extent of the tool teeth over the full width of the toothing tool, and in particular does not require any additional machine axis movements. For example, a conventionally manufactured and pre-profiled honing stone could be machined to remove material by removing areas of the toothing introduced into it, or at least modifying it in such a way that these areas no longer represent working areas of the honing stone. For example, the toothing introduced could be turned diagonally laterally, so that the effective width of the tool toothing is reduced, or other empty areas are created in the toothing introduced. For example, the tooth height can also change, for example via an eccentric design, so that an at least partially continuous change in meshing takes place via the different tooth heights when the workpiece is rotated.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Änderung eine axiale Verlagerung des Eingriffsbereichs. So verschiebt sich beispielsweise der Eingriffsbereich bei fortlaufender Werkzeugdrehung axial. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass diese Verlagerungsbewegung kontinuierlich ist. Die jedenfalls nach einer vollen Werkzeugumdrehung wiederhergestellte Lage des Ausgangseingriffsbereichs erfolgt dann durch eine Verlagerungsbewegung, die nach Erreichen eines Umkehrpunkts in reziproker Art und Weise zurückkehrt. Die Verlagerungsbewegung kann beispielsweise eine sinusoidale Bewegung sein, ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Alternativ oder zusätzlich kann die Änderung der Ausdehnung eine radiale Änderung des Eingriffsbereichs umfassen, etwa über die z.B. durch exzentrische Gestaltung bewirkte Zahnhöhenmodifikation des Honwerkzeugs. In a preferred embodiment, the change includes an axial displacement of the engagement area. For example, the engagement area shifts axially as the tool rotates continuously. In this context, it is particularly preferred that this displacement movement is continuous. The position of the initial engagement area, which is restored at least after a full rotation of the tool, is then effected by a displacement movement, which returns in a reciprocal manner after a reversal point has been reached. The displacement motion can be, for example, but not limited to, a sinusoidal motion. Alternatively or additionally, the change in the extent can include a radial change in the engagement area, for example via the tooth height modification of the honing tool caused by an eccentric design, for example.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die axiale Ausdehnung der Werkzeugverzahnung geringer als die axiale Ausdehnung der Hüllkurve der über eine volle Werkzeugumdrehung überlagerten axialen Ausdehnungen. Das heißt, dass die an einer Azimutalstelle bestehende effektive Breite der Werkzeugverzahnung die axiale Ausdehnung des momentanen Eingriffsbereichs mitbestimmt, welche jedoch in axialer Ausdehnung geringer ist als der sich über eine volle Werkzeugdrehung ergebende gesamte (Hüll- )Eingriffsbereich. Die gegenüber beispielsweise der Breite eines Honrings schmalere Verzahnung führt, betrachtet im Durchgang durch die Bearbeitungszone bei einem Werkzeug- umlauf, eine Pendelbewegung aus, welche eine Veränderung des Eingriffsbereichs auf einer sehr geringen Zeitskala bewirkt. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die Werkzeugdrehzahl bei der Bearbeitung größer ist als 600 U/min, bevorzugt als 900 U/min, insbesondere als 1200 U/min, durchaus auch höher als 1500 U/min. In a particularly preferred embodiment, the axial extent of the toothing of the tool is less than the axial extent of the envelope curve of the axial extents superimposed over a full revolution of the tool. This means that the effective width of the tool teeth at an azimuthal point also determines the axial extent of the current engagement area, which is, however, smaller in axial extent than the entire (enveloping) engagement area resulting from a full tool rotation. The toothing, which is narrower than the width of a honing ring, for example, leads, viewed in the passage through the machining zone in a tool rotation, a pendulum movement, which causes a change in the intervention area on a very short time scale. In this context, it is provided that the tool speed during machining is greater than 600 rpm, preferably greater than 900 rpm, in particular greater than 1200 rpm, but certainly also higher than 1500 rpm.
Der Verlagerungsbewegung könnte noch eine zusätzlich bevorzugt wenigstens um einen Faktor zwei niederfrequentere reziproke Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück überlagert werden, etwa wie beim Längshonen. The displacement movement could also be overlaid with an additional reciprocal relative movement of tool and workpiece that is preferably at least twice as low in frequency, for example as in longitudinal honing.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die axiale Ausdehnung der Werkzeugverzahnung geringer als der Quotient aus der Breite der Werkstückverzahnung und dem Cosinus des Achskreuzwinkels, insbesondere um einen Faktor von wenigstens 1 ,2, bevorzugt wenigstens 1 ,4, insbesondere wenigstens 1 ,6 geringer. Dadurch verringert sich im Vergleich zum herkömmlichen Eingriff die Größe des durch Eingriff auf die Kräfte im Verzahnungshonprozess einwirkenden Bereichs (es befinden sich weniger aktive Zähne gleichzeitig im Honprozess). Dies kommt besonders bei Schrägverzahnungen mit tendenziell größerem Schrägungswinkel zum vorteilhaften Einsatz und ist insbesondere unabhängig vom Größenverhältnis zwischen Honwerkzeug und Werkstück, welches ansonsten das Maß an Umschlingung beeinflusst. Vereinfacht gesprochen wird der abrasive Materialabtrag an den noch im Eingriff befindlichen Werkstückzähnen weniger durch Einflüsse der aus erfindungsgemäß nicht mehr im Eingriff befindlichen Werkstückzähne beeinflusst. Dies verringert die Prozesskräfte und vermindert somit auch das Risiko eines Honsteinbruches. Eine zu erwartende geringere Lebensdauer des Honsteins wird jedoch wenigstens zum Teil durch die gegenüber dem herkömmlichen Honprozess geringeren Prozesskräfte und damit lebensdauersteigernden Effekten kompensiert. In a particularly preferred embodiment, the axial extent of the tool toothing is less than the quotient of the width of the workpiece toothing and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.2, preferably at least 1.4, in particular at least 1.6 less. This reduces the size of the area affected by meshing on the forces in the gear honing process (fewer active teeth are in the honing process at the same time) compared to conventional meshing. This is particularly useful for helical gears that tend to have a larger helix angle and is particularly independent of the size ratio between the honing tool and the workpiece, which otherwise influences the degree of wrap. To put it simply, the abrasive removal of material on the workpiece teeth that are still engaged is less influenced by the influences of the workpiece teeth that are no longer engaged according to the invention. This reduces the process forces and thus also reduces the risk of a honing stone breakage. However, an expected lower service life of the honing stone is at least partially compensated by the lower process forces compared to the conventional honing process and thus the effects that increase the service life.
Die oben genannten Aspekte werden von der Erfindung auch unabhängig von einer Änderung der Ausdehnung und/oder der axialen Lage des Eingriffsbereichs in Abhängigkeit von der Werkzeugdrehlage als eigenständig vorteilhafte Lehre offenbart. Die Erfindung betrifft somit ebenfalls ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die effektiv wirksame Verzahnungsbreite des Honwerkzeugs geringer ist als die ihrer Hüllkurve über eine volle Werkzeugdrehung, und/oder geringer ist als der Quotient aus Breite der Werkstückverzahnung und Cosinus des Achskreuzwinkels. The above-mentioned aspects are also disclosed by the invention as an independently advantageous teaching independently of a change in the extent and/or the axial position of the engagement area as a function of the tool's rotational position. The invention thus also relates to a method according to the preamble of claim 1, which is essentially characterized in that the effectively effective toothing width of the honing tool is less than that of its envelope over a full tool rotation, and / or is less than the quotient of the width of the Workpiece toothing and cosine of the crossed axis angle.
In einer möglichen Gestaltung ist bei der Erfindung vorgesehen, dass das Verhältnis aus wirksamer Breite der Werkzeugverzahnung zu dem Modul der bearbeiteten Verzahnung geringer ist als 16, bevorzugt als 12, insbesondere als 8. In einer weiteren Ausgestaltung ist zusätzlich und/oder alternativ daran gedacht, das Zusammenwirken insbesondere einer Schrägverzahnung und des Achskreuzwinkels zu einer Verringerung der Umschlingung dadurch zu nutzen, dass die Verzahnung des Honsteins azimutal Lücken aufweist. Dies ist insbesondere bei größeren Achskreuzwinkeln wirkungsvoll. In one possible design, the invention provides that the ratio of the effective width of the tool toothing to the module of the machined toothing is less than 16, preferably less than 12, in particular less than 8. In a further embodiment, it is additionally and/or alternatively considered to use the interaction in particular of a helical toothing and the axis cross angle to reduce the wrap by the toothing of the honing stone having azimuthal gaps. This is particularly effective in the case of larger axis crossing angles.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die axiale Ausdehnung der Hüllkurve größer ist als der Quotient aus Breite der Werkstückverzahnung und Cosinus des Achskreuzwinkels, insbesondere um einen Faktor von wenigstens 1 ,01, bevorzugt wenigstens 1 ,05, insbesondere wenigstens 1,10 größer. Dadurch lässt sich die gesamte Verzahnungsbreite in einer Relativpositionierung von Werkzeug zu Werkstück bearbeiten. Es versteht sich jedoch, dass trotz dieser Gestaltung zusätzliche Maschinenachsbewegungen ausgeführt werden können, entweder hinsichtlich speziell gerichteter Korrekturen, oder etwa einer zusätzlichen Überlagerung einer Maschinenachsbewegung wie beim herkömmlichen Längshonen. In another preferred embodiment, it is provided that the axial extension of the envelope curve is greater than the quotient of the width of the workpiece toothing and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.01, preferably at least 1.05, in particular at least 1.10 . As a result, the entire toothing width can be machined in a relative positioning of the tool to the workpiece. It goes without saying, however, that despite this design, additional machine axis movements can be carried out, either with regard to specially directed corrections, or, for example, an additional superimposition of a machine axis movement as in conventional longitudinal honing.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Arbeitsbereich des Werkzeugs axial gesehen die Stimkante(n) der Werkzeugverzahnung mit umfasst. Dies und/oder die oben erläuterte Verringerung der Umschlingung kann zudem vorteilhaft zur Verringerung eines Summenteilungsfehlers der dem Verfahren unterworfenen Verzahnung beitragen. Dies sorgt zum einen für ein größeres Anwendungsspektrum des Verfahrens auch auf Verzahnungen mit unerwünscht hohen Summenteilungsfehlern, ohne dass sich das Verfahren oder eine Verfahrensvorbereitung komplexer und/oder arbeitsreicher gestaltet. Insbesondere ist es nicht zwingend erforderlich, den Summenteilungsfehler an der zu bearbeitenden Verzahnung ermitteln zu müssen, beispielsweise wie in DE 4321448 A1 offenbart, oder den insbesondere auf diese Weise festgestellten Summenteilungsfehler „mit umgekehrten Vorzeichen“ der Kopplung der Drehachsen von Werkzeug und Werkstück als Störgröße auszuschalten, wie etwa in DE 4317306 beschrieben ist. Die elektronische Kopplung von Werkzeug- und Werkstückumdrehung kann somit wie beim herkömmlichen Verzahungshonen erfolgen, um das abbildende Verfahren zu gewährleisten, d.h. dass z.B. die Innenverzahnung des Honrings bei Berücksichtigung der Drehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück gemäß NC-gesteuerter elektronischer Kopplung genau der Gegenkontur des zu bearbeitenden Werkstückverzahnungsprofils entspricht. In a further preferred embodiment, it is provided that the working area of the tool, viewed axially, includes the front edge(s) of the tool toothing. This and/or the reduction in wrap explained above can also advantageously contribute to reducing a cumulative pitch error of the toothing subjected to the method. On the one hand, this ensures a larger range of applications for the method, including gearings with undesirably high cumulative pitch errors, without the method or method preparation becoming more complex and/or more laborious. In particular, it is not absolutely necessary to have to determine the cumulative pitch error on the gearing to be machined, for example as disclosed in DE 4321448 A1, or to eliminate the cumulative pitch error "with the opposite sign" of the coupling of the rotary axes of the tool and workpiece as a disturbance variable, which is particularly determined in this way , such as is described in DE 4317306. The electronic coupling of tool and workpiece rotation can thus take place as with conventional gear honing in order to ensure the imaging process, i.e. that, for example, the internal gearing of the honing ring, taking into account the rotary movement between tool and workpiece, corresponds exactly to the counter-contour of the workpiece to be machined according to NC-controlled electronic coupling Workpiece gear profile corresponds.
In einer bevorzugten Gestaltung ist die axiale Ausdehnung des Eingriffsbereichs in einer Momentaufnahme geringer als der einer Hüllkurve über eine volle Werkzeugumdrehung entsprechende Eingriffsbereich bzw. die Gesamtaxialausdehnung des Eingriffsbereichs auf einer einer durch die Zeit der Werkzeugumdrehung definierten Zeitskala. ln einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die axiale Ausdehnung der Hüllkurve größer ist als der Quotient aus Breite der Werkstückverzahnung und Cosinus des Achskreuzwinkels, insbesondere um einen Faktor von wenigstens 1,01 , bevorzugt wenigstens 1 ,05, insbesondere wenigstens 1,10 größer. Diese Ausgestaltung vereinigt demnach Vorteile des herkömmlichen Längshonens mit den erfindungsgemäß erreichten Vorteilen. In a preferred embodiment, the axial extent of the engagement area in a snapshot is less than the engagement area corresponding to an envelope curve over a full tool revolution or the total axial extent of the engagement area on a time scale defined by the time of the tool revolution. In a further preferred embodiment, it is provided that the axial extension of the envelope curve is greater than the quotient of the width of the workpiece teeth and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.01, preferably at least 1.05, in particular at least 1.10 . This configuration therefore combines the advantages of conventional longitudinal honing with the advantages achieved according to the invention.
In einer diesbezüglich weiteren Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Frequenz einer reziproken zweiten Änderungsbewegung durch die zweite Änderung und die Frequenz der Änderungsbewegung durch die Änderung wenigstens um einen Faktor 2, bevorzugt wenigstens 4, insbesondere wenigstens 8 auseinanderliegen. In a further embodiment in this regard, it is preferably provided that the frequency of a reciprocal second changing movement due to the second change and the frequency of the changing movement due to the change are at least a factor of 2, preferably at least 4, in particular at least 8 apart.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zähnezahlen der Verzahnungen von Werkstück und Werkzeug ein nicht teilbares Verhältnis haben. Dies symmetrisiert den Gesamtbearbeitungsprozess, da einzelne Zähne der Werkstückverzahnung von immer wieder anderen Zähnen des Werkzeugs bearbeitet werden. In a further preferred embodiment it is provided that the number of teeth of the toothing of the workpiece and the tool have a non-divisible ratio. This symmetrizes the overall machining process, since individual teeth of the workpiece gearing are always being machined by other teeth on the tool.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei der Bearbeitung Gleich- und Gegenlauf (in Analogie zur Fräsbearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide), also der Bezug zwischen Achskreuzwinkel-bedingtem Schneiden und der einem schnellen Vorschub entsprechenden (axialen) Verlagerungsbewegung, ohne Drehrichtungsänderung allein durch die Werkzeugdrehung abwechseln. In a further preferred embodiment, it is provided that during machining synchronous and counter-rotation (in analogy to milling with a geometrically defined cutting edge), i.e. the relationship between cutting caused by the axis crossing angle and the (axial) displacement movement corresponding to a fast feed, without changing the direction of rotation alone alternate tool rotation.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht stellt die Erfindung bereit ein Honwerkzeug zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Aspekte, sowie eine Steuersoftware zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Aspekte, wie auch eine Verzahnungshonmaschine mit einem solchen Honwerkzeug und/oder einer derartigen Steuerung. In terms of device technology, the invention provides a honing tool for executing a method according to one of the aforementioned aspects, and control software for executing a method according to one of the aforementioned aspects, as well as a gear honing machine with such a honing tool and/or such a control.
Die Maschinenachsen der Verzahnungshonmaschine können dabei angeordnet sein wie dem Fachmann von üblichen Verzahnungshonmaschinen bekannt ist. In die Werkzeugaufnahme kann ein Honwerkzeug, besonders bevorzugt ein innenverzahnter Honring mit den Eigenschaften nach einem der oben beschriebenen Aspekte angeordnet sein. Die Maschinensteuerung verfügt über Steuerbefehle, die die Verzahnungshonmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der oben genannten Aspekte steuern. The machine axes of the gear honing machine can be arranged in the manner known to those skilled in the art of conventional gear honing machines. A honing tool, particularly preferably an internally toothed honing ring with the properties according to one of the aspects described above, can be arranged in the tool holder. The machine control has control commands that control the gear honing machine to carry out a method according to one of the aspects mentioned above.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren, von denen Fig. 1A einen innenverzahnten Honring und ein außenverzahntes Werkstück in einem Bearbeitungseingriff bei einer ersten Drehtage des Honrings zeigt, Further features, details and advantages result from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures, of which 1A shows an internally toothed honing ring and an externally toothed workpiece in a machining engagement during a first day of rotation of the honing ring.
Fig. 1 B den Honring und das Werkstück aus Fig. 1A im Bearbeitungseingriff in einer anderen Drehtage des Honrings zeigt, 1B shows the honing ring and the workpiece from FIG. 1A in the machining engagement in a different rotation position of the honing ring,
Fig. 1 C den Honring und das Werkstück aus Fig. 1A in einer nochmals anderen Drehtage des Honrings zeigt, Fig. 1C shows the honing ring and the workpiece of Fig. 1A in yet another day of rotation of the honing ring,
Fig. 2 die Anordnung eines verzahnten Arbeitsbereichs im Honring in einer abgerollten Darstellung zeigt, Fig. 2 shows the arrangement of a toothed working area in the honing ring in an unrolled representation,
Fig. 3 einen anderen Honring mit Zahnhöhenmodifikation zeigt, und Fig. 3 shows another honing ring with tooth height modification, and
Fig. 4 einen vergrößerten Abschnitt aus Fig. 3 zeigt. FIG. 4 shows an enlarged portion of FIG. 3. FIG.
Wie aus der perspektivischen Ansicht von Fig. 1 A zu erkennen ist, wird ein Werkrad, das mit einer Außenverzahnung 2 versehen ist, von einem Honring 10 verzahnungsgehont. Der verzahnte Arbeitsbereich 4 des Honrings 10 erstreckt sich jedoch (siehe Fig. 2) nicht über die volle axiale Breite 102 des Honrings, sondern nur über eine geringere Breite 42. Die Anordnung des verzahnten Arbeitsbereichs 4 in Azimutalrichtung ist dabei nicht konstant, sondern ändert sich nach etwa der Art einer sinusoidalen Gestalt in Abhängigkeit der Drehlage des Honrings 10. In die verbleibenden Bereiche 6 des Honrings 10 erstreckt sich der verzahnte Bearbeitungsbereich nicht hinein. Herstellungstechnisch könnte dies beispielsweise so realisiert sein, dass man zunächst den Honring 10 in herkömmlicher Art und Weise über die volle Breite 102 fertigt und profiliert, und anschließend in einer Drehoperation durch seitliches diagonales Drehen die Verzahnung von den Bereichen 6 abdreht. As can be seen from the perspective view of FIG. 1A, a work wheel, which is provided with external teeth 2, is gear-honed by a honing ring 10. However, the toothed working area 4 of the honing ring 10 (see FIG. 2) does not extend over the full axial width 102 of the honing ring, but only over a smaller width 42. The arrangement of the toothed working area 4 in the azimuthal direction is not constant, but changes approximately in the manner of a sinusoidal shape depending on the rotational position of the honing ring 10. The toothed machining area does not extend into the remaining areas 6 of the honing ring 10. In terms of manufacturing technology, this could be realized, for example, by first manufacturing and profiling the honing ring 10 in a conventional manner over the full width 102 and then turning the toothing of the areas 6 by lateral diagonal turning in a turning operation.
In Fig. 1A ist die Drehlage des Honrings die, bei der sich der verzahnte Arbeitsbereich 4 in Fig. 1A gesehen rechts befindet, wie in Fig. 2 durch das A angegeben. Es befinden sich dementsprechend nur die in Fig. 1A nahe der rechten Werkstückseite gelegenen Werkstückzähne im Bearbeitungseingriff, der somit ungestört durch Prozesskräfte ablaufen kann, welche andernfalls durch Bearbeitungseingriff der Werkstückzähne links davon stattfinden würde, wäre auch der arbeitsbereichfreie Bereich 6 des Honrings 10 mit der Verzahnung 4 versehen. In FIG. 1A, the rotational position of the honing ring is that in which the toothed working area 4 is to the right as viewed in FIG. 1A, as indicated by the A in FIG. Accordingly, only the workpiece teeth located near the right-hand side of the workpiece in Fig. 1A are in the machining engagement, which can thus proceed undisturbed by process forces, which would otherwise take place through machining engagement of the workpiece teeth to the left of it, if the working area-free area 6 of the honing ring 10 with the toothing were also there 4 provided.
In Fig. 1 B ist die Drehlage des Honrings 10 dagegen derart, dass der verzahnte Arbeitsbereich 4 im linken Endbereich des Honrings 10 angeordnet ist, wie auch aus Fig. 2 durch das Bezugszeichen B angedeutet ist. In diesem Moment sind demnach nur die dem Honring zugewandten Werkstückzähne nahe der linken Werkstückstirnseite im Eingriff. Innerhalb einer Werkstückdrehung oszilliert demnach der Eingriffsbereich im Wesentlichen zwischen den in Fig. 1A und Fig. 1 B dargestellten Eingriffsbereichen, die axiale Lage des Eingriffsbereichs ändert sich somit auf einer Zeitskala, die derzeit einer Werkzeugumdrehung entspricht. Aufgrund der verzahnungsfreien Bereiche 6 am Honring 10 sind während des momentanen Bearbeitungseingriffs Verzahnungsbereiche des Werkstücks, die dem Honring zugewandt sind, nicht in Bearbeitungseingriff. In FIG. 1B, on the other hand, the rotational position of the honing ring 10 is such that the toothed working area 4 is arranged in the left-hand end area of the honing ring 10, as is also indicated by the reference symbol B in FIG. At this moment, only the workpiece teeth facing the honing ring are engaged near the left workpiece front side. Accordingly, within a workpiece rotation, the engagement area oscillates essentially between the engagement areas illustrated in FIGS. 1A and 1B, the axial position of the engagement area thus changes on a time scale that currently corresponds to one tool revolution. Due to the toothing-free areas 6 on the honing ring 10, toothing areas of the workpiece that face the honing ring are not in machining engagement during the current machining operation.
In der Darstellung von Fig. 1C ist die Drehlage so, dass der Arbeitsbereich 4 etwa im mittleren Bereich des Honrings 10 angeordnet ist. In the illustration of FIG. 1C, the rotational position is such that the working area 4 is arranged approximately in the central area of the honing ring 10.
Die sinusoidale Form des verzahnten Arbeitsbereichs 4 an der Honring-Innenseite ist lediglich ein Ausführungsbeispiel, ein Raster des Verzahnungsbereichs 4 könnte auch anders gestaltet sein, beispielsweise sinusoidal mit mehr als nur einer Schwingung pro Umfang, es könnte mehrgängig ausgestaltet sein, so könnten beispielsweise auch der verzahnte Arbeitsbereich 4 und der Nicht-Arbeitsbereich 6 in Streifenmustern abwechseln, z.B. in unter einem Winkel von z.B. 10° oder mehr zur Ebene orthogonal zur Werkzeugdrehachse abwechselnden Streifen (4-6-4-6), die sich diagonal über die Innenseite des Honrings erstrecken. The sinusoidal shape of the toothed working area 4 on the inside of the honing ring is only an exemplary embodiment, a grid of the toothed area 4 could also be designed differently, for example sinusoidal with more than just one oscillation per circumference, it could be designed with multiple threads, for example the The toothed working area 4 and the non-working area 6 alternate in stripe patterns, e.g. in stripes (4-6-4-6) alternating at an angle of e.g. 10° or more to the plane orthogonal to the tool axis of rotation, which extend diagonally across the inside of the honing ring .
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei dem hier herangezogenen Honring 10‘ verändert sich die Höhe h der Verzahnung 4 über den Umfang des Honrads. Dies ist beispielsweise durch eine exzentrische Gestaltung beim Fertigen der Honradverzahnung 4 erreicht. Man erkennt bei der Darstellung von Fig. 3, dass im Bereich 4' die Verzahnung eine Zahnhöhe h (Fig. 4) hat, die sich über einen Bereich von etwas mehr als 180° mit dieser (vollen) Zahnhöhe h erstreckt, um sich dann etwa im Bereich 4“ kontinuierlich zu verringern bis hin zu einem Bereich 4‘“, in dem gar keine Verzahnung mehr gebildet sein muss. Es versteht sich, dass die Art der Variation nicht auf das in Fig. 3 gezeigte Beispiel eingeschränkt ist, beispielsweise könnte die Zahnhöhe auch über den gesamten azimutalen Bereich kontinuierlich ab- und wieder zunehmen. Im abtragenden Eingriff unter Drehung des Honrings 10‘ sind ausgehend vom Bereich 4‘ die Zahnhöhe und dementsprechend die Ausdehnung (radial) des Eingriffsbereichs in kontinuierlicher oder abgestufter Weise. In Fig. 3 another embodiment of the invention is shown. In the case of the honing ring 10' used here, the height h of the teeth 4 changes over the circumference of the honing wheel. This is achieved, for example, by an eccentric design when manufacturing the honing wheel toothing 4 . It can be seen in the representation of Fig. 3 that in the area 4 'the toothing has a tooth height h (Fig. 4), which extends over a range of slightly more than 180 ° with this (full) tooth height h, to then for example in the 4" range to be continuously reduced down to a 4'" range in which no more gearing needs to be formed at all. It goes without saying that the type of variation is not limited to the example shown in FIG. 3; for example, the tooth height could also continuously decrease and increase again over the entire azimuthal range. In abrasive engagement with rotation of the honing ring 10', starting from the area 4', the tooth height and, accordingly, the extension (radial) of the engagement area are in a continuous or stepped manner.
Auch bei dieser Gestaltung, die sich auch mit der Axialmodifikation des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2 kombinieren ließe, ändern sich die Bearbeitungskräfte in schneller Reihenfolge gekoppelt an die Drehzahl des Honrings 10‘. Da sich die Zahnhöhe kontinuierlich oder stufenweise erhöht, wirkt auch das volle Drehmoment der Antriebsspindel auf das jeweilige Teilsegment zur aktuellen Zahnhöhe. Auf diese Weise kann einem Teilungsfehler der Vorverzahnung gut entgegengewirkt werden. In einer Verfahrensgestaltung kann auch daran gedacht werden, zwei Honringe, insbesondere in einer gemeinsamen Werkzeughalterung eingespannt, zum Einsatz zu bringen, wobei einer oder beide der Honringe erfindungsgemäß modifiziert sind. So könnte mit einem modifizierten Honring eine erste Honbearbeitung an einem Werkstück mit dem Ziel erfolgen, beispielsweise einen Summenteilungsfehler unter eine vorgegebene Schwelle zu bringen. Eine weitere Bearbeitung auf Endzustelltiefe könnte dann mit einem (auch unmodifizierten) Honring mit homogener Verzahnung erfolgen. Also with this design, which could also be combined with the axial modification of the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, the machining forces change in quick succession, coupled to the speed of the honing ring 10'. Since the tooth height increases continuously or in stages, the full torque of the drive spindle also acts on the respective sub-segment for the current tooth height. In this way, a pitch error in the pre-toothing can be effectively counteracted. In one embodiment of the method, one can also think of using two honing rings, in particular clamped in a common tool holder, with one or both of the honing rings being modified according to the invention. A modified honing ring could be used for initial honing of a workpiece with the aim of bringing a cumulative pitch error below a specified threshold, for example. Further processing to the final infeed depth could then be carried out with a (also unmodified) honing ring with homogeneous teeth.
Die Verzahnungen 4, 4‘ können jedoch auch bereits auf die Endgeometrie der Werkstückverzahnung abgestimmt sein, so dass die volle Honbearbeitung mit einem einzigen Honring 10, 10‘ ausgeführt werden kann. However, the toothing 4, 4' can also already be matched to the final geometry of the workpiece toothing, so that the full honing can be carried out with a single honing ring 10, 10'.
Die Erfindung ist somit nicht auf die in der obigen Beschreibung anhand der Figuren oder ohne Bezug auf Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele eingeschränkt, vielmehr können die einzelnen Merkmale der nachfolgenden Ansprüche wie auch der vorstehenden Beschreibung einzeln und in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The invention is therefore not limited to the exemplary embodiments illustrated in the above description with reference to the figures or without reference to figures; rather, the individual features of the following claims and the above description can be essential individually and in combination for the implementation of the invention in its various embodiments be.

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1 . Verfahren zum Bearbeiten einer Verzahnung (2) an einem Werkstück, bei dem die Werkstückverzahnung um ihre Verzahnungsachse (C2) drehend angetrieben unter Ausbildung eines Eingriffsbereichs in materialabtragenden Bearbeitungseingriff mit einem verzahnten, um seine unter einem von Null verschiedenen Achskreuzwinkel zu der Werkstückverzahnungsdrehachse stehenden Verzahnungsdrehachse (C10) drehend angetriebenen Werkzeug (10; 10‘), insbesondere in Form eines innenverzahnten Honrings, unter abrasivem Materialabtrag mit geometrisch unbestimmter Schneide gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausdehnung und/oder axiale Lage des Eingriffsbereichs in Abhängigkeit der Werkzeugdrehlage ändert. 1 . Method for machining gearing (2) on a workpiece, in which the workpiece gearing is driven in rotation about its gearing axis (C2) while forming an engagement area in material-removing machining engagement with a gearing gearing axis of rotation (C10 ) rotationally driven tool (10; 10'), in particular in the form of an internally toothed honing ring, is brought under abrasive material removal with a geometrically undefined cutting edge, characterized in that the extent and/or axial position of the engagement area changes depending on the rotational position of the tool.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Drehlagenabhängigkeit durch eine in das Werkzeug eingearbeitete Abweichung von einer insbesondere axialen und/oder radialen gleichförmigen Gestaltung über die Dimensionierung des Werkzeugs (4) bewirkt ist. 2. The method as claimed in claim 1, in which the dependency on the rotational position is brought about by a deviation, incorporated into the tool, from an in particular axial and/or radial uniform design via the dimensioning of the tool (4).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Änderung eine axiale Verlagerung des Eingriffsbereichs umfasst und/oder die Änderung der Ausdehnung die radiale Ausdehnung des Eingriffsbereichs umfasst. 3. The method as claimed in claim 1 or 2, in which the change comprises an axial displacement of the engagement region and/or the change in expansion comprises the radial expansion of the engagement region.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Verlagerungsbewegung/radiale Ausdehnungsänderung kontinuierlich ist. 4. The method according to claim 3, wherein the displacement movement/radial expansion change is continuous.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die axiale Ausdehnung (42) der Werkzeugverzahnung (4) geringer ist als die axiale Ausdehnung (102) der Hüllkurve der über eine volle Werkzeugumdrehung überlagerten axialen Ausdehnungen. 5. The method according to any one of the preceding claims, in which the axial extent (42) of the tool teeth (4) is less than the axial extent (102) of the envelope curve of the superimposed axial extents over a full revolution of the tool.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die axiale Ausdehnung (42) der Werkzeugverzahnung geringer ist als der Quotient aus Breite der Werkstückverzahnung und Cosinus des Achskreuzwinkels, insbesondere um einen Faktor von wenigstens 1 ,2, bevorzugt wenigstens 1 ,4, insbesondere wenigstens 1 ,6 geringer. 6. The method according to any one of the preceding claims, in which the axial extent (42) of the tool toothing is less than the quotient of the width of the workpiece toothing and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.2, preferably at least 1.4, in particular at least 1.6 lower.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die axiale Ausdehnung der Hüllkurve größer ist als der Quotient aus Breite (42) der Werkstückverzahnung und Cosinus des Achskreuzwinkels, insbesondere um einen Faktor von wenigstens 1 ,01 , bevorzugt wenigstens 1 ,05, insbesondere wenigstens 1 ,10 größer. 7. The method according to claim 5 or 6, in which the axial extent of the envelope curve is greater than the quotient of the width (42) of the workpiece toothing and the cosine of the axis crossing angle, in particular by a factor of at least 1.01, preferably at least 1.05, in particular at least 1.10 greater.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Arbeitsbereich des Werkzeugs die axial gesehe(n) Stirnkante(n) (44) der Werkzeugverzahnung mit umfasst. 8. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the working area of the tool also includes the axially viewed end edge(s) (44) of the tool toothing.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die axiale Ausdehnung des Eingriffsbereichs in einer Momentaufnahme geringer ist als der einer Hüllkurve über eine volle Werkzeugdrehung entsprechende Eingriffsbereich. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the axial extension of the engagement area in a snapshot is less than the engagement area corresponding to an envelope curve over a full tool rotation.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Änderung des Eingriffsbereichs eine zweite Änderung überlagert wird, die durch eine axiale, insbesondere reziproke Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück bewirkt wird. 10. The method as claimed in one of the preceding claims, in which the change in the engagement area is superimposed on a second change which is brought about by an axial, in particular reciprocal, relative movement of the tool and the workpiece.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Frequenz einer reziproken zweiten Ände- rungsbewegung durch die zweite Änderung und die Frequenz der Änderungsbewegung durch die Änderung wenigstens um einen Faktor 2, bevorzugt wenigstens 4, insbesondere wenigstens 8 auseinanderliegen. 11. The method as claimed in claim 10, in which the frequency of a reciprocal second changing movement due to the second change and the frequency of the changing movement due to the change are at least a factor of 2, preferably at least 4, in particular at least 8 apart.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Zähnezahlen der Verzahnungen von Werkstück und Werkzeug ein nicht teilbares Verhältnis zueinander haben. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the number of teeth of the toothing of the workpiece and tool have a non-divisible ratio to each other.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem bei der Bearbeitung Gleich- und Gegenlauf ohne Drehrichtungsänderung allein durch die Werkzeugdrehung abwechseln. 13. The method according to any one of claims 1 to 12, in which during machining alternating and counter-rotation without changing the direction of rotation solely by the tool rotation.
14. Honwerkzeug, insbesondere innenverzahnter Honring, zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 14. Honing tool, in particular internally toothed honing ring, for carrying out a method according to one of the preceding claims.
15. Honwerkzeug, insbesondere als innenverzahnter Honring nach Anspruch 14, bei dem sich im Vergleich zweier seiner azimutal um eine oder eine mehrfache Teilung beab- standeter Drehlagen seine Verzahnung ändert, insbesondere hinsichtlich axialer Ausdehnung, axialer Lage und/oder Zahnhöhe der Verzahnung. 15. Honing tool, in particular as an internally toothed honing ring according to claim 14, in which the toothing changes in comparison to two of its azimuthally spaced by one or multiple pitch rotational positions, in particular with regard to axial extent, axial position and/or tooth height of the toothing.
16. Steuerprogramm, das, wenn es auf einer Steuerung einer Verzahnungshonmaschine ausgeführt wird, die Maschine zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 steuert. 16. A control program which, when executed on a controller of a gear honing machine, controls the machine to carry out a method according to any one of claims 1 to 13.
17. Verzahnungshonmaschine, mit einer drehend antreibbaren Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Honwerkzeugs, einer drehend antreibbaren Werkstückaufnahme zur Aufnahme eines Werkstücks, einer Maschinenachse zur Erstellung des Achskreuzwinkels zwischen den Drehachsen sowie einer Steuerung, die ein Steuerprogramm nach Anspruch 16 und/oder einem Honwerkzeug nach Anspruch 14 oder 15 aufweist. 17. Gear honing machine, with a rotationally drivable tool holder for receiving a honing tool, a rotationally drivable workpiece holder for receiving a workpiece, a machine axis for creating the axis crossing angle between the axes of rotation, and a controller that has a control program according to claim 16 and/or a honing tool according to claim 14 or 15.
EP21815961.4A 2020-11-20 2021-11-16 Method for machining a toothing and tool designed therefor, and control program and tooth honing machine therefor Pending EP4247580A1 (en)

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