CH676940A5

CH676940A5 -

Info

Publication number: CH676940A5
Application number: CH265/89A
Authority: CH
Inventors: Max Baumstark
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1991-03-28
Also published as: DE3905168C1; GB8929116D0; GB2227438A; FR2642349A1; US5154553A; GB2227438B

Description

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CH 676 940 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brechen und Entgraten der Stirnkanten eines verzahnten Werkrades, mit einem eine Leitverzahnung aufweisenden Werkzeug, das wenigstens radial gegen das Werkrad verschiebbar und mit dem Werkrad in Eingriff bringbar ist und an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Kantenbruchverzahnung, die ebenfalls mit dem Werkrad in Eingriff bringbar ist, und eine Entgratverzahnung aufweist, wobei das Werkrad und/oder das Werkzeug einen Drehantrieb hat.

Zahnräder, die spanabhebend verzahnt worden sind, haben an ihren Stirnkanten Grate, die beseitigt werden müssen. Das Entgraten erfolgt durch einen Entgratstahl (Abstreifer) oder, besser, auf einer entsprechenden Walzmaschine. Da gehärtete Stirnkanten ausbrechen können, werden üblicherweise die Stirnkanten nicht nur entgratet, sondern zusätzlich auch noch angefast oder gebrochen. Zu diesem Zweck werden auf der Wälzmaschine kombinierte oder gesonderte Werkzeuge zum Anfasen und Entgraten eingesetzt.

Aus der DE-PS 1 627 376 ist eine Vorrichtung zum Brechen der Kanten am spitzwinkeligen Auslauf der Zahnflanken eines schrägverzahnten Zahnrades bekannt. Diese Vorrichtung weist ein Leitrad auf, welches in die mantelseitig angeordnete Verzahnung des zu entgratenden Werkrades eingreift. Auf beiden Seiten des Leitrades ist je ein Abkantrad angeordnet, das die Kanten der Zähne des Werkrades an dessen Stirnseite spangebend und gegebenenfalls durch Verformung bricht. Über jedem dieser Abkanträder ist je ein topfförmiges Entgratrad koaxial angeordnet, welches das Werkrad stirnseitig entgratet, wobei auch gegebenenfalls Material des Werkrades, das bei dem Brechen von dessen Stirnkanten stirnseitig aufgestaucht worden ist, abgetragen wird. Das Leitrad und die Abkanträder sitzen drehbar auf einer Achse und sind drehfest miteinander verbunden. Die topfförmigen Entgraträder sitzen ebenfalls auf dieser Achse und werden mittels Tellerfedern an die Stirnseiten des Werkrades angedrückt. Bei dieser bekannten Vorrichtung hat das Werkzeug einen komplizierten und aufwendigen Aufbau aus fünf einzelnen Zahnrädern, die eine sehr exakte Montagevorbereitung und Montage erforderlich machen. Das Werkrad muß auf jeder Seite zweimal bearbeitet werden, damit alle Zahnseiten (Vorlauf- und Nachlaufkanten) gebrochen und entgratet werden können. Das Werkzeug muß entweder umgesetzt werden, was mit Verlustzeiten verbunden ist, oder es muß ein zweites, entgegengesetzt gleiches Werkzeug eingesetzt werden, was die Werkzeug- und Herstellungskosten erheblich steigert, Schließlich können mit dieser bekannten Vorrichtung die Stirnkanten lediglich angefast nicht aber gerundet werden.

Die DE-PS 2 022 937 beschreibt eine Vorrichtung zum spanlosen Abschrägen bzw. Brechen der Stirnkanten von vorverzahnten Zahnrädern mit einem radial gegen das zu bearbeitende Werkrad verschiebbaren Leitzahnrad, dessen Zahnbreite kleiner ist als die des Werkrades. Zu beiden Seiten des Leitzahnrades sind stumpf an die Stirnseiten von dessen Zähnen anstoßend zwei Stirnkantenwalzrä-der drehfest angebracht. Die beiden Stirnkanten-walzräder haben im Stirnschnitt eine größere Zahndicke als das Leitrad. Mit dieser Vorrichtung können alle vier Stimkanten eines Zahnrades in einem Arbeitsgang abgeschrägt werden. Entgraten und Kantenbrechen erfolgen also im selben Arbeitsspiel durch schräges Verformen der vier Stirnkanten jedes Zahnes des Werkrades. Auch mit dieser bekannten Vorrichtung können die Stirnkanten ge-fast, aber nicht gerundet werden. Das Werkzeug selbst ist dreiteilig und erfordert ebenfalls einen hohen Montageaufwand. Ebenso wie bei der zuerst beschriebenen Vorrichtung erfolgt die Zustellbewegung lediglich radial. Die Stirnkanten der Stirnkan-tenwalzräder werden zwar der Form des zu erzeugenden Kantenbruches der Werkradzähne angepaßt, das kann sich aber nur auf den Abschrägungswinkel beziehen, weil mit dieser bekannten Vorrichtung nur Abschrägungen an den Stirnkanten der Werkradzähne herstellbar sind. Schließlich erfordert die bekannte Vorrichtung einen großen Lageraufwand, weil für jede Werkradgröße, Werkradzahnform usw. ein gesondertes Werkzeug bereitgestellt werden muß. Mit ein und demselben Werkzeug können nämlich immer nur eine Größe und ein Typ von Werkrad bearbeitet werden.

Die DE-PS 2 542 372 beschreibt ein Werkzeug zum Entgraten der Flanken eines Werkrades, das mit dem Werkrad kämmt und dabei den Werkstoff nach außen über die Stirnflächen des Werkrades verformend drückt. Dieses bekannte Werkzeug besteht zwar aus zwei zueinander axial verstellbaren Scheiben, kann also der Werkradgröße angepaßt werden, es ist jedoch nicht in der Lage, die Stirnkanten der Werkradzähne abzugraten. Zum Abgraten müßten separate Abgratungsscheiben eingesetzt werden. Die konkaven Flanken des Werkzeugs zum Abschrägen und auch die Abgratungsscheiben verursachen verhältnismäßig hohe Kosten in der Herstellung und bereiten Schwierigkeiten bêim Nachschleifen. Dazu kommt noch eine beschränkte Lebensdauer.

Bei einer aus der DE-PS 2 817 889 bekannten Weiterentwicklung dieses Werkzeuges ist ein Abgratwerkzeug zum Entgraten der seitlichen Stirnflächen des Werkstückzahnrades in Form von zwei Abgratscheiben beiderseits des Werkzeugzahnrades angeordnet und wirken mit Schneidkanten jeweils auf eine Stirnfläche des Werkrades ein. Jede Abgratscheibe weist eine kreisringförmige, durchgehende Schneidkante und im Bereich derselben eine Abschrägung auf. Bei diesem bekannten Werkzeug erfolgt die Zustellung wieder nur radial, und die Stirnkanten der Werkradzähne können abgeschrägt, aber nicht gerundet werden. Außerdem ist für jeden Typ und jede Größe des Werkrades wiederum ein besonderes Werkzeug erforderlich, die Werkzeugzähne können leicht ausbrechen, es sind zwei Werkzeugachsen erforderlich (für Abgraten bzw. Anfasen), die Werkzeugherstellung ist bei nichtevolventenförmigen Profilen problematisch, und die Zahnköpfe werden nicht angefast.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung

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der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei möglichst einfachem Aufbau in der Lage ist, in einem Arbeitsgang in kürzester Zeit die Stirnkanten eines verzahnten Werkrades zu brechen und zu entgraten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkzeug aus zwei Hälften besteht, die jeweils mittels eines Stellantriebs radial und axial an das Werkrad anstellbar sind, und daß jede Werkzeughälfte aus einem Drückrad besteht, an dem axial nebeneinander ein Leitzahnkranz und ein den Leitzahnkranz umfangsmäßig überragender Entgratzahnkranz vorgesehen sind, die zwischen sich einen hohlkehlenförmigen oder abgeschrägten Übergang haben und gemeinsam die Kantenbruchverzahnung bilden, mittels welcher die Stirnkanten des Werkrades spanlos rundbar bzw. anfasbar sind.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung bildet bei jeder Werkzeughälfte der Leitzahnkranz, dessen Zähne parallel zur Drehachse und zu den Werkradzähnen sind, also weder V-förmig zusammenlaufen noch konkav ausgebildet sind, mit dem hohlkehlenförmigen oder abgeschrägten Übergang zu dem Entgratzahnkranz die eigentliche Kantenbruchverzahnung zum spanlosen Runden bzw. Anfasen der Stirnkanten der Zähne des Werkrades. Mittels der Stellantriebe werden die beiden Werkzeughäiften dabei radial und axial zugestellt, so daß nach wenigen Umdrehungen des Werkzeuges die Stirnkanten durch Runden oder Abfasen gebrochen und gleichzeitig die Stirnflächen der Werkradzähne entgratet, also vom Stoßgrat sowie vom gegebenenfalls durch die Drückräder aufgestauchten Sekundärgrat befreit worden sind. Da bei dem Arbeitsvorgang Leitzahnkranz, Entgratzahnkranz und die zwischen denselben gebildete Kantenbruchverzahnung im gleichen Arbeitsbereich des Werkrades praktisch gleichzeitig die Werkradstirnkanten einhüllend bearbeiten, entsteht an den Flanken des Werkrades kaum Sekundärgrat. Der gegebenenfalls an den Stirnkanten entstehende Sekundärgrat wird wie vorstehend dargelegt ohnehin beim Entgraten mit abgetragen. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung hat das Werkzeug einen sehr einfachen Aufbau, da es lediglich aus zwei Teilen besteht, und der Bearbeitungsvorgang ist ebenfalls sehr einfach und kurz, weil gleichzeitig mit dem Runden oder Anfasen das Entgraten erfolgt. Da das Brechen der Kanten durch radialen und axialen Druckaufbau an dem zwischen den beiden Werkzeughälften eingespannten Werkrad erfolgt und nicht durch einen festen Achsabstand derselben, kann das Werkzeug bei unterschiedlich dicken Werkrädern ohne weiteres eingesetzt werden, was die Lagerhaltung vereinfacht und die Kosten senkt. Zahnprofile mit nichtevolventenförmigem Profil können ebenfalls bearbeitet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1-3 den Aufbau der Vorrichtung nach der Erfindung, die zur Erläuterung ihrer Arbeitsweise in drei verschiedenen Stellungen dargestellt ist,

Fig. 4 in Draufsicht die Arbeitsseite einer Hälfte des Werkzeuges der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5a die Werkzeughälfte nach Fig. 4 im Querschnitt und

Fig. 5b und 5c eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit X von Fig. 5a für zwei verschieden ausgebildete Kantenbruchverzahnungen.

Die im folgenden beschriebene Vorrichtung zum Brechen und Entgraten der Stirnkanten eines verzahnten Werkrades 10 besteht aus zwei Drückrädern 12, 14. Da beide Drückräder 12, 14 denselben Aufbau haben, wird im folgenden lediglich das in den Fig. 4 und 5 dargestellte Drückrad 12 im einzelnen beschrieben.

Das Drückrad 12 weist einen scheibenartigen Körper 12.1 auf, der eine zentrale Aufspannöffnung 12.2 und einige Gewindebohrungen 12.3 zur Befestigung an einem weiter unten beschriebenen Werkzeughalter besitzt. Der scheibenartige Körper 12.1 hat an seinem Umfangsrand eine mehrteilige Profilierung 12.4, die aus einem Leitzahnkranz 12.41 und einem Entgratzahnkranz 12.42 besteht, welch letzterer außen, das heißt auf der von dem Werkrad 10 abgewandten Seite des Leitzahnkranzes 12.41 angeordnet ist. Der Leitzahnkranz 12.41 besitzt ein Gegenprofil zu dem Profil des mit dem Drückrad 12 zu bearbeitenden Werkrades 10. Der axial benachbarte Entgratzahnkranz 12.42 überragt den Leitzahnkranz am gesamten äußeren Umfang desselben. Das Ausmaß, in welchem der Entgratzahnkranz 12.42 den Leitzahnkranz 12.41 überragt, ist in Fig. 4 der schmale Bereich B zwischen den beiden Umrißlinien des Leitzahnkranzes 12.41 und des Entgratzahnkranzes 12.42. In dem gesamten Bereich B haben der Leitzahnkranz 12.41 und der Entgratzahnkranz 12.42 einen Übergang in Form einer Hohlkehle (Fig. 5b) oder in Form einer Abschrägung (Fig. 5c) und bilden an diesem Übergang gemeinsam eine Kantenbruchverzahnung 12.43. Mit Hilfe der Kantenbruchverzahnung 12.43 werden die gratbehafteten Stirnkanten des Werkrades 10, dessen Profilierung die Profilierung 12.4 entspricht, durch unter Druck erfolgende Verformung abgerundet (mit dem hohlkehlenförmigen Übergang nach Fig. 5b) oder angefast (mit dem abgeschrägten Übergang nach Fig. 5c). Der Entgratzahnkranz 12.42 hat scharfe Schneidkanten 12.421, die jeglichen Grat an den Stirnflächen der Zähne des Werkrades 10 abtragen. Die Drückräder 12, 14 sind einstückig aufgebaut, das heißt der Leitzahnkranz 12.41, der Entgratzahnkranz 12.42 und die Kantenbruchverzahnung 12.43 sind an jedem Drückrad angeformt.

Aus der Darstellung in Fig. 4 ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Zähne des Entgratzahnkranzes 12.42 mit den Zähnen des Leitzahnkranzes 12.41 axial fluchten und diese in der Dicke und in der Höhe überragen. Statt des Entgratzahnkranzes könnte an den Drückrädern 12, 14 auch eine Entgratscheibe mit einer Umfangsschneidkante und einer Einlauffläche vorgesehen sein, die aus der ein-

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gangs erwähnten DE-PS 2 817 889 bekannt sind und daher hier nicht im einzelnen dargestellt oder beschrieben werden. Die hier in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform, die zwei axial fluchtende Zahnkränze 12.41,12.42 aufweist, wird bevorzugt.

Anhand der Fig. 1 bis 3 werden der Aufbau und die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung näher beschrieben. Gemäß Fig. 1 werden die Drückräder 12,14 mittels Schrauben 15 bzw. 16 an einem Werkzeughalter befestigt, der insgesamt mit 18 bezeichnet ist Der Werkzeughalter 18 weist zwei Achsen 18.1,18.2 auf, die in Lagern 20.1 bzw. 20.2 des Werkzeughalters 18 drehbar gelagert sind. Die Drückräder 12,14 sind an Naben 18.11 bzw. 18.21 mittels der in die Gewindebohrungen 12.3 eingreifenden Schrauben 15 bzw. 16 auf die dargestellte Weise befestigt. Die Achsen 18.1 und 18.2 sind einstückig ausgebildet und in den Lagern 20.1 und 20.2 axial verschiebbar. Di© Nabe 18.21 hat auf der von dem Drückrad 14 abgewandten Seite einen Ringflansch 18.210, der in einer Bohrung 20.21 des Lagers 20.2 axial verschiebbar ist In eine Hydraulikkammer 22 ist über eine in der Achse 18.2 gebildete Bohrung 24 Hydrauliköl einleitbar. Die Kammer 22 und die Bohrung 24 sind Teil eines axialen Stellantriebs, der nicht weiter dargestellt ist Mittels eines vereinfacht dargestellten radialen Stellantriebs 26 ist der Werkzeughalter in bezug auf das Werkrad 10 radial zusteilbar. Zwischen den Naben 18.11 und 18.21 ist eine Federeinrichtung 28 in Form von Tellerfedern angeordnet, weiche die Naben 18.11 und 18.21 bei nicht betätigtem axialen Steilantrieb 22, 24 in einem Abstand halten, der wenigstens gleich der Breite des Zahnkranzes des Werkrades 10 ist. Aus Vereinfachungsgründen ist der radiale Stellantrieb 26 lediglich in Fig. 1 und nicht in den Fig. 2 und 3 dargestellt worden.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

In dem Zustand nach Fig. 1 ist das Werkrad 10 auf einer Maschine aufgenommen und befindet sich bereits in Drehung. Das aus den Drückrädern 12, 14 bestehende Werkzeug ist noch in Ruhestellung.

In dem Zustand nach Fig. 2 wurde das Werkzeug 12,14 in Richtung eines Pfeils A zugestellt und wird jetzt durch das Werkrad 10 angetrieben.

in dem Zustand nach Fig. 3 werden die beiden Drückräder 12, 14 mittels des axialen Stellantriebs 22, 24 durch hydraulische Krafteinleitung in die Kammer 22 in Richtung der Pfeile Z zusammengedrückt. Die Kraft in Richtung des Pfeils A, die mit dem radialen Stellantrieb 26 ausgeübt wird, wirkt dabei weiterhin in Richtung des Werkrades 10. Nach wenigen Umdrehungen ist der Drückvorgang beendet. Die Stirnkanten der Zähne des Werkrades 10 sind dann gebrochen und entgratet

Wenn bei dem Drückvorgang ein Sekundärgrat an den Stirnseiten der Zähne des Werkrades erzeugt wird, so wird dieser durch die Schneidkanten der Drückräder abgetragen. Sollte Sekundärgrat auch auf der Flanke entstehen, was erfahrungsgemäß nicht der Fall ist, so wird dieser bei der Feinnachbearbeitung der Flanken des Werkrades (die z.B. bei Zahnrädern für Autogetriebe ohnehin vorgenommen wird) durch Läppen, Schaben oder dgl. beseitigt

Der Stoßgrat oder dgl., der an den Stirnkanten des Werkrades 10 vorhanden ist, wird bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren durch die Druckräder 12, 14 bei dem Runden der Stirnkanten nach außen gedrückt. Wenn dann der Abstand der Schneidkanten der Entgratzahnkränze bis auf den Betrag der Werkradbreite verringert wird, wird der Grat (und gegebenenfalls der Sekundärgrat) durch die Schneidkanten abgetragen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung ermöglicht also das Verrunden und Entgraten der Stirnkanten der Zähne eines Werkrades in einem Arbeitsgang und mit ein und demselben Werkzeug.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Brechen und Entgraten der Stirnkanten eines verzahnten Werkrades, mit einem eine Leitverzahnung aufweisenden Werkzeug, das wenigstens radial gegen das Werkrad verschiebbar und mit dem Werkrad in Eingriff bringbar ist und an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Kantenbruchverzahnung, die ebenfalls mit dem Werkrad in Eingriff bringbar ist, und eine Entgratverzahnung aufweist, wobei das Werkrad und/oder das Werkzeug einen Drehantrieb hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug aus zwei Hälften besteht, die jeweils mittels eines Stellantriebs (26,* 22, 24) radial und axial an das Werkrad (10) anstellbar sind, und daß jede Werkzeughälfte aus einem Drückrad (12,14) besteht, an dem axial nebeneinander ein Leitzahnkranz (12.41,14,41) und ein den Leitzahnkranz umfangsmäßig überragender Entgratzahnkranz (12.42, 14.42) vorgesehen sind, die zwischen sich einen hohlkehlenförmigen oder abgeschrägten Übergang haben und gemeinsam die Kantenbruchverzahnung (12.43, 14.43) bilden, mittels welcher die Stirnkanten des Werkrades (10) spanlos rundbar bzw. anfasbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Entgratzahnkranzes (12.42,14.42) mit den Zähnen des Leitzahnkranzes (12.41, 14.41) axial fluchten und diese in der Dicke und in der Höhe überragen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drückräder (12, 14) werkradkonform und koaxial auf zwei Achsen (18.1, 18.2) angeordnet und mittels des axialen Stellantriebs (22, 24) beidseitig an das Werkrad (10) preßbar sind und daß zwischen den beiden Drückrädern (12, 14) eine Federeinrichtung (28) vorgesehen ist, die die Drückräder (12,14) bei unbetätigtem axialem Stellantrieb (22,24) auf Abstand hält

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe (26; 22,24) hydraulische Stellantriebe sind.

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