NL9300226A - Gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen.

De uitvinding heeft betrekking op een gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen, waarvan de drukhoek tussen een minimale en maximale waarde ligt, door middel van een verspanend afwikkelproces, waarbij een gereedschap en een werkstuk roteren met een constante verhouding van de rotatiesnelheden en zodanig ten opzichte van elkaar bewegen dat het gereedschap het werkstuk continu bewerkt, welk gereedschap bestaat uit een om zijn as roteerbare schijf met op de omtrek ervan aangebrachte vérspaningselementen waarvan de snijkanten in het oppervlak van een zich in hoofdzaak als schroefvormige ribben over de omtrek van de schijf uitstrekkend profiel liggen, waarbij in elk dwars-doorsnedevlak loodrecht op de schroefrichting van de ribben, het profiel de vorm heeft van een aantal naast elkaar gelegen profieltanden, welke profielvorm is gebaseerd op de basisgeometrie van een voor het te vervaardigen kroonwiel kenmerkend rondsel met evolvente vertanding, waarvan het middelpunt van de basiscirkel ligt op een cirkel die in een loodrecht op de rotatie-as van het gereedschap staand vlak ligt en waarvan het middelpunt op deze rotatie-as ligt, zodanig dat elk van beide flanken van elke profieltand wordt gevormd door een rechte lijn die loodrecht staat op een raaklijn aan de basiscirkel van het kenmerkende rondsel en/of een deel van een evolvente van deze basiscirkel waarvan de plaats van het voetpunt op de basiscirkel samen valt met het voetpunt van een evolvente van een tand van het kenmerkende rondsel op de basiscirkel.

Een dergelijk gereedschap is bekend uit de gepubliceerde internationale octrooiaanvrage nr. PCT/NL/9100245 van Aanvraagster.

Het uit de genoemde octrooiaanvrage bekende gereedschap voldoet op zich goed. Wel blijkt dat de bewerkings-tijden relatief lang zijn. Deze bewerkingstijden worden bepaald door de maximaal toelaatbare aanzetsnelheid, die in het geval van een tandwielfrees wordt bepaald door de maximaal toelaatbare spaandikte. Een te grote aanzetsnelheid geeft aanleiding tot een overmatige slijtage van het gereedschap.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel het bekende gereedschap zodanig te verbeteren dat de bewerkingstijden kunnen worden verkort.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt met een gereedschap van het in de aanhef genoemde type, dat tot kenmerk heeft dat het zich over de omtrek van de schijf uitstrekkende profiel een zodanige vorm heeft dat een gedeelte ervan buiten het omwentelingsvlak ligt, dat ontstaat door rotatie van de kopcirkel van het kenmerkende rondsel om de rotatie-as van het gereedschap, zodat het gereedschap verspaningselementen of verspaningselementdelen heeft, waarvan de snijkanten in het oppervlak van het genoemde gedeelte van het profiel liggen en die kunnen dienen voor het uitvoeren van een voorverspaningsbewerking bij het vervaardigen van een kroonwiel.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat het mogelijk is de bestaande ribben van het zich over de omtrek van de schijf uitstrekkende profiel te verhogen tot buiten de kopcirkel van het kenmerkende rondsel en in dit gebied naast de bestaande ribben extra ribben aan te brengen, zonder dat dit invloed heeft op de vorm van het werkzame deel van de tanden van het te vervaardigen kroonwiel.

Door deze maatregel volgens de uitvinding kan de aanzetsnelheid aanzienlijk worden vergroot en dus de bewerkingstijden worden verkort, zonder dat dit een nadelige invloed heeft op de standtijd van het gereedschap. Het blijkt dat in het geval van een frees de aanzetsnelheid met ongeveer een faktor 4 kan worden vergroot bij gelijkblijvende spaandikte.

Een zeer doelmatige uitvoeringsvorm van het gereedschap volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat in elke dwarsdoorsnedevlak loodrecht op de schroefrichting van de ribben, de flank van elke profieltand die naar de door het middelpunt van de basiscirkel van het kenmerkende rondsel gaande en loodrecht op de rotatie-as van het gereedschap staande hartlijn van het profiel is gericht, in het gebied tussen de basiscirkel van het kenmerkende rondsel en een eerste raaklijn aan deze basiscirkel, waarvan het raakpunt aan dezelfde zijde van de hartlijn ligt als de betreffende tandflank en waarvan de voerstraal vanuit het middelpunt van de basiscirkel naar het raakpunt een hoek met de hartlijn maakt die gelijk is aan de maximale druk-hoek van het te vervaardigen kroonwiel, wordt gevormd door een deel van de tak van een evolvente van de basiscirkel die de eerste raaklijn onder een rechte hoek snijdt, en in het gebied dat, gezien vanaf de rotatie-as van het gereedschap, buiten de eerste raaklijn ligt, wordt gevormd door een raaklijn aan de tak van de evolvente die de eerste raaklijn onder een rechte hoek snijdt, ter plaatse van het snijpunt van deze tak van de evolvente met de eerste raaklijn, en de flank van elke profieltand die van de hartlijn van het profiel af is gericht, in het gebied dat, gezien vanaf de rotatie-as van het gereedschap, ligt buiten een tweede raaklijn aan de basiscirkel, waarvan het raakpunt aan andere zijde van de hartlijn h ligt als de betreffende tandflank en waarbij de voerstraal vanuit het middelpunt van de basiscirkel naar het raakpunt een hoek met de hartlijn maakt die gelijk is aan de minimale drukhoek van het te vervaardigen kroonwiel, wordt gevormd door een deel van de tak van een evolvente van de basiscirkel die de tweede raaklijn onder een rechte hoek snijdt, en in het gebied dat, gezien vanaf de rotatie-as van het gereedschap, binnen de tweede raaklijn ligt, wordt gevormd door een raaklijn aan de tak van de evolvente die de tweede raaklijn onder een rechte hoek snijdt, ter plaatse van het snijpunt van deze tak van dé evolvente met de tweede raaklijn, waarbij de beide flanken van elk profieltand samenkomen aan de buitenomtrek van het gereedschap.

Deze uitvoeringsvorm geeft een maximale uitbreiding aan de verspaningselementen, zodat bij de vervaardiging van een kroonwiel een maximale voorverspaning kan plaatsvinden. Het eindprofiel van de kroonwieltanden wordt gevormd door de snijkanten van de verspaningselementen die op de evol-vente liggen, en wordt niet beïnvloed door de voorverspaning.

De uitvinding wordt in het hiernavolgende uitvoerings-voorbeeld nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin:

Fig. 1 schematisch de bewerking van een kroonwiel door een gereedschap volgens de uitvinding weergeeft,

Fig. 2 één bepaalde dwarsdoorsnede is van het omtreks-gedeelte van een gereedschap volgens de uitvinding, en

Fig. 3 aangeeft hoe de vorm van profieltanden van het gereedschap volgens de uitvinding is opgebouwd.

In fig. 1 is schematisch de bewerking van een kroonwiel 1 door gereedschap 2 volgens de uitvinding. De bewerking vindt plaats in een afwikkelproces, waarbij het gereedschap 2 en het werkstuk 1 roteren met een constante verhouding van de rotatiesnelheden en zodanig ten opzichte van elkaar bewegen dat het gereedschap het werkstuk continu bewerkt. Het gereedschap 2 bestaat uit een om zijn as 11 roteerbare schijf 12 met op de omtrek ervan aangebrachte verspaningselementen waarvan de snijkanten in het buitenoppervlak van een zich in hoofdzaak als schroefvormige ribben 13 over de omtrek van de schijf uitstrekkend. In figuur 2 is één bepaalde dwarsdoorsnede van het omtrekgedeelte van het gereedschap 2 weergegeven, welke dwarsdoorsnede loodrecht op de schroefrichting van de ribben is genomen.

In de dwarsdoorsnede van figuur 2 en in elke andere dwarsdoorsnede loodrecht op de schroefrichting van de ribben, heeft het profiel op de schijf 12 de vorm van een aantal naast elkaar gelegen profieltanden 21a-e. De pro-fielvorm is gebaseerd op de basisgeometrie van een voor het te vervaardigen kroonwiel 11 kenmerkend rondsel met evol-vente vertanding. In figuur 2 is de basiscirkel 22 en de evolvente vertanding 23a-e van het kenmerkende rondsel met onderbroken lijnen aangeduid. Het middelpunt M van de basiscirkel 22 ligt op een cirkel die in loodrecht op de rotatie-as 11 van het gereedschap (in figuur 2 niet weergegeven) staand vlak W ligt en waarvan het middelpunt op deze rotatie-as ligt. De beide flanken van elke profieltand 21b-d worden zoals bij het bekende gereedschap volgens PCT/NL/-9100245 gevormd door een rechte lijn loodrecht op een raaklijn 1, 1', of m' aan de basiscirkel 22 van het kenmerkende rondsel en/of een deel van een evolvente van deze basiscirkel 22 waarvan de plaats van het voetpunt op de basiscirkel samenvalt met het voetpunt 24b-d; 25b-d van een evolvente van een tand 23b-d van het kenmerkende rondsel op de basiscirkel 22.

Volgens de uitvinding heeft het zich over de omtrek van de schijf 12 uitstrekkende profiel een zodanige vorm dat een gedeelte ervan buiten het omwentelingsvlak ligt, dat ontstaat door rotatie van de kopcirkel 26 van het kenmerkende rondsel om de rotatie-as 11 van het gereedschap. In een dwarsdoorsnede, zoals in figuur 2, komt dit tot uiting doordat delen van profieltanden (profieltanden 21b-d) of gehele profieltanden (profieltanden 21a en 21e) buiten de kopcirkel 26 van het kenmerkende rondsel liggen, gezien vanuit het middelpunt M.

Bij de vervaardiging van een kroonwiel voeren de verspaningselementen waarvan de snijkanten op het buiten de kopcirkel van het kenmerkende rondsel liggende gedeelte van het profiel liggen en voorverspaningsbewerking uit. Hierdoor wordt ten opzichte van het bekende gereedschap bij dezelfde aanzetsnelheid de spaandikte aanzienlijk verkleind. Wordt de spaandikte gelijk gehouden, dan kan de aanzetsnelheid worden vergroot. Dit leidt tot een aanzienlijke verkorting van de bewerkingstijd. Een verhoging van de aanzetsnelheid met een faktor 4 is mogelijk.

De eindvorm van de kroonwieltanden wordt bepaald door het gedeelte van het profiel dat in dwarsdoorsnede een evolvente vorm heeft.

In het hiernavolgende zal aan de hand van figuur 3 worden toegelicht hoe de vorm van de profieltanden van het gereedschap is opgebouwd. De profieltandvorm in figuur 3 komt overeen met die in figuur 2. Bij de in figuur 2 en 3 weergegeven profieltandvorm zijn de verspaningselementen maximaal uitgebreid.

Bij het bepalen van de profieltandvorm wordt uitgegaan van de hartlijn h van het profiel. Op hartlijn h ligt het middelpunt M van de basiscirkel R^ met daarop de voetpun-ten van de evolventen voor de tanden Tw T2, en T3 van het kenmerkende rondsel, respectievelijk Pj en Rj, P2 en R2 en P3 en R3. Nu zijn P^, RjQj, P2Q2 en R2Q2 en P3Q3 en R3Q3 de evolventen van de tanden van het voor het kroonwiel kenmerkende rondsel.

Het kroonwiel wordt gekenmerkt door zijn minimale en maximale drukhoek, waarbij de kleinste drukhoek aminim,,m aan de binnendiameter van het kroonwiel zit, en de grootste drukhoek aan de buitendiameter ervan. Bij het maken van de snijkant van het gereedschap wordt eveneens gebruik gemaakt van bovengenoemde uiterste waarden voor de drukhoek.

Om de bij de voetpunten P en R van de evolvente behorend vorm van de flank van de profieltand te vinden, worden de raaklijnen 1 en m bepaald, waarvan de voerstralen naar het raakpunt op de basiscirkel, respectievelijk amaYim„m en otminimum met de profielhartlijn h maken, waarbij de voerstralen aan de andere kant van de prof ielhartlijn h liggen dan de betreffende tandflank ten opzichte van het midden van de tand. Dit wil dus zeggen dat de raaklijn met de voerstraal links van de hartlijn h van belang is voor het bepalen van de rechter tandflank en omgekeerd.

Zoals in figuur 3 getoond is, wordt de van de profielhartlijn h afgekeerde tandflank geconstrueerd door de snijpunten Bj, B2 en B3 te bepalen van de evolventen van deze flank of het verlengde ervan met de raaklijn m, welke evolventen de raaklijn m loodrecht snijden.

Het boven de raaklijn m liggende deel van de evolvente maakt deel uit van de snijkant, terwijl onder de raaklijn m de snijkant gevormd wordt door de raaklijn aan de evolvente ter plaatse van respectievelijk Blf B2/ B3, waarbij de richting van de raaklijn gelijk is aan de loodlijn op de raaklijn m.

Zoals uit figuur 3 blijkt, zijn bij T3 beide flanken van de profielhartlijn h af gericht. De tweede flank van T3 heeft op overeenkomstige wijze een snijpunt B3' met de raaklijn m'.

De naar de profielhartlijn h toe gekeerde tandflank wordt geconstrueerd door de snijpunten A,, A2 en A3 te bepalen van de evolvente van de flank met de raaklijn 1. Hierbij blijkt dat in de situatie bij tand Tl de evolvente van de tand van het kenmerkende rondsel de lijn 1 niet loodrecht snijdt, omdat het voetpunt 1*! voorbij de voer-straal vanuit het middelpunt M naar de raaklijn 1 ligt. In dit geval wordt de andere tak van de evolvente uit hetzelfde voetpunt Rj genomen, waardoor het snijpunt A/ ontstaat. Deze tak van de evolvente snijdt de raaklijn 1 loodrecht. De snijkant wordt in het gebied onder de raaklijn 1 gevormd door de evolvente en in het gebied boven de raaklijn 1 door de raaklijn aan de evolvente in het snijpunt van de evolvente met raaklijn 1.

De beide tandflanken snijden elkaar. Teneinde de levensduur van de snijkant te verlengen en om ondersnijding in het kroonwiel te minimaliseren, kan de tandkop afgerond worden. Het blijkt dat door het gekozen gereedschapprofiel in de tandvoet van de te bewerken kroonwieltanden enige ondersnijding optreedt. Deze ondersnijding is echter verwaarloosbaar klein als de afrondingsstraal voldoende groot wordt genomen.

Aangezien de tanden van het te bewerken kroonwiel een beperkte hoogte hebben, kan de diepte van de kuilen tussen de profieltanden beperkt worden, zoals hier is aangegven, met de lijn V. Daar waar de basiscirkel buiten de door de lijn V bepaalde grens ligt, worden de tandflanken vanaf het voetpunt van de evolvente tot aan de lijn V gevormd door de lijn die een hoek met de hartlijn h maakt.

De vorm van de profieltanden aan de andere zijde van de hartlijn h, welke tanden in figuur 3 niet zijn aangegeven, wordt op overeenkomstige wijze bepaald, waarbij wordt uitgegaan van de raaklijnen 1' en m'.

Het afwikkelgereedschap volgens de uitvinding kan zijn uitgevoerd als een afwikkelfrees in de vorm van een schijf met aan de omtrek aangebrachte en regelmatig over de omtrek verdeelde snijtanden. De snijkanten van deze snijtanden liggen dan in het oppervlak van het hiervoor beschreven profiel.

Het afwikkelgereedschap volgens de uitvinding kan ook zijn uitgevoerd als een afwikkelslijpschijf in de vorm van een schijf met een aan de omtrek aangebrachte reeks naast elkaar liggende en zich in omtreksrichting uitstrekkende doorlopende ribben. Deze ribben zijn aan hun oppervlak voorzien van slijpmateriaal, zodanig dat de snijkanten van het slijpmateriaal in het oppervlak van het hiervoor beschreven profiel liggen.

Claims (6)

1. Gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen, waarvan de drukhoek tussen een minimale en maximale waarde ligt, door middel van een verspanend afwikkelproces, waarbij een gereedschap en een werkstuk roteren met een constante verhouding van de rotatiesnelheden en zodanig ten opzichte van elkaar bewegen dat het gereedschap het werkstuk continu bewerkt, welk gereedschap bestaat uit een om zijn as roteerbare schijf met op de omtrek ervan aangebrachte verspaningselementen waarvan de snijkanten in het oppervlak van een zich in hoofdzaak als schroefvormige ribben over de omtrek van de schijf uitstrekkend profiel liggen, waarbij in elk dwarsdoorsnedevlak loodrecht op de schroef richting van de ribben, het profiel de vorm heeft van een aantal naast elkaar gelegen profieltanden, welke profielvorm is gebaseerd op de basisgeometrie van een voor het te vervaardigen kroonwiel kenmerkend rondsel met evol-vente vertanding, waarvan het middelpunt van de basiscirkel ligt op een cirkel die in een loodrecht op de rotatie-as van het gereedschap staand vlak ligt en waarvan het middelpunt op deze rotatie-as ligt, zodanig dat elk van beide flanken van elke profieltand wordt gevormd door een rechte lijn die loodrecht staat op een raaklijn aan de basiscirkel van het kenmerkende rondsel en/of een deel van een evolven-te van deze basiscirkel waarvan de plaats van het voetpunt op de basiscirkel samenvalt met het voetpunt van een evol-vente van een tand van het kenmerkende rondsel op de basiscirkel, met het kenmerk, dat het zich over de omtrek van de schijf uitstrekkende profiel een zodanige vorm heeft dat een gedeelte ervan buiten het omwentelingsvlak ligt, dat ontstaat door rotatie van de kopcirkel van het kenmerkende rondsel om de rotatie-as van het gereedschap, zodat het gereedschap verspaningselementen of verspaningselementdelen heeft, waarvan de snijkanten in het oppervlak van het genoemde gedeelte van het profiel liggen en die kunnen dienen voor het uitvoeren van een voorverspaningsbewerking bij het vervaardigen van een kroonwiel.

2. Gereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in elke dwarsdoorsnedevlak loodrecht op de schroefrichting van de ribben, de flank van elke profieltand die naar de door het middelpunt van de basiscirkel van het kenmerkende rondsel gaande en loodrecht op de rotatie-as van het gereedschap staande hartlijn (h) van het profiel is gericht, in het gebied tussen de basiscirkel van het kenmerkende rondsel en een eerste raaklijn (1) aan deze basiscirkel, waarvan het raakpunt aan dezelfde zijde van de hartlijn (h) ligt als de betreffende tandflank en waarvan de voerstraal vanuit het middelpunt van de basiscirkel naar het raakpunt een hoek met de hartlijn (h) maakt die gelijk is aan de maximale drukhoek van het te vervaardigen kroonwiel, wordt gevormd door een deel van de tak van een evolvente van de basiscirkel die de eerste raaklijn (1) onder een rechte hoek snijdt, en in het gebied dat, gezien vanaf de rotatie-as van het gereedschap, buiten de eerste raaklijn (1) ligt, wordt gevormd door de raaklijn aan de tak van de evolvente die de eerste raaklijn (1) onder een rechte hoek snijdt, ter plaatse van het snijpunt van deze tak van de evolvente met de eerste raaklijn (1), en de flank van elke profieltand die van de hartlijn (h) van het profiel af is gericht, in het gebied dat, gezien vanaf de rotatie-as van het gereedschap, ligt buiten een tweede raaklijn (m) aan de basiscirkel, waarvan het raakpunt aan andere zijde van de hartlijn (h) ligt als de betreffende tandflank en waarvan de voerstraal vanuit het middelpunt van de basiscirkel naar het raakpunt een hoek met de hartlijn (h) maakt die gelijk is aan de minimale drukhoek van het te vervaardigen kroonwiel, wordt gevormd door een deel van de tak van een evolvente van de basiscirkel die de tweede raaklijn (m) onder een rechte hoek snijdt, en in het gebied dat, gezien vanaf de rotatie-as van het gereedschap, binnen de tweede raaklijn (m) ligt, wordt gevormd door de raaklijn aan de tak van de evolvente die de tweede raaklijn (m) onder een rechte hoek snijdt, ter plaatse van het snijpunt van deze tak van de evolvente met de tweede raaklijn (m), waarbij de beide flanken van elk profieltand samenkomen aan de buitenomtrek van het gereedschap.

3. Gereedschap volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de beide flanken van elk profieltand samenkomen in een afronding met een voorafbepaalde minimale afrondingsstraal.

4. Gereedschap volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de flank van elke profieltand die naar de hartlijn (h) van het profiel is gericht, in het gebied binnen de basiscirkel van het kenmerkende rondsel, wordt gevormd door een op de evolvente aansluitende rechte lijn die een hoek met de hartlijn (h) maakt die in hoofdzaak gelijk is aan de minimale drukhoek van het te vervaardigen kroonwiel.

5. Gereedschap volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat het gereedschap een frees is en de verspanningselemen-ten snijmessen zijn.

6. Gereedschap volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat het gereedschap een slijpschijf is en de verspanings-elementen slijpkorrels zijn.