WO2012003975A2 - Verfahren zur fertigung periodischer zahnflankenmodifikationen, werkzeugmaschine und computerlesbares medium - Google Patents

Verfahren zur fertigung periodischer zahnflankenmodifikationen, werkzeugmaschine und computerlesbares medium Download PDF

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    • B23F19/002—Modifying the theoretical tooth flank form, e.g. crowning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method for producing periodic tooth flank modifications, wherein a tool generates at a relative to a tooth flank of a tooth of a workpiece first stroke along a rotated by a helix angle ß to a central axis of the workpiece axis, which generates an enveloping plane.
  • Periodic tooth flank modifications and / or periodic excitation corrections provide a special solution that allows complete elimination of the gear excitation of a spur gear pair for a given design load, in addition significantly improving a wide load range in the design load environment.
  • This form of tooth flank modification also allows a separate optimization of the load capacity of the given Stirnradcruung and the treatment of individual harmonic components of the excitation function of the meshing, when executed sinusoidal.
  • the intervention field is unambiguously described by a periodic tooth flank modification, which is also referred to as periodic excitation correction, amplitude, period, phase length and orientation
  • periodic tooth flank modification which is also referred to as periodic excitation correction, amplitude, period, phase length and orientation
  • the predetermined macro- and microgeometry of the gearing and the harmonic to be treated of the excitation function of the meshing engagement The period depends only on the treating harmonic of the meshing engagement and has a length equal to the length of the engagement pitch for the fundamental harmonic and a length equal to the length of the whole divisor of the engagement division for the corresponding higher-harmonic components Every harmonic component of the excitation function
  • the tooth engagement has its own phase position, which also depends on the macro- and micro-geometry of the toothing.
  • the orientation of the periodic tooth flank modification corresponds to the
  • a feature of the periodic tooth flank modification is that each individual touch line has a certain amount of correction, i. H. all points of a given line of contact are offset by the same amount, which may also be zero in the normal direction with respect to the plane of engagement.
  • Tooth flank arises from a sequence of Hüllitesen.
  • One known as hobbing continuous process has the advantages of achieving a high chip rate for wide gears.
  • the enveloping body of the hob is a cylindrical involute screw.
  • the cutting movement is performed by the rotating cutter.
  • spur gears cutter and workpiece relative to each other in the direction of the workpiece axis, ie here a center axis, moved while the rolling movement is performed simultaneously.
  • Hobbing is often used in the pre-toothing of gears in series production.
  • this method is used in the pre- or final toothing of workpieces with soft, tempered and hardened large, special and splined.
  • the Wälzdorfen is known that is also classified as a continuous rolling process.
  • the cutting wheel and the workpiece such as the wheel and the mating gear of a spur gear, roll together.
  • the cutting wheel carries out the cutting movement due to its reciprocating thrusting motion. With straight toothing, the impact movement runs in the axial direction of the workpiece.
  • the helical cutting wheel performs a helical cutting movement corresponding to the helix angle .beta. To be generated. The result is a straight or helical gear whose flanks are tapered backwards.
  • the cutting movement ie a vertical movement
  • the cutting comb is lifted off.
  • the workpiece is rotated by one tooth pitch.
  • the tool is a rack whose flanks are cleared to the rear. These are called cutting combs.
  • the milling cutter has the profile of the tooth gap to be milled.
  • the rotating cutter and the workpiece are moved toward each other in the direction of the workpiece axis.
  • the workpiece does not rotate. Only after completion of a tooth gap, the expectant gear is further rotated by one division.
  • the workpiece executes a continuous rotary movement, which corresponds to the helix angle ⁇ .
  • Form milling can be performed with end mills or be performed milling. Although advantageously, inexpensive and easy to be dressed tools can be used; for different involute curves but you need different arches. To achieve a tooth flank modification, the so-called.
  • Wälzschleifen in which the involute profile formed by rolling the gear in two plate-shaped grinding wheels, offers to. Stencils are used or a corresponding control is used. Finally, a topological cut is made with the help of the so-called O-method or the Niles method.
  • the grinding wheels are, for example, arranged in parallel in a so-called 0-process.
  • the grinding feed in the axial direction performs the workpiece. It is moved back and forth in the axial direction.
  • the division takes place at the end of the feed path. In each operation, two tooth flanks are guided simultaneously.
  • the chip delivery is done by the engagement of the grinding wheels.
  • the disadvantage here is the provision of different rolling arches in the tool. With a profile grinding process from today's perspective, no topological
  • the object is achieved in that the enveloping plane is aligned orthogonally to an engagement plane, so that during the first stroke a machining track is created by the machining action of the tool on the workpiece exactly along a first contact line for a first corresponding rolling position, wherein the first contact line preferably simultaneously forms a second contact line corresponding to the first contact line between the workpiece and an arbitrary rolling partner of the same helix angle ⁇ , wherein the tooth flank modification by a delivery by the value z u of the tool in the normal direction of the tool and / or workpiece along the first Touch line is created and the workpiece performs no rolling movement during the single stroke.
  • the object is also achieved by a machine tool that is set up to perform the method.
  • a computer-readable medium having instructions that, when executed by a processor, result in control or regulation of a machine tool according to this method solves this problem.
  • Such a method produces periodic tooth flank modifications much faster, more accurate, and more reproducible than existing methods. It can also be implemented with significantly less programming and control-technical complexity compared to topological loops, since it is not based on a point contact, but on an enveloping plane. Unlike topological grinding, this process can be implemented by continuous hobbing and the a ° process.
  • Touch line compared with a second arranged next to the first line of contact Berlick leads.
  • the workpiece is advantageous for the workpiece to be straight or helically toothed. In this way, particularly good efficiencies can be achieved.
  • Conventional low-cost machine tools can be used when a machining process is used.
  • the workpiece is formed internally or externally toothed.
  • FIG. 1 shows an engagement situation between a tooth flank of a tooth of a workpiece and a tool envelope for a single discrete engagement position, ie. H. Wälz ein, represents.
  • the tool envelope is a plane in FIG. 1.
  • this tool If this tool is brought into any engagement position in normal engagement with a flank of a tooth 1 and brought in the width direction Zb along a helix ß to a center axis 2 of a gear formed as a workpiece 3 and rotated in tooth width direction Zt and in a plane orthogonal to the standard profile level lying linear axis shifted, it creates an enveloping level 4 of the tool edge.
  • this first contact line 5 is also a second line of contact between the tooth flank shown and the tooth flank of any partner with the same angle of inclination .beta., is obvious.
  • the situation is also illustrated by a tangential to the base circle engaging plane 6 in Fig. 1, in which the first contact line 5, illustrates.
  • the amount of the tooth flank modification, ie the correction achieved, for this first contact line 5 can be determined by the feed in the normal direction between the tool and the workpiece 3. In this way, gradually by rotating the workpiece 3 between strokes, the adjacent touching lines, that is, next to the third touching line, can be processed individually in each rolling position.
  • the shape of the tooth flank modification in the profile direction may under certain circumstances not be reproduced exactly but as a polygon, so that the accuracy of the method depends on the number of discrete machined rolling positions. In a section along the central axis 2 or the tooth width direction Zb, shows a polygon on the surface of the tooth flank.
  • the method described here is to implement particularly favorable over all Wälz compiler, the accuracy of which are the hard fine better suited.
  • the process can be used particularly easily by means of partial gear grinding with a conical disk, partial gear grinding with a disk disk in the a ° process and generating grinding with a grinding worm.
  • generating grinding with a grinding worm it should be noted here that, depending on the geometry of the workpiece and the tool, a plurality of teeth 1 of the workpiece 3 can be processed simultaneously, so that the periodic tooth flank modifications are division-periodical. List of Reference Numbers 1 tooth

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung periodischer Zahnflankenmodifikationen, wobei ein Werkzeug bei einem relativ zu einer Zahnflanke eins Zahnes (1) eines Werkstücks (3) ausgeführten ersten Hubs entlang einer um einen Schrägungswinkel ß zu einer Mittenachse (2) des Werkstücks (3) gedrehten Achse, die in einer zur Stirnschnittebene des Werkstücks (3) orthogonalen Ebene eine einhüllende Ebene (4) erzeugt, wobei die einhüllende Ebene (4) zu einer Eingriffsebene (6) orthogonal ausgerichtet ist, so dass während des ersten Hubs eine Bearbeitungsspur durch das bearbeitende Einwirken des Werkzeugs auf das Werkstück (3) exakt entlang einer ersten Berührlinie (5) für eine erste entsprechende Wälzstellung geschaffen wird, wobei die erste Berührlinie (5) gleichzeitig eine der ersten Berührlinie (5) entsprechende zweite Berührlinie zwischen dem Werkstück (3) und einem beliebigen Wälzpartner gleichen Schrägungswinkels ß bildet, wobei ferner die Zahnflankenmodifikation durch eine Zustellung um den Wert Zu des Werkzeugs in Normalrichtung des Werkzeugs und/oder Werkstücks (3) entlang der ersten Berührlinie (5) geschaffen wird und das Werkstück (3) während des einzelnen Hubes keine Wälzbewegung ausführt, und eine Werkzeugmaschine, die so eingerichtet ist, dass sie dieses Verfahren ausführt, sowie ein computerlesbares Medium aufweisende Instruktionen, die, wenn durch einen Prozessor ausgeführt, zum Steuern oder Regeln einer Werkzeugmaschine gemäß obigen Verfahrens führt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verfahren zur Fertigung periodischer Zahnflankenmodifikationen, Werk- zeugmaschine und computerlesbares Medium
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung periodischer Zahnflankenmodifikationen, wobei ein Werkzeug bei einem relativ zu einer Zahnflanke eines Zahnes eines Werkstücks ausgeführten ersten Hub entlang einer um einen Schrägungswinkel ß zu einer Mittenachse des Werkstücks gedrehten Achse, die eine einhüllende Ebene erzeugt.
In der heutigen Zeit gewinnt im Zuge des steigenden Umweltbewusstseins das Geräuschverhalten von Getrieben zunehmend an Bedeutung. Die Grenzwerte für die zulässige Geräuschentwicklung werden zum einen durch Kundenwünsche und zum anderen durch gesetzliche Vorschriften festgelegt.
Dies gilt sowohl für den Bereich industrieller Anwendungen als auch für den der privaten Nutzung. Da Zahnradpaarungen und/oder der Zahneingriff eine der maßgebendsten Geräuschquellen von Getrieben ist, ist das Bestreben eine konstruktive sowie fertigungstechnische Verbesserung in diesem Be- reich zu erreichen, nachvollziehbar. Unter anderem kann die Schwingungsund Geräuschanregung einer Zahnradpaarung, und als Folge die Geräuschemission eines Getriebes, gezielt durch den Einsatz von Zahnflankenmodifikationen abgesenkt werden. Solche Zahnflankenmodifikationen werden auch als Flankenkorrekturen bezeichnet.
Periodische Zahnflankenmodifikationen und/oder periodische Anregungskorrekturen stellen eine Sonderlösung dar, die eine vollständige Eliminierung der Verzahnungsanregung einer Stirnradpaarung bei gegebener Auslegungslast erlaubt, wobei zusätzlich ein breiter Lastbereich in der Umgebung der Ausle- gungslast bedeutend verbessert wird. Diese Form von Zahnflankenmodifikation erlaubt außerdem eine getrennte Optimierung der Tragfähigkeit der gegebenen Stirnradpaarung sowie die Behandlung einzelner harmonischer Anteile der Anregungsfunktion des Zahneingriffes, wenn sinusförmig ausgeführt.
Relevanter Stand der Technik ist aus der Dissertation„Einfluss von Flankenkorrekturen auf das Anregungsverhalten gerad- und schrägverzahnter Stirnradpaarungen" bekannt. Die Dissertation wurde am 06.12.2006 bei der Technischen Universität München eingereicht und durch die Fakultät für Maschi- nenwesen am 20.06.2007 angenommen.
Sie ist mit der URN-Nummer„urn:nbn:de:bvb:91-diss-20080122-645505-1 -7" auf dem Server der Deutschen Nationalbiblithek unter http://deposit.ddb.de/ abruf bar. Bezogen auf das Eingriffsfeld wird eine periodische Zahnflankenmo- difikation, die wie bereits ausgeführt, auch als periodische Anregungskorrek- tur bezeichnet wird, bei sinusförmiger Ausführung und gegebener Auslegungslast durch die Größen Amplitude, die Periode, die Phasenlänge und die Orientierung eindeutig beschrieben. Die Amplitude ist abhängig von der vorgegebenen Makro- und Mikrogeometrie der Verzahnung und der zu behandelnden Harmonischen der Anregungsfunktion des Zahneingriffes. Die Perio- de hängt nur von der behandelnden Harmonischen des Zahneingriffs ab und hat eine Länge gleich der Länge der Eingriffsteilung für die Grundharmonische und eine Länge gleich der Länge der ganzen Teiler der Eingriffsteilung für die entsprechenden höherharmonischen Anteile. Jede harmonische Komponente der Anregungsfunktion des Zahneingriffes weist eine eigene Phasen- läge auf, die zudem von der Makro- und Mikrogeometrie der Verzahnung abhängt. Die Orientierung der periodischen Zahnflankenmodifikation entspricht dem sog. Schrägungswinkel am sog. Grundkreis.
Ein Merkmal der periodischen Zahnflankenmodifikation ist, dass jede einzelne Berührlinie einen bestimmten Korrekturbetrag aufweist, d. h. alle Punkte einer gegebenen Berührlinie sind um den gleichen Betrag, der auch Null sein kann in Normalrichtung in Bezug auf die Eingriffsebene versetzt.
Derzeit werden in einzelnen Versuchs- und Forschungsvorhaben mit Hilfe von topologischen Verfahren periodische Zahnflankenmodifikationen gefertigt. Hier ist bspw. auf die DE 2307493 C verwiesen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass solch topologische Verfahren nicht wirtschaftlich sind und schwer reproduzierbar sind. Es besteht also Bedarf an einem Verfahren, dass im größeren Maßstab, wirtschaftlich und reproduzierbar einsetzbar ist.
Auch ist es sehr aufwändig, entsprechende Programme zu erstellen, die ein topologisches Bearbeitungsverfahren ermöglichen. Auch die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der DE 3734828 C1 , der DE 10208531 B4 und der DE 4112122 C3 haben diese beiden Nachteile. Die aus der EP
0074930 A2, der EP 0180747 A2 und der EP 0132582 A1 bekannten Alternativverfahren stellen schon eine Verbesserung dar, führen jedoch noch nicht zum gewünschten Ergebnis. Hinreichend sind Verzahnverfahren für Zylinderräder bekannt, bspw. Formverfahren und Wälzverfahren. Bei allen Wälzverfahren führen Werkstück und Werkzeug eine Wälzbewegung aus. Sie wälzen sich wie zwei verzahnte Getriebeelemente ab. Beim Wälzen wird die Evolvente von einem Werkzeug mit geradem Bezugsprofil, bei gleichzeitiger Bewegung des Werkstücks, einge- hüllt. In jeder Lage tangieren die Schneiden ein Evolventenprofil, so dass die
Zahnflanke aus einer Folge von Hüllschnitten entsteht. Ein als Wälzfräsen bekanntes kontinuierliches Verfahren hat dabei die Vorteile, eine große Spanungsrate bei breiten Zahnrädern zu erreichen. Der Hüllkörper des Wälzfräsers ist eine zylindrische Evolventenschnecke. Während der Wälzbewegung drehen sich Werkzeug und Werkstück. Die Schnittbewegung wird von dem umlaufenden Fräser ausgeführt. Zur Herstellung von Stirnrädern werden Fräser und Werkstück relativ zueinander, in Richtung der Werkstückachse, hier also einer Mittenachse, verschoben, während gleichzeitig die Wälzbewegung ausgeführt wird. Wälzfräsen wird häufig bei der Vorverzahnung von Zahnrä- dem in der Serienfertigung eingesetzt. Außerdem wird dieses Verfahren bei der Vor- bzw. Fertigverzahnung von Werkstücken mit weichen, vergüteten und gehärteten Groß-, Sonder- und Keilwellenverzahnungen angewandt. Als Nachteil hat sich jedoch ein langer Anschnitt und Auslauf herausgestellt sowie die Unmöglichkeit, Innenverzahnungen zu fertigen. Als weiteres Verfahren ist auch das Wälzstoßen bekannt, dass ebenfalls als kontinuierliches Wälzverfahren eingeordnet wird. Während des Verzahnens wälzen Schneidrad und Werkstück, wie Rad und Gegenrad eines Stirnradgetriebes, miteinander ab. Gleichzeitig führt das Schneidrad durch seine hin- und hergehende Stoßbewegung die Schnittbewegung aus. Bei Geradverzahnungen verläuft die Stoßbewegung in Achsrichtung des Werkstücks. Bei Schrägverzahnungen führt das schrägverzahnte Schneidrad eine den zu erzeugenden Schrägungswinkel ß entsprechende schraubenförmige Schnittbewegung aus. Das Ergebnis ist ein Gerad- oder Schrägstirnrad, dessen Flanken nach hinten verjüngt sind. Dadurch entsteht der für die Verspanung erforderliche Freiwinkel. Ein solches Wälzstoßen findet bei Werkstücken für gerade und schräge Innen- und Außenverzahnung Anwendung. Auch ein sehr kleiner Auslauf stellt sich als Vorteil ein, wobei jedoch ein Leerhub vorliegt. Für linke und rechte Zahnschrägen müssen andere Stößelfügungskurven und Werkzeuge verwendet werden. Dies ist besonders nachteilhaft. Mit dem alternativen Wälzhobeln, was ein Teilwälzverfahren ist, wird ferner keine Innenverzahnung herstellbar und der Nachteil eines Leerhubes hinzunehmen sein. Zwar kann auf ein einfaches, preiswertes Werkzeug, kleine Anschnitte und eine genaue Flankenform zugegriffen werden, doch gleichen diese Vorteile die Nachteile nicht ausreichend aus. Das zu verzahnende Werkstück wälzt sich bei diesem Verfahren an dem Schneidkamm, d. h. dem Hobelwerkzeug, ab. Die Schnittbewegung, also eine vertikale Bewegung, wird vom Werkzeug ausgeführt. Beim Rückhub wird der Schneidkamm abgehoben. Wenn ein Zahn fertig bearbeitet ist, wird das Werkstück um eine Zahnteilung gedreht. Das Werkzeug ist dabei eine Zahnstange, dessen Flanken nach hinten freigearbeitet sind. Diese werden als Schneidkamm bezeichnet.
Bei der Alternative des Formfräsens hat der Fräser das Profil der zu fräsen- den Zahnlücke. Der rotierende Fräser und das Werkstück werden zueinander in Richtung der Werkstückachse verschoben. Bei der Herstellung einer Geradverzahnung dreht sich das Werkstück nicht. Nur nach Fertigstellung einer Zahnlücke wird das werdende Zahnrad um eine Teilung weitergedreht. Bei Schrägverzahnungen führt das Werkstück eine kontinuierliche Drehbewe- gung aus, die dem Schrägungswinkel ß entspricht. Auch hier wird im Einzelteilverfahren geteilt. Das Formfräsen kann mit Fingerfräsern oder Scheiben- fräsern ausgeführt werden. Zwar können vorteilhafterweise, preiswerte und leicht abzurichtende Werkzeuge genutzt werden; für unterschiedliche Evolventenkrümmungen benötigt man jedoch unterschiedliche Rollbögen. Zum Erreichen einer Zahnflankenmodifikation bietet sich das sog. Wälzschleifen, bei dem das Evolventenprofil durch Abwälzen des Zahnrades in zwei tellerförmigen Schleifscheiben entsteht, an. Dabei kommen Schablonen zum Einsatz oder wird eine entsprechende Steuerung zum Einsatz gebracht. Ein topologischer Schliff erfolgt letztlich mit Hilfe des sog. O -Verfahrens oder aber des Niles- Verfahren.
Die Schleifscheiben sind bspw. in einem sog. 0 -Verfahren parallel angeordnet. Den Schleifvorschub in axialer Richtung führt das Werkstück aus. Es wird in axialer Richtung hin- und herbewegt. Die Teilung erfolgt am Ende des Vor- schubweges. In jedem Arbeitsgang werden gleichzeitig zwei Zahnflanken geführt. Die Spanzustellung wird durch das Zusammenrücken der Schleifscheiben erfolgt. Als Nachteil stellt sich auch hier das Vorhalten unterschiedlicher Rollbögen beim Werkzeug dar. Mit einem Profilschleifverfahren ist aus heutiger Sicht kein topologischer
Schliff möglich. Mit einem Wälzschleifverfahren ist dies allerdings möglich, vorausgesetzt es lässt sich ein Punktkontakt oder nahezu Punktkontakt zwischen Werkstück und Werkzeug herstellen. Allerdings ist mit dem kontinuierlichen Wälzschleifen das Erreichen des topo- logischen Schliffs schwierig, da sich mehrere Zähne der Schleifschnecke mit mehreren Zähnen des Werkstücks in Eingriff befinden. Mit dem alfa - Verfahren ist der topologische Schliff theoretisch gar nicht möglich, da kein Punktkontakt besteht. Bei dem 0°-Verfahren und/oder dem Niles-Verfahren (Teilwälzschleifen mit Kegelscheibe) kann ein (nahezu) Punktkontakt abgebildet werden und somit ein topologisches Schleifverfahren umgesetzt werden.
Der Umsetzung eines topologischen Schliffs ist bisher das Vorhandensein einer komplizierten Steuerung gemeinsam. Auch liegen während der Bearbei- tung mehrere bewegliche Achsen vor. Je mehr Achsen sich jedoch bewegen, desto höher ist die Fehleranfälligkeit.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Zahnflan- kenmodifikation mit einfachen Mitteln zu erreichen.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , eine Werkzeugmaschine gemäß Anspruch 8 und ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 9 erreicht.
So wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die einhüllende Ebene zu einer Eingriffsebene orthogonal ausgerichtet ist, so das während des ersten Hubs eine Bearbeitungsspur durch das bearbeitende Einwirken des Werkzeugs auf das Werkstück exakt entlang einer ersten Berührlinie für eine erste entspre- chende Wälzstellung geschaffen wird, wobei die erste Berührlinie vorzugsweise gleichzeitig eine der ersten Berührlinie entsprechende zweite Berührlinie zwischen dem Werkstück und einem beliebigen Wälzpartner gleichen Schrägungswinkels ß bildet, wobei ferner die Zahnflankenmodifikation durch eine Zustellung um den Wert zu des Werkzeugs in Normalrichtung des Werkzeugs und/oder Werkstücks entlang der ersten Berührlinie geschaffen wird und das Werkstück während des einzelnen Hubes keine Wälzbewegung ausführt.
Auf diese Weise wird entlang der ersten Berührlinie ein größerer oder kleine- rer Materialabtrag am Werkstück hervorgerufen und die Zahnflankenmodifikation für eine erste Stellung zwischen Werkstück und einem beliebigen Wälzpartner gleichen Schrägungswinkels erreicht. Die Umsetzung ist äußerst einfach und lässt hohe Genauigkeitswerte zu. Diese verblüffend einfache Lösung hat somit überraschenderweise die Aufgabe gelöst.
Die Aufgabe wird auch durch eine Werkzeugmaschine gelöst, die so eingerichtet ist, dass sie das Verfahren durchführt. Auch ein computerlesbares Medium aufweisend Instruktionen, die, wenn durch einen Prozessor ausgeführt, zum Steuern oder Regeln einer Werkzeugmaschine gemäß dieses Verfah- rens führen, löst diese Aufgabe. Mittels eines überschaubaren Aufwandes und einfacher Kinematik wird eine periodische Zahnflankenmodifikation erreicht, um eine Geräuschminimierung bei Stirnradpaarungen zu erreichen. Bei kleinsten Amplituden ist das Verfahren lediglich von der Genauigkeit der eingesetzten Werkzeugmaschine be- schränkt.
Ein solches Verfahren erzeugt periodische Zahnflankenmodifikationen wesentlich schneller, genauer und reproduzierbarer als bestehende Verfahren. Es ist auch mit deutlich geringerem programmier- und steuerungstechni- schem Aufwand im Vergleich zum topologischen Schleifen umsetzbar, da es nicht einen Punktkontakt, sondern eine einhüllende Ebene zugrundegelegt. Anders als beim topologischen Schleifen kann dieses Verfahren anhand des kontinuierlichen Wälzschleifens und des a°-Verfahrens umgesetzt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn während eines einzelnen Hubes der Wert Zu unverändert bleibt. So ist entlang der gesamten Berührlinie derselbe Modifikati- onswert erreichbar, was zu einer etwas höheren oder niedrigeren ersten
Berührlinie, verglichen mit einer zweiten neben der ersten Berührlinie angeordneten Berührlinie, führt. Natürlich ist es möglich, dass sich auch entlang der ersten Berührlinie oder den nachfolgenden Berührlinien der Wert Zu verändert.
Wenn ein zweiter Hub nach Fertigstellung der ersten Zahnflankenmodifikation durch den ersten Hub exakt auf der ersten Berührlinie, exakt auf einer dritten Berührlinie zur Erstellung einer zweiten Zahnflankenmodifikation durchgeführt wird, wobei die dritte Berührlinie einer vierten Berührlinie zwischen dem Werkstück und einem beliebigen Wälzpartner gleichen Schrägungswinkels ß in einer zweiten diskreten Wälzstellung entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, nachfolgend die gesamte Zahnflankenbreite zu bearbeiten.
Es ist von Vorteil, wenn das Werkstück gerad- oder schrägverzahnt ausge- formt ist. Auf diese Weise lassen sich besonders gute Wirkungsgrade erreichen. Auf herkömmliche kostengünstige Werkzeugmaschinen lässt sich zurückgreifen, wenn ein spanendes Verfahren eingesetzt wird.
Besonders exakte Verfahren bedienen sich geometrisch definierter oder Undefinierter Werkzeuge, was bei deren Einsatz von Vorteil ist.
Um eine besonders gute Qualität zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn eine oder mehrere Kegelscheiben und/oder eine oder mehrere Schleifschnecken und/oder eine oder mehrere Tellerscheiben zum Einsatz kommt/kommen.
Ferner ist es von Vorteil, wenn das Werkstück innen- oder außenverzahnt ausgeformt wird.
Nachstehend wird die Erfindung mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, wobei die einzige Figur, nämlich die Fig. 1 eine Eingriffssituation zwischen einer Zahnflanke eines Zahnes eines Werkstücks und einer Werkzeugeinhüllenden für eine einzelne diskrete Eingriffsstellung, d. h. Wälzstellung, darstellt. Die Werkzeugeinhüllende ist eine Ebene in der Fig. 1.
Um sich die Wirkungsweise des Verfahrens am einfachsten bildhaft vorzustellen, bietet sich an, von einem Werkzeug mit einem Profil ähnlich oder gleich dem Normprofil nach DIN 3972 auszugehen, also einem Werkzeug mit geradlinigen Flanken und einem Neigungswinkel der Flanken gleich dem Normaleingriffswinkel a.
Wird dieses Werkzeug in einer beliebigen Eingriffsstellung in Normaleingriff mit einer Flanke eines Zahnes 1 gebracht und in Breitenrichtung Zb entlang einer um einen Schrägungswinkel ß zu einer Mittenachse 2 eines als Zahnrad ausgebildeten Werkstücks 3 gebracht und in Zahnbreitenrichtung Zt gedreht sowie in einer orthogonal zum Normprofil befindlichen Ebene liegenden Achse linear verschoben, so entsteht eine einhüllende Ebene 4 der Werkzeugflanke.
Während dieses Hubes bewegt sich der Berührpunkt zwischen dem Werkzeug und der Zahnradflanke exakt entlang einer Berührlinie 5. Dass diese erste Berührlinie 5 auch eine zweite Berührlinie zwischen der dargestellten Zahnflanke und der Zahnflanke eines beliebigen Partners gleichen Schrä- gungswinkels ß ist, ist einsichtig. Der Sachverhalt ist auch durch eine den Grundkreiszylinder tangierende Eingriffsebene 6 in Fig. 1 , in der die erste Berührlinie 5 liegt, verdeutlicht. Somit kann unter Zuhilfenahme eines geeigneten Werkzeugs, das eine einhüllende Ebene in der Ebene 4 bildet, bei gegebener Wälzstellung durch eine einfache, relative Linearbewegung der resultierende Hub zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück 3 genau eine einzige Berührlinie, hier die erste Berührlinie 5, bearbeitet werden. Dadurch liegt die Bearbeitungsspur exakt auf der ersten Berührlinie 5.
Der Betrag der Zahnflankenmodifikation, also die erreichte Korrektur, für diese erste Berührlinie 5 kann durch die Zustellung in Normalrichtung zwischen Werkzeug und Werkstück 3 bestimmt werden. Auf diese Art und Weise können nach und nach durch Verdrehen des Werkstücks 3 zwischen den Hüben die benachbarten Berührlinien, also als nächstes die dritte Berührlinie, in jeder Wälzstellung einzeln bearbeitet werden. Zu beachten ist dabei, dass die Form der Zahnflankenmodifikation in Profilrichtung unter Umständen nicht exakt, sondern als Polygonzug wiedergegeben wird, so dass die Genauigkeit des Verfahrens von der Anzahl der diskreten bearbeiteten Wälzstellungen abhängt. Bei einem Schnitt entlang der Mittelachse 2 oder der Zahnbreitenrichtung Zb, zeigt sich auf der Oberfläche der Zahnflanke ein Polygonzug.
Das hier beschriebene Verfahren ist besonders günstig über alle Wälzverfahren umzusetzen, wobei der Genauigkeit halber die Hartfeinverfahren besser dazu geeignet sind. Besonders einfach kann das Verfahren durch das Teilwälzschleifen mit Kegelscheibe, das Teilwälzschleifen mit Tellerscheibe im a°-Verfahren und das Wälzschleifen mit einer Schleif Schnecke eingesetzt werden. Beim Wälzschleifen mit einer Schleifschnecke ist hierbei zu bemerken, dass abhängig von der Werkstück- und Werkzeuggeometrie auch mehrere Zähne 1 des Werkstücks 3 gleichzeitig bearbeitet werden können, so dass die periodischen Zahnflankenmodifikationen teilungsperiodisch sind. Bezugszeichenliste 1 Zahn
2 Mittenachse
3 Werkstück
4 Einhüllende Ebene
5 Berührlinie
6 Eingriffsebene
Zu Zustellwert
zb Zahnbreitenrichtung
rb Grundkreisradius
ß Schrägungswinkel

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Fertigung periodischer Zahnflankenmodifikationen, wobei ein Werkzeug bei einem relativ zu einer Zahnflanke eines Zahnes (1 ) eines Werkstücks (3) ausgeführten ersten Hubs entlang einer um einen Schrägungswinkel ß zu einer Mittenachse (2) des Werkstücks (3) gedrehten Achse, die eine einhüllende Ebene (4) erzeugt, wobei die einhüllende Ebene (4) zu einer Eingriffsebene (6) orthogonal ausgerichtet ist, so dass während des ersten Hubs eine Bearbeitungsspur durch das bearbeitende Einwirken des Werkzeugs auf das Werkstück (3) exakt entlang einer ersten Berührlinie (5) für eine erste entsprechende Wälzstellung geschaffen wird, wobei ferner die Zahnflankenmodifikation durch eine Zustellung um den Wert (Zu) des Werkzeugs in Normalrichtung des Werkzeugs und Werkstücks (3) entlang der ersten Berührlinie (5) geschaffen wird und das Werkstück (3) während des einzelnen Hubes keine Wälzbewegung ausführt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während eines einzelnen Hubes der Wert (Zu) unverändert bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Hub nach Fertigstellung der ersten Zahnflankenmodifikation durch den ersten Hub exakt auf der ersten Berührlinie (5), exakt auf einer dritten Berührlinie zur Erstellung einer zweiten Zahnflankenmodifikation durchgeführt wird, wobei die dritte Berührlinie einer vierten Berührlinie zwischen dem Werkstück und einem beliebigen Wälzpartner gleichen Schrägungswinkels (ß) in einer zweiten diskreten Wälzstellung entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) gerad- oder schrägverzahnt ausgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein spanendes Verfahren eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Kegelscheiben und/oder eine oder mehrere Schleifschnecken und/oder eine oder mehrere Tellerscheiben zum Einsatz kommt/kommen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Berührlinie (5) gleichzeitig eine der ersten Berührlinie (5) entsprechende zweite Berührlinie zwischen dem Werkstück (3) und einem beliebigen Wälzpartner gleichen Schrägungswinkels (ß) bildet.
8. Werkzeugmaschine, die so eingerichtet ist, dass sie das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
9. Computerlesbares Medium aufweisend Instruktionen, die, wenn durch einen Prozessor ausgeführt, zum Steuern oder Regeln einer Werkzeug- machine gemäß des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 führen.
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