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Eine der wichtigsten Anforderungen, die nach moderner Anschauung an Zahnräder im allgemeinen gestellt werden, ist, dass sie generiert, d. h. gemäss dem sogenannten Wälz- prinzip hergestellt sein sollen, was in bezug auf zylindrische Zahnräder, sogenannte Stirn- räder, durch Abrollen eines Zylinders auf einer geraden Erzeugungszahnstange und in bezug auf Kegelräder durch Abrollen eines Kegels auf einem sogenannten Erzeugungsrad gedacht werden kann.
Gegenüber Zahnrädern, welche z. B. durch Fräsen mittels eines Profilfräsers oder gemäss irgendeinem anderen ähnlichen Ausformverfahren hergestellt sind, bieten Zahnräder, die nach dem Wälzprinzip hergestellt sind, bekanntlich erhebliche Vorteile, bestehend unter anderem teils in einer einfacheren und gleichzeitig genaueren Herstellung und teils in einem vollkommeneren Zahneingriff der mit einander zusammenarbeitenden Räder.
Bei bekannten Zahnrädern mit bogenförmigen Zähnen haben die Schnittlinien der Zahn- seiten mit dem Teilzylinder bzw. dem Teilkegel, in einer Ebene entwickelt, gewöhnlich die
Form von Kreisbögen, welche ein Stück entsprechend der halben Teilung gegeneinander versetzt sind.
Da nun die Halbmesser dieser Kreisbögen aus praktischen Gründen gleich gross gewählt werden müssen, kann eine Zahnlücke nicht in einem Arbeitsvorgang durch ein und dasselbe Werkzeug ausgeformt werden, sondern müssen die eine Zahnlücke begrenzenden Zahnseiten je für sich durch zwei verschiedene Werkzeuge ausgeformt werden. Die Herstellung solcher Zahnräder geschieht auch bekanntlich derart, dass ein Schneidwerkzeug mit einem
Profil entsprechend dem halben Zahnprofil einer Erzeugungszahnstange oder eines Erzeugungsrades gemäss dem Wälzprinzip eine Zahnseite bis auf die volle Tiefe der herzustellenden Zahnlücken ausformt. Es wird dann durch geeignete Einstellvorrichtungen ein Umstellen des Radwerkstückes und des Werkzeuges vorgenommen, wonach die entsprechende Zahnseite der nächsten Zahnlücke in ähnlicher Weise ausgeformt wird.
Nachdem auf diese Weise alle an derselben Seite der Zahnlücken gelegene Zahnseiten ausgeformt sind, wird das Schneidwerkzeug durch ein anderes ersetzt, dessen Profil das umgekehrte Bild des Profiles des ersterwähnten Werkzeuges aufweist und welches Werkzeug in oben angegebener Weise die gegenüberstehenden Zahnseiten der einzelnen Zahnlücken ausformt. Dieser Vorgang ist aber zeitraubend und kostspielig und ausserdem werden durch die notwendigen Einstell-und Indexvorrichtungen die zur Herstellung erforderlichen Maschinen kompliziert und teuer.
Ausserdem bedingt das Ausformen der Zahnlücken bis auf die volle Tiefe in einem Arbeitsvorgang örtliche Erwärmungen des Zahnradwerkstückes, welche der endgültigen Form des Zahnrades nachteilig sein können.
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und hat den Zweck, die Herstellung solcher Räder zu vereinfachen und die Kosten ihrer Herstellung zu vermindern, indem das Ausformen sämtlicher Zahnlücken in einem einzigen ununterbrochenen Arbeitsvorgang durch ein und dasselbe Schneidwerkzeug erfolgt, welches alle Zahnseiten kontinuierlich bearbeitet. Ausserdem erfolgt das Ausformen der Zahnlücken bis auf die volle Tiefe derselben nicht in ein und demselben Schneidvorgang, sondern die
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sozusagen in das Radwerkstück einzuschrauben, bis die volle Tiefe der Zahnlücken errcicht worden ist.
Hiedurch werden örtlich Erwärmungen des Radwerkstückes und daraus betvorgerufene Formänderungen völlig vermieden.
Diese Vorteile werden gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Schnittlinien der Zahnseiten mit dem Teilzylinder bzw. dem Teilkegel. in einer Ebene entwickelt. kongruente Teile von gleiehlaufenden periodischen. zweckmässig zyklischen Kureven bilden.
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verzahnungoderdieOktoidenverzahungist.
Die Erfindung wird in den Zeichnungen veranschaulicht. Fig. i zeigt schematisch einen Schnitt längs der Teilehene einer Erzeugungszahnstange mit der Einndung gemäss
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und 28 zeigen schematisch Schnitte längs der Teilebene von zwei verschiedenen Erzougungsrädern für Kegelräder. Fig. 29 ist eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt eines Kegelrades gemäss d. er Erfindung, Fig. 30 eine Oberansicht desselben.
In Fig. i bezeichnet K, L, M, N die Teilebene der Erzeugungszahnstange und es ist
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Richtung des Pfeiles p rollen zu lassen. E : n Punkt in der Entfernung R vom Mittdpunkt des erwähnten Rollkreises. z. B. der Punkt E. beschreibt dann eine verlängerte Zyktoide Z. von der die Linie Z'auf der Teilehene K, L, M, N einen Teil bildet. Wird nun der Kreis
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ist es k) ar. dass der gegenseitige Abstand der Bögen oder die Teilung teils von der Anzahl der Punkte A. B. C usw. des Kreises mit dem Halbmesser R und teils von dem Halbmesser r des Rollkresises abhänalz ist.
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dargestellt ist. an die Punkte A, B, C usw.
Schneidezähne S eingesetzt. welche derart angebracht werden, dass jeder zweite Zahn (an A, C, E usw.) die konvexe Seite und joder
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sich um eine feste Ach, e dreht, während die Zahnstange in der Richtung des Pfeiles P mit einer Geschwindigkeit verschoben wird, die der des Mittelpunktes des im vorigen Faile auf der Linie J-y rollenden Kreises entspricht. Es ist zu beachten, dass hiebei die Zahnstange nimmer so weit rechts verschoben werden darf. dass sie mit den in der Figur rechtsliegenden Teilen des Schneidwerkzeuges in Berührung gelangt, weil ja hiedurch ein Zerschneiden der Zähne verursacht wurde.
Wird dagegen der in der Figur rechtsliegende Te ; 1 des S ('hneid- werkzeuges statt des linken Teiles verwendet, so würde eine zur gezeigten Zahnstange komplementäreZahnstangeerha'tenwerden.
In den Fig. 2 bis 23 ist die Herstellung von Stirnrädern mit Zihnen gemäss der Erfindurg schematisch dargestellt. Das Schneidwerkzeug W ist hier mit acht Paaren v < n Schneidezähnen S versehen, von denen der Deutlichkeit halber in den Fig. 2, 4, 6,8. 10, II, I2, I4, I6, I8, 20 und 21 nur ein Zahn jedes Paares gezeigt ist, und zwar die zum Ausformen der konkaven Seiten der Zähne, während die zum Ausformen der konvexe Seiten der Zähne bestimmten komplementären Schneidezähne in den Fig. 22 und 23 gezeigt sind.
Tatsächlich besitzt also das Schneidwerkzeug bei der gezeigten Ausführungsform sechzehn Schneidezähne S (Fig. 24 und 25), von denen jeder ein Profil entsprechend dem halben Zahnprofil der Erzeugungszahnstange besitzt und so angebracht ist, dass sich die Schneidekanten in der Teilebene auf einer und derselben Kreislinie befinden, d. h. denselben
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werkzeuges H eine solche sein, dass die erzeugten Zahnseiten eine derartige Bogenform erhalten, dass die Schnittlinien dieser Zahnseiten mit dem Teilzylinder, in einer Ebene entwickelt, kongruente Teile gleichlaufender, im vorliegenden Falle verlängerter Zykloiden bilden, und dass das Zahnprc, fil gemäss dem Wälxprinzip erzeugt wird.
Zur Erläuterung
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Fig. 2 und 3, bei welchem jeder Schneidezahn S einen halben Zahn der ged chten Erzeugungsstange T repräsentiert, dreht sich mit gleichmässiger Geschwindigkeit um die feste Achse x-A : in der Richtung des Pfeiles p und versetzt hierbei (wie in Fig. 2) die Zahnstange T in eine entsprechende Schubbewegung in der Richtung des Pfeiles P. Wird anfangs die Drehachse y des Radwetkstückes H fest gedacht, so wird das Radwerkstück, welches mit Zahnstange T im Eingriff gedacht ist, in eine Drehbewegung in der Krhtung des Pfeiles 0, "e,'setzt, wobei der Schneidezahn bei I (Fig.
3) auf der Mantelifläche des Rad- werkstückes einen bogenförmigen Schnitt ausformt, welcher, in einer Ebene entwickelt, dieselbe Form wie der entsprechende Teil des Zahnes der Erzeugungszahnstange hat, vom dem, wie erwähnt, der fragliche Schneidezahn einen Teil bildet. Beim wirklichen Arbeitsvorgang wird nun die Achse y des Radwerkstückes nicht feststehen, sondern mit gleichförmiger, übrigens aber willkürlicher Geschwindigkeit gegen das Schneidwerkzeug verschoben, welche Bewegung, da das Radwerkstück im Eingriff mit du Zahnstange T gedacht ist, in
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sprechendes Stück gedreht, so dass der Schneidezahn heu 77 beginnt die nächste Zahnlücke hei 2 auszuformen.
Weil aber, wie erwähnt, das Radwerkstück nun näher dem Schneidwerkzeug gerollt ist, so wird der SChneidezahn bei H etwas tiefer in das Radwerkstück schneiden als der Schneidezahn bei 1. In derselben Weise wird der Schneidezahn bei III (Fig. 5) tiefer schneiden als der Schneidezahn bei II usw., bis das Rad ganz fertig geschnitten ist. In den Fig. 6 und 8 ist somit gezeigt, wie der Schneidezahn bei V (Fig. 7) bzw. bei VII (Fig. 9) tiefer in das Radwerkstück eingedrungen ist, als sämtliche
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zahn hei 7 (vgl. Fig. jg) zum letzten Mal in Eingriff mit dem Radwerkstück bei 1 ist, d. h. das Radwerkstück ganz über das Schneidwerkzeug gerollt ist.
In den Fig. 22 und 23 wird in ähnlicher Weise das Ausformen der gegenüberliegenden Zahnseiten gezeigt, wobei die Komplementärzähne der Paare verwendet werden.
Das Werkzeug muss mit einer geraden Anzahl von Schneidezähnen S versehen sein und die Schneidekanten der erwähnten Zähne müssen in der Teilebene v-v (Fig. 24) auf ein und demselben Kreis gleichmässig verteilt liegen. Das Profil der Schneidezähne entspricht dem halben Profil des Zahnes der Erzeugungsxahnstange und hat bezüglich der schneidenden Teile die Form eines abgestumpften Keiles mit geraden Kanten. Der Durchmesser des
Schneidwerkzeuges muss so gross gewählt werden, dass das erzeugte Zahnrad nach dem Abrollen nicht mit dem in Fig. 23 rechten Teil des Werkzeuges in Berührung kommt.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, ist die Anzahl der Schneidezähne von der Anzahl der Zähne des herzustellenden Zahnrades unabhängig und es ist auch möglich, durch ein und dasselbe Schneidwerkzeug Räder verschiedener Durchmesser herzustellen.
Aus Fig. i geht ferner ohne weiteres hervor, dass für ein und dasselbe Werkzeug die Grösse der Teilung t nur von dem Halbmesser r des Rollkreises abhängig und zu diesem proportional ist. Hieraus folgt, dass mittels ein und desselben Werkzeuges theoretisch Räder irgendwelcher Teilung hergestellt werden können.
Fig. 26 ist eine Perspektivansicht eines Stirnrades U mit bogenförmigen Zähnen gemäss der Erfindung.. In Fig. 27 ist ein Teil eines Erzeugungsrades für Kegelräder gemäss der Erfindung schematisch dargestellt. Die erwähnte Figur unterscheldet sich von der F. g. I hauptsächlich dadurch, dass die Schnittlinien der'I'eilel) ene K L M N mit den Zahnseiten hier Teile verlängerter Hypozykloiden bilden. Fig. 28 stellt ein ähnliches Erzeugungsrad für Kegelräder dar, hei welchem die erwähnten Schnittlinlen Teile verlängerter Epizykloiden bilden,
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Erzeugungsgrad in der Richtung zum Schneidwerkzeug rollt.
Fig. sf) ist eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt und Fig. 30 eine Oberansicht
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One of the most important requirements which, according to modern beliefs, are made of gears in general is that they generate, i. H. should be produced according to the so-called rolling principle, which can be thought of with regard to cylindrical gears, so-called spur gears, by rolling a cylinder on a straight generating rack and, with regard to bevel gears, by rolling a cone on a so-called generating gear.
Compared to gears, which z. B. are made by milling using a profile cutter or according to any other similar shaping process, gears that are made according to the rolling principle, as is known, offer considerable advantages, including partly in a simpler and at the same time more precise production and partly in a more perfect meshing with each other cooperating wheels.
In known gears with curved teeth, the lines of intersection of the tooth sides with the partial cylinder or partial cone have developed in one plane, usually the
Shape of circular arcs, which are offset from one another a bit corresponding to half the division.
Since the radius of these circular arcs must be chosen to be the same size for practical reasons, a tooth gap cannot be formed in one operation using one and the same tool, but the tooth sides delimiting a tooth gap must be formed separately using two different tools. The production of such gears is known to be done in such a way that a cutting tool with a
Profile corresponding to half the tooth profile of a generating rack or a generating wheel according to the rolling principle, one tooth side is formed to the full depth of the tooth gaps to be produced. The wheel workpiece and the tool are then adjusted using suitable adjustment devices, after which the corresponding tooth side of the next tooth gap is shaped in a similar manner.
After all the tooth sides located on the same side of the tooth gaps have been formed in this way, the cutting tool is replaced by another whose profile has the reverse image of the profile of the first-mentioned tool and which tool forms the opposing tooth sides of the individual tooth gaps in the manner specified above. However, this process is time-consuming and costly and, in addition, the necessary setting and indexing devices make the machines required for production complicated and expensive.
In addition, the shaping of the tooth gaps to the full depth in one operation causes local heating of the gear workpiece, which can be detrimental to the final shape of the gear.
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and has the purpose of simplifying the manufacture of such wheels and reducing the cost of their manufacture by the shaping of all tooth gaps in a single uninterrupted operation by one and the same cutting tool which processes all tooth sides continuously. In addition, the shaping of the tooth gaps to the full depth of the same is not done in one and the same cutting process, but the
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To screw into the wheel workpiece, so to speak, until the full depth of the tooth gaps has been achieved.
As a result, local heating of the wheel workpiece and the resulting changes in shape are completely avoided.
These advantages are achieved according to the invention in that the lines of intersection of the tooth sides with the partial cylinder or the partial cone. developed in one plane. congruent parts of smooth running periodic. suitably form cyclical curves.
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toothing or the octoid toothing is.
The invention is illustrated in the drawings. Fig. I shows schematically a section along the part line of a generating rack with the opening according to
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FIGS. 28 and 28 schematically show sections along the partial plane of two different ore gears for bevel gears. 29 is a side view, in partial section, of a bevel gear according to d. he invention, Fig. 30 is a top view of the same.
In Fig. I, K, L, M, N denote the partial plane of the generating rack and it is
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Scroll in the direction of arrow p. E: n point at the distance R from the midpoint of the aforementioned rolling circle. z. B. the point E. then describes an elongated cyctoid Z. of which the line Z 'on the part line K, L, M, N forms a part. Now becomes the circle
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is it k) ar. that the mutual distance between the arcs or the division depends partly on the number of points A. B. C etc. of the circle with the radius R and partly on the radius r of the rolling circle.
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is shown. to points A, B, C etc.
Incisors S inserted. which are attached in such a way that every second tooth (at A, C, E etc.) has the convex side and joder
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rotates about a fixed axis, while the rack is displaced in the direction of arrow P at a speed equal to that of the center of the circle rolling on line J-y in the previous case. It should be noted that the rack must never be moved that far to the right. that it comes into contact with the parts of the cutting tool on the right in the figure, because this caused the teeth to be cut.
If, on the other hand, the Te; 1 of the cutting tool is used instead of the left part, a rack complementary to the rack shown would be obtained.
The manufacture of spur gears with teeth according to the invention is shown schematically in FIGS. The cutting tool W is provided here with eight pairs of v <n cutting teeth S, of which for the sake of clarity in FIGS. 2, 4, 6, 8. 10, II, I2, I4, I6, I8, 20 and 21 only one tooth of each pair is shown, namely those for shaping the concave sides of the teeth, while the complementary incisors intended for shaping the convex sides of the teeth in Figs. 22 and 23 are shown.
In fact, in the embodiment shown, the cutting tool has sixteen cutting teeth S (FIGS. 24 and 25), each of which has a profile corresponding to half the tooth profile of the generating rack and is attached so that the cutting edges in the partial plane are on one and the same circular line , d. H. same
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tool H must be such that the tooth sides generated have such an arch shape that the intersection lines of these tooth sides with the partial cylinder, developed in one plane, form congruent parts of parallel, in the present case elongated cycloids, and that the tooth prc, fil generated according to the Waelx principle becomes.
In order to explain
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Fig. 2 and 3, in which each cutting tooth S represents half a tooth of the real generation rod T, rotates at a constant speed around the fixed axis xA: in the direction of the arrow p and displaces the rack (as in Fig. 2) T into a corresponding pushing movement in the direction of the arrow P. If the axis of rotation y of the wheel workpiece H is initially thought to be fixed, the wheel workpiece, which is intended to be in engagement with the rack T, is turned into a rotational movement in the direction of the arrow 0, "e, 'with the incisor at I (Fig.
3) Forms an arcuate cut on the outer surface of the wheel workpiece, which, developed in one plane, has the same shape as the corresponding part of the tooth of the generating rack, of which, as mentioned, the incisor in question forms a part. During the actual work process, the axis y of the wheel workpiece will not be fixed, but will be shifted towards the cutting tool at a constant, but incidentally arbitrary speed, which movement, since the wheel workpiece is intended to be in engagement with the rack T.
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speaking piece rotated so that the incisor hay 77 begins to form the next tooth gap at 2.
But because, as mentioned, the wheel workpiece has now rolled closer to the cutting tool, the cutting tooth at H will cut a little deeper into the wheel workpiece than the cutting tooth at 1. In the same way, the cutting tooth at III (Fig. 5) will cut deeper than the Incisor at II etc. until the wheel is completely cut. 6 and 8 thus show how the cutting tooth at V (FIG. 7) or at VII (FIG. 9) has penetrated deeper into the wheel workpiece than all of them
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tooth hot 7 (cf. Fig. jg) is in engagement with the wheel workpiece at 1 for the last time, i.e. H. the wheel workpiece is rolled all the way over the cutting tool.
In FIGS. 22 and 23, the shaping of the opposite tooth sides is shown in a similar manner, the complementary teeth of the pairs being used.
The tool must have an even number of cutting teeth S and the cutting edges of the teeth mentioned must be evenly distributed on the same circle in the partial plane v-v (Fig. 24). The profile of the incisors corresponds to half the profile of the tooth of the generating rack and, with respect to the cutting parts, has the shape of a truncated wedge with straight edges. The diameter of the
The cutting tool must be selected so large that the generated gear does not come into contact with the part of the tool on the right in FIG. 23 after it has been unrolled.
As can be seen from the foregoing, the number of cutting teeth is independent of the number of teeth of the toothed wheel to be produced, and it is also possible to produce wheels of different diameters with one and the same cutting tool.
From FIG. I it is also readily apparent that for one and the same tool the size of the division t is only dependent on the radius r of the rolling circle and is proportional to it. It follows from this that wheels of any pitch can theoretically be produced using one and the same tool.
FIG. 26 is a perspective view of a spur gear U with arcuate teeth according to the invention. In FIG. 27 a part of a generating wheel for bevel gears according to the invention is shown schematically. The figure mentioned differs from the F. g. I mainly because the lines of intersection of the K L M N with the tooth sides form parts of elongated hypocycloids here. Fig. 28 shows a similar generating wheel for bevel gears, in which the mentioned cutting lines form parts of elongated epicycloids,
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Generation rate rolls in the direction of the cutting tool.
Fig. Sf) is a side view with partial section and Fig. 30 is a top view
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