Verfahren und Maschine zur Herstellung von Kegelrädern mit nach zyklischen Kurven gekrümmten Zahnflankenlängslinien Kegelräder mit. nach zyklischen Kurven gekrümmten Zahnflankenlängslinien werden in einem kontinuierlichen Wälzverfahren mit telseines Messerkopfes verzahnt. Die- Schneid zähne des sieh um seine Achse drehenden Mes serkopfes durchlaufen eine zyklische Bahn in der Teilebene dies sieh ebenfalls um seine Achse drehend zu denkenden ideellen Erzeugungs planrades, wobei in bekannter Weise das Dreh zahlverhältnis zwischen Messerkopf und Plan rad dem Verhältnis der Planradzähnezahl zur Gangzahl des Messerkopfes entspricht.
Die Schneidkanten der Zähne des Messerkopfes laufen dabei den Flanken der Zähne dieses ideellen Werkzeugplanrades entlang, im Ein griff mit welchem das zu verzahnende Kegel. rad in bekannter Weise abgewälzt wird. Unter der Clan ,-zahl des Messerkopfes ist. in üblicher Weise die Anzahl der Schneidzähne bzw. der Gruppen von Schneidzähnen zu verstehen, die jeweils den Flanken des Bleiehen Planrad zahnes entlanglaufen.
Für die Verzahnung wird nur eine Teil strecke der Schneidmesserbahnen, das heisst nur das innerhalb der Radbreite Tiegende Stück der zyklischen Kurve benutzt, und zwar für die Erzeugung des Rades das bezüglich der Planradachse rechts-(links-), für die Erzeu gung des Kitzels das links-(rechts-) spiralige Stück. Da das Verfahren an sieh bekannt ist., bedarf es nach dieser grundsätzlichen Einfüh rung keiner weiteren Erläuterung.
Der Unterschied des erfindungsgemässen Verfahrens von diesem bekannten Verfahren liegt darin., dass die hohlen und die erhabenen Flanken der Zähne der zu verzahnenden Rä der je durch Schneidkanten erzeugt werden, deren Flugkreisradien verschieden gross sind, wobei die Drehachsen der Schneidkanten für die hohlen und für die erhabenen Flanken in ihrer relativen Lage zum Mittelpunkt des Er zeugungsplanrades so einstellbar sind,
dass ein gewünschtes Tragbild am mittels des Messer- kopfes erzeugten Rad -und Gegenrad erhalten wird.
Bei der erfindungsgemässen Maschine zur Ausübung des Verfahrens, mit auf ihrer Planscheibe zur Einstellung des Abstandes seiner Achse zur Drehachse der Planscheibe verstellbarem Messerkopf weist dieser von einem gemeinsamen Grundkörper getragen einen Teil mit Messern zum Schneiden der bohlen:
und einen Teil mit Messern zurr Schneiden der erhabenen Zahnflanken auf und ist so ausgebildet, dass die Drehachsen der beiden Messerkopfteile gegeneinander versetzt sind, wobei die Messer beider Gruppen beim Schneiden nach Art einer Innenverzahnung ineinandergreifen,
und kann der gemeinsame Grundkörper auf der Planscheibe der Ma schine zur Einstellung der gegenseitigen Lage der Drehachsen bezüglich der Drehachse der Planscheibe nach einer Winkelteilung verdreht werden. Ein Messerkopf mit dieser Einstell- möglichkeit kann die Herstellung von Kegel- rädern mit nach zyklischen Kurven gekrümm ten Zahnflankenlängslinien mit einer begrenz
ten, sogenannten Balligen Zahnanlage ermög lichen.
Zweckmässig werden die Drehachsen der beiden Messerkopfteile mit den Schneidkanten zum Verzahnen, in der Planradteilebene be trachtet, auf eine Parallele zu einer Senk rechten eingestellt, die am mittleren Halb messer des Erzeugungsplanrades auf dessen Flankenlängslinien und damit zugleich auf den von den betreffenden Schneidkanten zu schneidenden Zahnflankenlängslinien errichtet ist. Ferner wird vorteilhaft der Messerkopf so eingestellt, dass sich die zyklischen Bahnen der Schnittpunkte der Messerschneiden mit der Planradteilebene in dem mittleren Teil der zu sehneidenden Zahnflankenlängslinien berühren.
Mit dieser Einstellung wird ein Tragbild im mittleren Flankenbereich erhal ten; zur Erzielung von Korrekturen am Trag- bild; kann von ihr abgewichen werden.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh- rungsbeispiele der Erfindung. In der Zeich nung bedeutet: Fig. 1 die schematische Darstellung eines beispielsweisen Arbeitsverfahrens, Fig. 2 eine Schnittzeichnung des mehrteili gen Messerkopfes einer Verzahnungsmaschine, Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 2, Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Messerkopfes und seines Trägers, Fig. 6 das Arbeitsprinzip zu Fig. 5, Fig.
7 eine Abänderung des Arbeitsprin- zipes von Fig. 6, Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Einstellung des Messerkopfes für einen. andern Modul.
Die Vorgänge, die für das Verständnis dies in Fig. 1 veranschaulichten Verfahrens zur Herstellung von Kegelrädern mit nach zykli schen Kurven gekrümmten Zahnflankenlängs linien wesentlich sind, spielen sich in der Teil ebene des durch die Bahnen der Schneiden der Messer des Messerkopfes verkörperten Erzen- gungsp'lianradies ab. Anstatt des letzteren be trachtet man der Anschaulichkeit halber bes ser ein mit dem Messerkopf geschnittenes wirk liches Planrad im Eingriff mit einem mit dem gleichen Messerkopf geschnittenen Gegenplan rad.
In Fig. 1 ist 1 ein Ausschnitt der Teil ebene dieses Planrades mit seinen Zähnen 2 und Zahnlücken 3. 4 ist ein Zahn des Gegen- planra.des, der in eine der Lücken 3 eingreift. An diesem Eingriff wird deutlich, dass die hohlen Flanken längs ihren auf der Bahn 5 verlaufenden Zahnlängslinien weniger stark gekrümmt sind als, die erhabenen Flanken längs ihren längs der Bahn 6 verlaufenden Zahnlängslinien. Den gleichen Krümmungs unterschied weisen die hohlen Lind erhabenen Flanken aller Zähne 2 und 4 auf.
Der Krüm mungsunterschied wird dadurch erreicht., dass die Messerschneiden für die hohlen Flanken einen grösseren Abstand von ihrer Dreha,ehse haben als die Messerschneiden für die erhabe nen Flanken. In Fig. 1 sind zur Erleichterung des Verständnisses die zyklischen Bahnen 5 und 6 der Schnittpunkte der Messerschneiden beider Messerarten mit der Planradteilebene zusammengelegt gedacht in dem Punkt 7. In Wirklichkeit schneidet weehselwveise ein Messer für die hohlen und erhabenen Flanken.
Der verwendete Messerkopf ist zweiteilig. Die Drehachse desjenigen Teils, das die Messer zum Schneiden der hohlen Flanken trägt, ist mit 8, diejenige des Teils mit den Messern für die erhabenen Flanken ist mit 9 bezeichnet. Wie Fig. 1 erkennen lässt, fallen die beiden Achsen nicht zusammen, sie sind gegenein ander versetzt.. Die Versetzung wurde in der Darstellung übertrieben gross gewählt, uni ihre Auswirkung deutlicher zu machen.. Die Kon struktion eines solchen Messerkopfes wird weiter unten noch erklärt.
Zur Erklärung der Arbeitsweise bedarf es nur noch der Bemer kung, da.ss beide Messerkopfteile mit ihren Achsen 8 und 9 in einem gemeinsamen Grund körper 31 gehalten werden. Dieser kann auf der sich für die Durchführung des Wälzvor- schubes um die Achse 0 drehenden Plan scheibe 11 radial so verschoben und fest- gestellt werden, dass die Drehachse 9 den vor geschriebenen Abstand Md von der Planschei benmitte 0 hat. 18 ist der Halbmesser der kreisförmigen Messerbahn -um die Achse 9.
Auf einem Kreis mit diesem Halbmesser sind in der Teilebene alle Schneidkanten (Punkt 7) angeordnet, welche die erhabenen Flanken schneiden. Ausserdem ist der Messerkopf grundkörper 31 um die Achse 9 schwenkbar.
eine Schwenkstellung isst an der Strichteilung <B>1</B> 12 ablesbar. Er wird so eingeschwenkt, dass die Verbindungslinie 8, 9 parallel verläuft zu der Geraden 13, die im Punkt 7 senkrecht zur hohlen und erhabenen Zahnflankenlängslinie errichtet ist. Das Mass Md, auf das die Dreh achse 9 einzustellen ist, ergibt sich als Summe der Halbmesser des Grundkreises 19 und des Rollkreises 15 der von den Schnittpunkten der Messerschneiden, für die erhabenen Flanken mit der Planradebene in dieser durchlaufenen verlängerten Epizykloide.
Der Radius des Rollkreises 15 verhält sich entsprechend den bekannten Regeln der Zykloidenentstehung zum Radius des Grundkreises 19 wie die Gang zahl des Messerkopfes zur Zähnezahl des Plan- rades,. Aus dem gegebenen mittleren Planrad, halbmesser 0-7, dem geforderten Spiralwinkel ss in bezug auf diesen Halbmesser und dem gegebenen Flugkreishalbmesser 18 der Schnei den für die erhabenen Flanken in der Plan radteilebene lässt sich unter Berücksichtigung des Radienverhältnisses der Einstellabstand 11d leicht rechnerisch oder zeichnerisch er mitteln.
Bezeichnet man mit y den Winkel bei 0 zwisehen dem Radius 0-20 des Zykloiden grundkreises 19, der mit rG, und dem Plan radhalbmesser 0-7, der mit rP bezeichnet sei, und mit e den Winkel bei 7 zwischen dem Halbmesser 18, der mit rM bezeichnet sei, und der Flankensenkrechten 13, dann gilt nach dem Sinussatz im Dreieck 0-20-7:
EMI0003.0025
und ebenso im Dreieck 20-9-7, in welchem noch der Radius 9-20 des Rollkreises 15 der Zykloide mit rR bezeichnet sei
EMI0003.0028
Durch Division der beiden Gleichungen durch einander ergibt sich nach einer kleinen Um stellung und unter Berücksichtigung des Ra- dienverhältnisses:
EMI0003.0036
(g = Gangzahl des Messerkopfes, zP = Zähne zahl des Planrades)
EMI0003.0039
Mit dem so bestimmten e ergibt sich dann aus dem Dreieck 0-9-7 nach dem Cosinus satz der gesuchte Einstellwert Md zu:
EMI0003.0042
Die Schneidkanten des Messers für die hohlen Flanken, in der Darstellung ebenfalls bei Punkt 7, kreisen mit dem Halbmesser 17 um B.
Wie oben erklärt, wurde die Drehachse 8 gegenüber 9 so eingestellt, dass die beiden Achsen auf einer Parallelen zur Flankensenk rechten 13 liegen. Es folgt daher aus Fig. 1, in der noch der Strahl, von 0 nach 8 gezogen ist, welcher die Normale 13 in Punkt 14 schneidet, nach dem Strahlensatz unmittelbar, dass sich die Strecke 8-1.4 zur Strecke 0-14 verhält, wie Strecke 9-20 zur Strecke 0-20, das heisst aber wie g : zP.
Da, in diesem Beispiel die Zahl der Messer für beide Messerkopfteile gleich. gross ist, haben beide Teile auch die gleichen. Drehzahlen, deren Verhältnis zur Drehzahl des Erzeugungsplanrades gleich dem der Messerkopfgangzahl zur Planradzähnezahl ist. Daraus folgt, dass 8-14 der Radius des Rollkreises 15' und 0-14 der Radius des Grundkreises 16 der verlängerten Epizykloide 5 ist, die die Flankenlinie der hohlen Planrad flanke in der Planradteilebene bildet.
Punkt 14 ist der Momentandrehpunkt im Augenblick der Erzeugung des Flankenpunktes 7 der hohlen Flanke und, da er auf der gemein samen Senkrechten mit dem Momentandreh- punkt 20 für die Erzeugung des Flanken- punktes 7 der erhabenen Flanke liegt, folgt, dass sieh die beiden Flankenlinien im Punkte 7 berühren und die Messer für die hohle und die erhabene Flanke beim Schneiden nach Art einer Innenverzahnung ineinandergreifen.
Oder mit andern Worten: Im Punkt 7 haben die hohlen und erhabenen Zahnlängslinien einen gleich grossen Spiralwinkel ss. Praktisch wird es vielfach vorkommen, dass mann mehr oder weniger grosse Abweichungen der Parallellage der Linien 8, 9 zu der Linie 13 einstellt, um bestimmte Korrekturen bezüglich des Flanken tragbildes zu eieichen. Aber auch in solchen Fällen ist die beschriebene gesetzmässig abge leitete Einstellung eine zuverlässige Ausgangs stellung; sei es nun, dass die zweckmässigsten Korrekturen von Fall zu Fall ermittelt werden oder dass mann sie Korrekturtafeln entnimmt.
Bei dem Messerkopf und seinem Träger Fig. 2 bis 4 ist zu unterscheiden zwischen einem ringförmigen Halter 21 (siehe Fig. 4) mit denjenigen Messern 22, welche die hohlen Zahnflanken schneiden und einem Innenteil 23 mit den Messern 24 für die erhabenen Flanken. Ihre Drehachsen fallen nicht. zusam men; sie sind wie. die Drehachsen 8 und 9 der Fig. 1 gegeneinander versetzt und führen wie jene die Bezeichnungen 8 und 9.
In der Teilebene des Erzeugungsplanrades betrachtet, liegen die Schneiden der Messer 24, welche die erhabenen Flanken bearbeiten, auf einem Kreis mit. dem Radius 18 und die jenigen der Messer 22 für die hohlen Flanken auf einem Kreiss mit dem Radius 17. Auch hinsichtlich dieser Halbmesser wurden die gleichen Bezeichnungen gewählt wie in Fig. 1, um den Zusammenhang zwischen den geome trischen Gesetzen und der Ausführung deut- iich zu machen.
Die Kreise der Radien 17 und 1.8 berühren sich im Punkt 7, vergleiche wiederum Fig. 1. Der Ring 21 mit seinen Messern gehört zum einen, der Innenteil 23 gehört zum andern Teil des Messerkopfes. Beide Teile haben je vier Messer und demzufolge gleiche Dreh zahlen.
Der Ring 21 ist mittels Schrauben 25, und Stehbolzen 26 lösbar mit einem Zahnkranz 27 verbanden, der auf einem Wälzlager 28 des Schlittens 29 läuft..
Der Schlitten 29 sitzt ver schiebbar auf einer entsprechenden Führungs bahn 30 des Grundkörpers 31, die radial zu dessen Drehachse verläuft. Er kann mittels der Stehspindel 32 samt dem Antriebsritzel 33 für den Zahnkranz 27 und dem das Ritzel antreibenden Kegelradpaar 36 so verschoben werden, dass der Abstand: der Drehachse e (Fig. 1) des Zahnkranzes 2 lind damit. auch des Ringes 21 zu der Drehachse 9 (Fig. 1) des Innenteils 23 mit. dem zweiten Zahnkranz 27' einstellbar ist. Dieser Innenteil ist lösbar auf dem Zahnkranz 27' aufgesetzt, der auf dem Dorn 34 geführt ist., der in dem Grund körper 31 befestigt ist.
Der Zahnkranz 27' wird von dem Ritzel 34' und dem damit ver bundenen Kegelradpaar 35 angetrieben. Die Kegelradpaare 35 und 36 haben eine gemein same Vorgelegewelle 37, die vom Maschinen gehäuse her über die Welle 40 und die Kegel räder 38 und 39 angetrieben wird. Die Welle 40 ist gleichachsig mit dem Dorn 34, dessen Achse 9 (Fig. 1) ist. Daher ist eine Verdre hung des Grundkörpers 31 um die Welle 40 gleichbedeutend mit der Schwenkung der Drehachse 8 (Fig. 1.) des Messerträgers 23 um die Achse 9. Hierdurch lässt sieh die Par allellage der Verbindungslinie zwischen den Drehachsen 8 und 9 zu der Geraden 13 (Fig. 1) herstellen.
Der Grundkörper 31 ist um die Welle 40 drehbar auf einer Platte 41 befestigt.. In dieser Platte ist auch die Welle 40 -elagert. Die Schwenkstellung von 31 kann an der Strich teilung 12 (Fig. 3) eingestellt werden.
Die Platte 41 ist, an der Planscheibe 17. der Maschine befestigt und kann an dieser radial zur Planscheibenmitte 0 verschoben werden, wie weiter oben beschrieben, um den ge wünschten Abstand Nd der Drehachse 9 des Messerträgers 23 einzustellen (siehe auch Fig. 1).
In Fig. 5 ist ein Messerkopf, sein Träger und seine Antriebselemente dargestellt, bei dem die Exzentrizität zwischen den Dreh achsen 8 und 9 der beiden Xesserkopfteile (siehe auch Fig. 1) nicht verstellbar ist.
Beide Messerkopfteile sind mit je zwei Messern be stückt, wie der schematische Grundriss Fig. 6 zeigt. Die an dem Aussenring 42 mit Achse 8 sitzenden Messer 43 schneiden die hohlen Flan ken, die an; dem Innenteil 44 mit Achse 9 angeordneten Messer 45 die erhabenen Flan ken.
Der Ring 42 isst auswechselbar auf denn. Zahnrad 46, der Innenteil 44 auswechselbar auf der Antriebsachse 48 befestigt. Die An triebsachse 48 trägt einen fest mit ihr verbun denen Zahnkranz 49, der die gleiche Zähne zahl hat wie das Zahnrad 46. Die Antriebs achse 48 ist in dem Grundkörper 50, das Zahn rad 46 auf dem exzentrisch zur Antriebsachse 48 bearbeiteten Umfang einer Nabe 51 des Grundkörpers 50 gelagert, und zwar über die Wälzlager .52. Die erwähnte Exzentrizität ent spricht in Fig. 1 dem Abstand der Drehachsen 8 und 9.
Die beiden Zahnräder 46 und 49 stehen miteinander in Verbindung durch die Vorge legewelle 53 mit ihren beiden Zahnrädern gleicher Zähnezahl 54. Die tatsächliche Lage dieses Vorgeleges geht aus der Prinzipzeich nung Fig. 6 hervor. In Fig. 5 ist sie des leich teren Verständnisses halber in die dargestellte Schnittebene gelegt.
Der Grundkörper 50 ist um die Antriebs aehse 48 schwenkbar auf einer Platte 55 be festigt zwecks Einsstellung der Drehachse 8, so dass die Verbindungslinie zwischen den Achsen 8 und 9 parallel zur Geraden 13 (Fig. 1) zu liegen kommt; er kann in der eingestellten Schwenkstellung mittels der Schraube 56 auf der Platte festgespannt wer den. Die Platte 55 ruht zwecks Einstellring des Masses MAI um die nicht mit der Plan scheibenmitte 0 zusammenfallende Achse 57 schwenkbar auf der Planscheibe 11. Die An triebsbewegung wird dem Messerkopf vom Maschinengehäuse her über die Achse 57 und das Zahnradpaar 58 zugeleitet.
Bei den bisherigen Beispielen entspricht die Zahl der Messer zum Schneiden der hohlen Flanken derjenigen zum Schneiden der er habenen Flanken, nach Fig. 6 zum Beispiel je zwei. Nach Fig. 7 sind zum Schneiden der hohlen Flanken zehn,, zum Schneiden der erhabenen Flanken neun Messer 59 bzw. 60 vorgesehen. Die Schneidkanten der Messer sind vereinfacht :durch kleine Kreise veran schaulicht.
Ihre Umfangsteilungen auf den sie verbindenden Kreisen 61, 62, die zugleich als die Teilkreise ihrer Antriebszahnräder an gesehen werden können, sind gleich gross. 63 ist das gemeinsame Antriebsrad für beide Räder.
Die Drehzahlen der beiden Hälften. sind umgekehrt proportional den Messerzahlen. Diese Ausführungsform bietet Vorteile, wenn die zu schneidenden Räder einen grossen Krümmungsunterschied zwischen den Zahn längslinien ihrer hohlen und erhabenen Flan ken erhalten sollen, oder wenn die Maschine zum Verzahnen grosser Kegelräder bestimmt ist.
Die Fig. 2 bis 5 veranschaulichen Messer köpfe mit strehlerartigen Rundmessern, deren Befestigung und Ausbildung nicht näher be schrieben wurde, weil diese bekannt ist. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, die Messer köpfe mit andern, z. B. stabförmigen Messern auszustatten.
Mit ein. und demselben Messerkopf, wie be schrieben, können mit der gleichen Messer- bestückung verschiedene Module innerhalb eines gewissen Bereiches geschnitten werden. wie die folgende Betrachtung zeigt.
Bei der Messerkopfausführung nach Fig. 2 bis 4 ist der Minenabstand der Achsen 8 und 9 so eingestellt, dass sich die beiden Zykloiden bahnen der aussen-, das heisst die hohlen Zahn flanken, und innen-, das heisst die erhabenen Zahnflanken schneidenden Messer in einem mittleren Teil der Zahnflankenlängslinie be rühren, z. B. im. Punkt 7 in Fig. 1.
Soll der Messerkopf von einem Modul auf einen andern umgestellt werden, so ist es lediglich notwendig, den Mittenabstand der Achsen 8 und 9 über die Stellspindel 32 (Fig. 2 bis 4) so zu verändern, dä.ss sich die Zykloidenbahnen auf einer weiter aussen oder innen liegenden Zahnflankenlängslinie entsprechend der neuere Teilebene berühren, wie an Hand der Fig. 8 näher erläutert sei. In:
Fig. 8 ist. mit 65 die ursprüngliche, durch den zuerst eingestellten Modul 7n bestimmte Teilebene bezeichnet, mit. 65' die neue, zum - in diesem Beispiel grösse ren - neuen Modul m' gehörige Teilebene.
66 und 66' sind die jeweiligen Werkzeugkopf höhen. 7 ist in Übereinstimmung mit Fig. 11 der Punkt, in dem sieh die Bahnen der innen und aussenschneidenden Messer in der Teil ebene berühren. 60 ist ein innenschneidendes und 59 ein aussenschneidendes Messer, das;
in die gezeichnete Stellung am Punkt 7 hinein gedreht wurde. In Wirklichkeit steht ein Messer gegenüber dem andern auf seiner Bahn um eine halbe Teilung vor oder zurück (Fig. 4 und 7). 7' ist der Punkt der neuen Teilebene, in welchem sich die Messerbahnen nach erfolg ter Verstellung berühren müssen. 67 ist daher sehr angenähert das Mass, um welches die Ent fernung der Mittelpunkte der Messerkopfteile 8 und 9 (Fig. 2 und 4) in diesem Falle ver grössert werden muss, damit der vergrösserte Modul m' geschnitten werden kann, wobei dann das Messer 59 in die Stellung 59' ge langt.
Der Messerkopf nach Fig. 5 kann in der Exzentrizität der Drehachsen 8 und 9 seiner beiden. Hälften nicht verstellt werden. Trotz dem kann er mit der gleichen Messerbe- stüekung wie der oben beschrie=benen zum Ver zahnen von Kegelrädern verschiedener Module benutzt werden. Zu diesem Zweck ist der Aussenring 42 mit seinen Messern 43 gegen über dem Innenteil 44 mit den Messern 45 verdrehbar. Die Verstellung wird durch die Spannschrauben 64 ermöglicht, die in einer Ringnut des Zahnrades 46 gleiten können.
Verdreht man den Aussenring 42, dann liegen die Messer 43 nicht mehr in der Mitte zwischen den Messern 45 des Innenteils 44, wie es in Fig. 6 angedeutet ist. Das hat zur Folge, dass die Messer 43 beim Verzahnen je nach der Richtung, in welcher der Ring 42 verstellt wurde, früher oder später in den zu sehneidenden Radkörper eindringen, als es, ge schähe, wenn sie auf Mitte sässen. Die Lücken weite wird dann in der Teilebene grösser oder kleiner als die Zahnstärke.
Diese Verstellung- ist also zugleich auch eine geeignete Mass- nahme, um ein gewünschtes Flankenspiel ein zustellen. Wählt man die Grösse der Verstel lung so, dass in der durch den gewünschten andern Modul bestimmten neuen Teilebene (Fig. 8) wieder das gewünschte Verhältnis zwischen Lückenweite und Zahnstärke, z. B. ihre Gleichheit. bei Rädern ohne Flankenspiel erreicht ist, so wird der andere Modul ge schnitten. Damit wird klar, dass die Verstel lung des Ringes 42 auch eine geeignete Mass nahme zur Einstellung eines gewünschten Moduls ist.
Die Anwendung dies beschriebenen Kegel radverzahnungsverfahrens ist. sehr einfach. Bei der Berechnung der Verzahnungsdaten braucht auf die Mehrteiligkeit des Messer kopfes keine Rücksicht genommen zu werden. Das Getriebe wird nach den bekannten Formeln der Kegelradverzahnung berechnet und die Drehachse 9 des Messerkopfes an der Maschine auf den mittels der oben gegebenen Formeln errechneten Abstand Md eingestellt und der Messerkopf um die Achse 9 nach der Winkel teilung 12 auf den errechneten bzw. aus der Erfahrung für eine bestimmte Korrektur für richtig erkannten Wert. eingestellt.
Statt der in diesem Ausführungsbeispiel benutzten Zahnräder, über welche die beiden Messerkopfteile angetrieben. werden, könnten auch geeignete Mitnehmer verwendet werden. Es könnten auch Schnecken getriebe Anwen dung finden.
Process and machine for the production of bevel gears with bevel gears with tooth flank longitudinal lines curved according to cyclic curves. Longitudinal tooth flank lines curved according to cyclic curves are toothed in a continuous generating process with its cutter head. The cutting teeth of the knife head rotating around its axis run through a cyclic path in the partial plane, this also see ideal generating planrades rotating around its axis, with the speed ratio between knife head and face wheel being the ratio of the number of plan gear teeth to the number of gears in a known manner of the cutter head.
The cutting edges of the teeth of the cutter head run along the flanks of the teeth of this ideal tool face gear, with which the cone to be toothed was intervened. wheel is rolled in a known manner. Under the clan number of the knife head is. in the usual way to understand the number of cutting teeth or groups of cutting teeth that each run along the flanks of the lead face gear tooth.
For the toothing, only a part of the cutting knife tracks is used, i.e. only the part of the cyclic curve that is deep within the wheel width, namely for the generation of the wheel the right (left) with respect to the crown gear axis, for the generation of the tickle left (right) spiral piece. Since the process is known per se, no further explanation is required after this basic introduction.
The difference between the inventive method and this known method is that the hollow and the raised flanks of the teeth of the wheels to be toothed are each produced by cutting edges, the radius of which is different, the axes of rotation of the cutting edges for the hollow and for the raised flanks are so adjustable in their relative position to the center of the generating face gear,
that a desired contact pattern is obtained on the wheel and mating wheel generated by means of the cutter head.
In the machine according to the invention for carrying out the method, with a cutter head adjustable on its faceplate to adjust the distance between its axis and the axis of rotation of the faceplate, it has a part with knives for cutting the planks, carried by a common base body:
and a part with knives for cutting the raised tooth flanks and is designed in such a way that the axes of rotation of the two knife head parts are offset from one another, the knives of both groups interlocking when cutting like an internal toothing,
and the common base body can be rotated on the faceplate of the machine to adjust the mutual position of the axes of rotation with respect to the axis of rotation of the faceplate after an angular division. A cutter head with this setting option can limit the production of bevel gears with tooth flank longitudinal lines curved according to cyclic curves with a
so-called crowned tooth system.
The axes of rotation of the two cutter head parts with the cutting edges for toothing, in the plane gear part level, are expediently set to a parallel to a perpendicular right, which is on the middle diameter of the generating face gear on its longitudinal lines and thus at the same time on the longitudinal lines to be cut by the relevant cutting edges is erected. Furthermore, the cutter head is advantageously set in such a way that the cyclic paths of the intersection points of the cutter edges touch the plan gear part plane in the middle part of the longitudinal tooth flank lines to be seen.
With this setting, a contact pattern is obtained in the middle flank area; to make corrections to the contact pattern; can be deviated from.
The drawing illustrates exemplary embodiments of the invention. In the drawing: FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary working method, FIG. 2 is a sectional drawing of the multi-part cutter head of a gear cutting machine, FIG. 3 is a side view of FIG. 2, FIG. 4 is a plan view of FIG. 2, FIG. 5 shows another embodiment of the cutter head and its carrier, FIG. 6 shows the working principle of FIG. 5, FIG.
7 shows a modification of the working principle of FIG. 6, FIG. 8 shows a schematic illustration to explain the setting of the cutter head for one. another module.
The processes that are essential for understanding the process illustrated in FIG. 1 for the production of bevel gears with longitudinal tooth flank lines curved according to cyclical curves play out in the partial plane of the production process embodied by the paths of the cutting edges of the knives of the cutter head. lianradies off. Instead of the latter, for the sake of clarity it is better to consider a real face gear cut with the cutter head in engagement with a counter face gear cut with the same cutter head.
In FIG. 1, 1 is a section of the partial plane of this planetary gear with its teeth 2 and tooth gaps 3. 4 is a tooth of the counter-planra.des which engages in one of the gaps 3. It is clear from this engagement that the hollow flanks along their longitudinal tooth lines running on path 5 are less strongly curved than the raised flanks along their longitudinal tooth lines running along path 6. The hollow and raised flanks of all teeth 2 and 4 have the same difference in curvature.
The difference in curvature is achieved in that the knife edges for the hollow flanks have a greater distance from their pivot than the knife edges for the raised flanks. In Fig. 1, to facilitate understanding, the cyclical paths 5 and 6 of the intersection points of the knife edges of both types of knives are intended to be combined with the plan gear part plane at point 7. In reality, a knife cuts alternately for the hollow and raised flanks.
The cutter head used is in two parts. The axis of rotation of that part that carries the knives for cutting the hollow flanks is designated by 8, that of the part with the knives for the raised flanks is designated by 9. As shown in Fig. 1, the two axes do not coincide, they are offset from each other .. The offset was chosen to be exaggerated in the illustration to make its effect clearer .. The construction of such a cutter head is explained below .
To explain the mode of operation, it only needs to be remarked that both cutter head parts are held with their axes 8 and 9 in a common base body 31. This can be displaced radially on the faceplate 11, which rotates around the axis 0 for carrying out the roller feed, so that the axis of rotation 9 has the prescribed distance Md from the faceplate center 0. 18 is the radius of the circular knife path - around axis 9.
All cutting edges (point 7) that intersect the raised flanks are arranged on a circle with this radius in the partial plane. In addition, the cutter head base body 31 can be pivoted about the axis 9.
a swivel position can be read from the graduation <B> 1 </B> 12. It is swiveled in such that the connecting line 8, 9 runs parallel to the straight line 13, which is established at point 7 perpendicular to the hollow and raised tooth flank longitudinal line. The measure Md, to which the axis of rotation 9 is to be set, results as the sum of the radius of the base circle 19 and the pitch circle 15 of the intersection of the knife edges, for the raised flanks with the planetary gear plane in this extended epicycloid traversed.
The radius of the pitch circle 15 is related to the radius of the base circle 19 as the number of turns of the cutter head to the number of teeth of the face gear according to the known rules of the formation of cycloids. From the given mean plan gear, radius 0-7, the required spiral angle ss in relation to this radius and the given flight circle radius 18 of the cutting edges for the raised flanks in the plan gear part plane, the setting distance 11d can easily be calculated or graphed, taking into account the radius ratio average.
One denotes with y the angle at 0 between the radius 0-20 of the cycloid base circle 19, the with rG, and the plan wheel radius 0-7, which is denoted by rP, and with e the angle at 7 between the radius 18, the with rM, and the flank perpendicular 13, then according to the sine law in the triangle 0-20-7:
EMI0003.0025
and also in the triangle 20-9-7, in which the radius 9-20 of the pitch circle 15 of the cycloid is designated by rR
EMI0003.0028
By dividing the two equations by one another, after a small adjustment and taking into account the radius ratio, the following results:
EMI0003.0036
(g = number of turns of the cutter head, zP = number of teeth of the face gear)
EMI0003.0039
With the e determined in this way, the desired setting value Md results from the triangle 0-9-7 according to the cosine law:
EMI0003.0042
The cutting edges of the knife for the hollow flanks, also at point 7 in the illustration, circle with radius 17 around B.
As explained above, the axis of rotation 8 was set in relation to 9 in such a way that the two axes are parallel to the flank perpendicular 13. It therefore follows from FIG. 1, in which the line from 0 to 8, which intersects the normal 13 at point 14, is drawn immediately after the line theorem, that the line 8-1.4 is related to line 0-14, as Line 9-20 to line 0-20, but that means like g: zP.
There, in this example the number of knives for both knife head parts is the same. is large, both parts also have the same. Speeds whose ratio to the speed of the generating face gear is the same as that of the number of cutter head speeds to the number of face gear teeth. It follows that 8-14 is the radius of the pitch circle 15 'and 0-14 is the radius of the base circle 16 of the extended epicycloid 5, which forms the flank of the hollow face gear in the face gear part plane.
Point 14 is the instantaneous pivot point at the moment of generation of the flank point 7 of the hollow flank and, since it lies on the common vertical with the instantaneous pivot point 20 for generating flank point 7 of the raised flank, it follows that you can see the two flank lines touch at point 7 and the knives for the hollow and the raised flank interlock when cutting like an internal toothing.
Or in other words: At point 7 the hollow and raised tooth longitudinal lines have an equally large spiral angle ss. In practice, it will often happen that more or less large deviations are set between the parallel position of the lines 8, 9 and the line 13 in order to calibrate certain corrections with regard to the flank contact pattern. But even in such cases, the legally derived setting described is a reliable starting point; be it that the most appropriate corrections are determined on a case-by-case basis or that they are taken from correction tables.
In the case of the cutter head and its carrier, FIGS. 2 to 4, a distinction must be made between an annular holder 21 (see FIG. 4) with those knives 22 that cut the hollow tooth flanks and an inner part 23 with the knives 24 for the raised flanks. Their axes of rotation do not fall. together; they are like. the axes of rotation 8 and 9 of FIG. 1 offset from one another and, like those, have the designations 8 and 9.
Viewed in the partial plane of the generating face gear, the cutting edges of the knives 24, which process the raised flanks, lie on a circle. the radius 18 and those of the knives 22 for the hollow flanks on a circle with the radius 17. The same designations as in FIG. 1 have also been chosen with regard to these radii to clearly show the relationship between the geometric laws and the design close.
The circles of the radii 17 and 1.8 touch each other at point 7, see again FIG. 1. The ring 21 with its knives belongs on the one hand, the inner part 23 belongs to the other part of the cutter head. Both parts have four knives each and consequently the same speed.
The ring 21 is detachably connected by means of screws 25 and stud bolts 26 to a toothed ring 27 which runs on a roller bearing 28 of the slide 29.
The carriage 29 sits ver slidably on a corresponding guide track 30 of the base body 31, which extends radially to the axis of rotation. It can be shifted by means of the standing spindle 32 together with the drive pinion 33 for the ring gear 27 and the bevel gear pair 36 driving the pinion so that the distance: the axis of rotation e (FIG. 1) of the ring gear 2 is thus. also of the ring 21 to the axis of rotation 9 (Fig. 1) of the inner part 23 with. the second ring gear 27 'is adjustable. This inner part is releasably placed on the ring gear 27 ', which is guided on the mandrel 34. The body 31 is fixed in the base.
The ring gear 27 'is driven by the pinion 34' and the bevel gear pair 35 associated therewith. The bevel gear pairs 35 and 36 have a common countershaft 37 which is driven from the machine housing via the shaft 40 and the bevel gears 38 and 39. The shaft 40 is coaxial with the mandrel 34, the axis of which is 9 (Fig. 1). Therefore, a twisting of the base body 31 about the shaft 40 is equivalent to the pivoting of the axis of rotation 8 (Fig. 1) of the knife carrier 23 about the axis 9. This lets you see the par allelage of the connecting line between the axes of rotation 8 and 9 to the straight line 13 (Fig. 1).
The base body 31 is mounted on a plate 41 such that it can rotate about the shaft 40. The shaft 40 is also supported in this plate. The pivot position of 31 can be set on the line division 12 (Fig. 3).
The plate 41 is attached to the face plate 17 of the machine and can be moved on this radially to the face plate center 0, as described above, in order to set the desired distance Nd of the axis of rotation 9 of the knife carrier 23 (see also FIG. 1).
In Fig. 5, a cutter head, its carrier and its drive elements is shown in which the eccentricity between the axes of rotation 8 and 9 of the two Xesserkopfteile (see also Fig. 1) is not adjustable.
Both knife head parts are fitted with two knives each, as the schematic plan Fig. 6 shows. The knife 43 seated on the outer ring 42 with axis 8 cut the hollow flan ken, the; the inner part 44 with axis 9 arranged knife 45, the raised Flan ken.
The ring 42 eats up interchangeably. Gear wheel 46, the inner part 44, fastened on the drive shaft 48 in an exchangeable manner. The drive axle 48 carries a fixed ring gear 49 that has the same number of teeth as the gear 46. The drive axle 48 is in the base body 50, the gear 46 on the periphery of a hub 51 machined eccentrically to the drive axle 48 of the base body 50 stored, via the roller bearings .52. The eccentricity mentioned corresponds to the distance between the axes of rotation 8 and 9 in FIG.
The two gears 46 and 49 are connected to one another by the countershaft 53 with its two gears having the same number of teeth 54. The actual position of this countershaft is shown in the principle drawing FIG. In Fig. 5 it is placed in the sectional plane shown for the sake of easier understanding.
The base body 50 is pivotable about the drive axle 48 on a plate 55 be fastened for the purpose of setting the axis of rotation 8, so that the connecting line between the axes 8 and 9 comes to lie parallel to the straight line 13 (FIG. 1); he can be clamped in the set pivot position by means of the screw 56 on the plate who the. The plate 55 rests for the purpose of setting ring of the measure MAI about the axis 57 which does not coincide with the face plate center 0, pivotable on the face plate 11. The drive movement is fed to the cutter head from the machine housing via the axis 57 and the gear pair 58.
In the previous examples, the number of knives for cutting the hollow flanks corresponds to that for cutting the flanks he has, according to FIG. 6, for example, two each. According to FIG. 7, ten knives 59 and 60 are provided for cutting the hollow flanks, for cutting the raised flanks. The cutting edges of the knives are simplified: illustrated by small circles.
Their circumferential pitches on the circles 61, 62 connecting them, which can also be seen as the pitch circles of their drive gears, are the same size. 63 is the common drive wheel for both wheels.
The speeds of the two halves. are inversely proportional to the number of knives. This embodiment offers advantages when the wheels to be cut are to receive a large difference in curvature between the tooth longitudinal lines of their hollow and raised flanks, or when the machine is intended for toothing large bevel gears.
2 to 5 illustrate knife heads with chaser-like circular knives, the attachment and training of which has not been described in detail, because this is known. It is of course easily possible, the knife heads with other, z. B. to equip rod-shaped knives.
With a. and the same cutter head, as described, different modules can be cut within a certain range with the same cutter assembly. as the following consideration shows.
In the cutter head design according to FIGS. 2 to 4, the lead spacing of the axes 8 and 9 is set so that the two cycloid paths of the outer, i.e. the hollow tooth flanks, and the inner, i.e. the raised tooth flanks, cutting knives in one the middle part of the tooth flank longitudinal line be touch, z. B. in. Point 7 in Fig. 1.
If the cutter head is to be switched from one module to another, it is only necessary to change the center-to-center distance of the axes 8 and 9 via the adjusting spindle 32 (Fig. 2 to 4) so that the cycloid tracks move further outwards or touch the inner longitudinal tooth flank line corresponding to the newer sub-plane, as will be explained in more detail with reference to FIG. 8. In:
Fig. 8 is. with 65 denotes the original sub-level determined by the module 7n that was set first, with. 65 'the new sub-level belonging to the - in this example larger - new module m'.
66 and 66 'are the respective tool head heights. 7, in accordance with FIG. 11, is the point at which the paths of the inner and outer cutting knives touch in the part plane. 60 is an internal cutting knife and 59 is an external cutting knife, the;
was turned into the position shown at point 7. In reality, one knife is half a division forward or backward on its path with respect to the other (Figs. 4 and 7). 7 'is the point of the new sub-level in which the knife tracks must touch after the adjustment. 67 is therefore very approximate the amount by which the distance of the center points of the cutter head parts 8 and 9 (FIGS. 2 and 4) must be increased in this case so that the enlarged module m 'can be cut, in which case the cutter 59 reached the position 59 '.
The cutter head according to FIG. 5 can in the eccentricity of the axes of rotation 8 and 9 of its two. Halves cannot be adjusted. Despite this, it can be used with the same knife attachment as the one described above for toothing bevel gears of various modules. For this purpose, the outer ring 42 with its knives 43 can be rotated with respect to the inner part 44 with the knives 45. The adjustment is made possible by the clamping screws 64, which can slide in an annular groove of the gear wheel 46.
If the outer ring 42 is rotated, then the knives 43 are no longer in the middle between the knives 45 of the inner part 44, as is indicated in FIG. 6. The consequence of this is that the knives 43 penetrate the gear body to be seen sooner or later than it would happen if they were sitting on the center, depending on the direction in which the ring 42 was adjusted. The gap width is then larger or smaller than the tooth thickness in the partial plane.
This adjustment is thus at the same time also a suitable measure for setting a desired backlash. If you choose the size of the adjustment so that in the new sub-level determined by the desired other module (Fig. 8) again the desired ratio between gap width and tooth thickness, z. B. Their equality. is reached on wheels without backlash, the other module is cut ge. This makes it clear that the adjustment of the ring 42 is also a suitable measure for setting a desired module.
The application of this described bevel gear method is. very easy. When calculating the gear data, the multi-part design of the cutter head does not need to be taken into account. The gear is calculated according to the known formulas of the bevel gear and the axis of rotation 9 of the cutter head on the machine is set to the distance Md calculated using the formulas given above and the cutter head around axis 9 according to the angular division 12 to the calculated or from experience for a certain correction for correctly recognized value. set.
Instead of the gears used in this embodiment, via which the two cutter head parts are driven. suitable drivers could also be used. Worm gears could also be used.