DE10002188A1 - Vorrichtung nebst Schneidwerkzeug zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken innen - oder aussenverzahnter Werkräder - Google Patents
Vorrichtung nebst Schneidwerkzeug zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken innen - oder aussenverzahnter WerkräderInfo
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- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen
von Hinterlegungen oder dergleichen an Zahnflanken von
innen- oder außenverzahnten Werkrädern durch spanende
Bearbeitung mittels eines Schneidkantenwerkzeuges,
welches um eine zur Werkrad-Achse parallele Werkzeugach
se dreht, mit einer Schneidkantenform, die der Hinterle
gungsform entspricht.
Eine Vorrichtung und ein an dieser wirksam werdendes
Schneidwerkzeug sind bekannt aus der DE 42 00 418 C1,
wobei das Schneidkantenwerkzeug in Form eines drehan
treibbaren Einzahnwerkzeuges ausgebildet ist. Dessen
Schneidkante bewegt sich relativ zur Werkstückverzah
nung beispielsweise für die Bearbeitung einer Innenver
zahnung auf einer Hypozykloide. Dabei erfolgt der
Schneideneingriff in die Verzahnung jeweils im Spitzen
bereich der Zykloide stoßend. Die Standzeit eines sol
chen Einzahnwerkzeuges ist naturgemäß gering, da der
Spanabtrag mittels nur eines einzigen Zahnes erfolgt.
Die Folge davon ist ein häufiger Werkzeugwechsel mit
der daraus resultierenden Stillstandzeit der entspre
chenden Vorrichtung.
Eine ältere, nicht vorveröffentlichte deutsche Patentan
meldung 199 33 137.5 bringt in Vorschlag, das Schneid
kantenwerkzeug als zahnradförmiges Werkzeug zu gestal
ten, dessen Zähne die Schneidkanten ausbilden. Es ist
dabei so vorgegangen, daß die Schneidkanten von hinter
einanderliegenden Zähnen zumindest im Bereich eines
Umfangabschnittes einen variierenden Radialabstand
besitzen.
Dem Gegenstand der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung anzugeben, die das wirtschaftliche Erzeugen
von Hinterlegungen oder dergleichen an Zahnflanken
innen- oder außenverzahnter Werkräder gestattet.
Diese Aufgabe ist zunächst und im wesentlichen bei
einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst, wobei darauf abgestellt ist, ein zahnradförmi
ges Werkzeug vorzusehen, dessen radial abragende Zähne
kopfseitig die Schneidkanten ausbilden, welche hohl zur
Radialen verlaufende Zahnflanken begrenzen.
Zufolge derartiger Ausgestaltung ist eine Vorrichtung
angegeben, mit der sich wirtschaftlich Hinterlegungen
an Zahnflanken erzeugen lassen. Das Schneidkantenwerk
zeug ist nun als zahnradförmiges Werkzeug und nicht als
Einzahnwerkzeug gestaltet. Ferner sind alle Zähne
gleich gestaltet, was das kostengünstige Erstellen des
Schneidwerkzeuges begünstigt. Da eine Mehrzahl von
Zähnen und daher auch Schneidkanten zum Einsatz gelan
gen, ist gegenüber dem Einzahnverfahren eine hohe Stand
zeit des Schneidkantenwerkzeuges realisiert, verbunden
mit einer mit hoher Wirtschaftlichkeit arbeitenden
Vorrichtung beziehungsweise einer entsprechenden Maschi
ne, da Umspannzeiten erheblich reduziert sind. Hervorzu
heben ist ferner das günstige Schneidverhalten der
Schneidkanten, da aufgrund der hohl zur Radialen verlau
fenden Zahnflanken der Spanabtrag begünstigt ist. So
dann besitzen sämtliche Zähne die gleiche Funktion. Die
Vorrichtung arbeitet selbst dann, wenn beispielsweise
ein Zahn ausgefallen sein sollte. Nach entsprechender
Abnutzung der Schneidkanten des Schneidwerkzeuges kann
dieses auch schnell gewechselt werden. Sodann ist das
Schneidwerkzeug der Vorrichtung so aufgebaut, daß die
Zähne eine im wesentlichen konzentrisch verlaufende
Kopffläche aufweisen, welche nur unwesentlich schmaler
ist als der Zahnfuß. Zwischen diesem und dem Kopf er
streckt sich der Hals, welcher schmaler ist als der
Kopf. Aufgrund dieser geometrischen Querschnittsgestal
tung eines jeden Zahnes wird eine hohe Stabilität ge
währleistet, so daß einem Abbrechen der Zähne während
der Erzeugung von Hinterlegungen entgegengewirkt ist.
Für ein gutes Schneidverhalten trägt ferner der Sachver
halt bei, daß die Fußeckpunkte zweier benachbarter
Zähne einen größeren Abstand voneinander besitzen als
die Fußbreite. Es besteht daher genügend Eintrittsraum
für einen Zahn des Werkrades, welcher Raum auch bei der
Spanbildung sich als günstig erweist. Ein genaues Ju
stieren des Schneidwerkzeuges ist aufgrund des Sachver
halts möglich, daß die Stirnseitenflächen des Werkzeu
ges parallele Planflächen sind derart, das zwei oder
mehr Werkzeuge durch Distanzbüchsen in vorbestimmtem
Abstand zueinander auf einer Antriebswelle gehalten
sind. Die Länge der Distanzbüchsen bestimmt dabei den
Abstand der Schneidwerkzeuge zueinander. Ferner ist
vorgesehen, daß die Zähnezahl des Werkzeuges der um
eins vergrößerte oder verminderte Quotient von Werkrad-
Zähnezahl und drei ist. Charakterisiert ist dabei jeder
Zahn dadurch, daß im Bereich der größten Breite des
Zahnes das Verhältnis von Zahnhöhe zur Halsweite circa
4 zu 1 und das Verhältnis von Zahnhöhe zur Kopfweite
circa 3 zu 1 beträgt. Es ist möglich, das Schneidwerk
zeug durch Schleifen zu erzeugen. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, daß das Werkzeug durch Drahterosion aus
einem Stück gefertigt ist. Hierbei kann im Wege der
Drahterosion von einem gehärteten Rohling ausgegangen
werden. Eine solche Herstellung begünstigt insbesondere
die Fertigung der Hohlkehlen der Zahnflanken. Die Draht
erosion ist aber insbesondere deswegen von Vorteil,
weil damit ohne ein Umspannen des Schneidwerkzeuges
sowohl die Zähne als auch die Bohrung nebst Nut fertig
bar sind, so daß mit sehr hoher Maßhaltigkeit gearbei
tet werden kann. Dies erlaubt neben der durch die Zähne
vielzahl gegebenen hohen Standzeit auch eine geringe
Rüstzeit beziehungsweise Umspannzeit. Die Schneidwerk
zeuge brauchen lediglich auf eine entsprechende An
triebswelle aufgesteckt zu werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrich
tung gemäß der Erfindung mit zugehörigem Schneidwerk
zeug erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Vorrichtung
mit in Schnittdarstellung veranschaulichtem
innenverzahnten Werkrad mit zugeordnetem zahn
radförmigen Schneidwerkzeug,
Fig. 2 eine Stirnansicht gegen das Werkrad mit an
seinen Zähnen angreifendem Schneidwerkzeug in
etwa natürlicher Größe desselben,
Fig. 3 in stark vergrößerter Einzeldarstellung einen
Ausschnitt der Fig. 2 im Schneidbereich,
Fig. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 noch weiter stark vergrößert einen Zahn des an
einem Werkrad-Zahn angreifenden Schneidwerkzeu
ges mit auf unterschiedlichen Positionen einer
Hypozykloide befindlichen Schneidkanten und
Fig. 6 in Einzeldarstellung einen stark vergrößerten
Zahn des Schneidwerkzeuges.
Die in Fig. 1 schematisch veranschaulichte Vorrichtung
1 ist relevanter Teil einer Werkzeugmaschine. Die Vor
richtung besitzt ein Außenspannfutter 2, mittels wel
chem ein innenverzahntes Werkrad 3 einspannbar ist.
Damit fluchtet die Achse 4 des Werkrades 3 mit der
Werkstückspindelachse A, welche bekannterweise Träger
des Außenspannfutters 2 ist. Dieses kann beispielsweise
vier Spannbacken aufweisen, die das Werkrad 3 festspan
nen und in der zentrierten Stellung halten.
Die mit der Werkrad-Achse 4 fluchtende Werkstückspindel
achse A führt zu einem elektrisch betriebenen, schema
tisch angedeuteten Einzelantrieb 5.
Mit dem Buchstaben B ist die mit einem elektrischen
Einzelantrieb 6 verbundene Werkzeug-Spindelachse be
zeichnet. Sie fluchtet mit der Achse 7 eines außenver
zahnten zahnradförmigen Schneidwerkzeuges 8. Die
Fig. 1 und 2 veranschaulichen, daß die Achsen 4, 7 des
Werkrades 3 und des Werkzeuges 8 parallel zueinander
verlaufen.
Das zahnradartige Schneidwerkzeug 8 dient dazu, Hinter
legungen 9 an den Zahnflanken 10 der Zähne 11 des innen
verzahnten Werkrades 3 zu erzeugen. In Richtung der
Zahnkopffläche der Zähne 11 gesehen, ist jede Hinterle
gung 9 als stumpfwinkelige Einbuchtung gestaltet der
art, daß der eine Winkelschenkel 9' einem Mehrfachen
der Länge des anderen Winkelschenkels 9" entspricht,
vergleiche Fig. 4. Beim Ausführungsbeispiel sind an
jeder Zahnflanke 10 jedes Zahnes 11 zwei hintereinander
liegende Hinterlegungen 9 vorgesehen. Zu diesem Zweck
sitzen auf der Antriebswelle 12 zwei mit Abstand hinter
einanderangeordnete Schneidwerkzeuge 8, welche durch
eine ebenfalls auf der Antriebswelle 12 sitzende Distanzbüchse
13 auf Abstand zueinander gehalten sind.
Letztere tritt gegen die einander zugekehrten paralle
len Planflächen der Schneidwerkzeuge 8. Die gegenüber
liegenden Planflächen der Schneidwerkzeuge 8 dienen zur
Anlagejustierung sowie zum Verspannen. Das zahnradförmi
ge Schneidwerkzeug 8 besitzt eine Schneidkantenform,
die der Hinterlegungsform entspricht, vergleiche hierzu
Fig. 4. Die untereinander identisch gestalteten, radial
abragenden Werkzeug-Zähne 14 bilden kopfseitig die
Schneidkanten 15 aus, welche hohle, zur Radialen R
verlaufende Zahnflanken 16 begrenzen. Jeder Zahn 14 be
sitzt eine konzentrisch zur mittleren Bohrung 17 verlau
fende Kopffläche 18. Im Bereich der größten Breite des
Zahnes 14 ist die Kopffläche 18 nur unwesentlich schma
ler als der Zahnfuß 19. Der zwischen dem Kopf 18 und
dem Fuß 19 liegende Hals 20 dagegen ist schmaler als
der Kopf 18, vergleiche hierzu insbesondere Fig. 6.
Fig. 3 dagegen veranschaulicht, daß die Fußeckpunkte E
zweier benachbarter Zähne 14 einen größeren Abstand
voneinander besitzen als die Fußbreite a beträgt.
Ferner ist die Geometrie jedes Zahnes 14 dadurch ge
zeichnet, daß im Bereich der größten Breite des Zahnes
14 das Verhältnis von Zahnhöhe x zur Halsweite y circa
4 zu 1 beträgt. Ferner liegt ein Verhältnis der Zahnhö
he x zur Kopfweite z von circa 3 zu 1 vor.
Das Werkrad 3 besitzt beim Ausführungsbeispiel neunund
dreißig Zähne 11, während das Schneidwerkzeug 8 vier
zehn Zähne 14 hat. Dadurch ist die Zähnezahl des Werk
zeuges 8 der um eins vergrößerte Quotient von Werkrad-
Zähnezahl und drei. Es könnte jedoch auch ein solches
Verhältnis vorliegen, daß die Zähnezahl des Werkzeuges
der um eins verminderte Quotient von Werkrad-Zähnezahl
und drei ist.
Zur Herstellung des Schneidwerkzeuges 8 wird von einem
gehärteten Rohling ausgegangen, welcher durch Drahtero
sion in die genaue Form des Schneidwerkzeuges gebracht
wird. Dabei ist das Schneidwerkzeug ohne Umspannen
fertigbar. Es können sowohl die Zähne 14 als auch die
Bohrung 17 nebst zugehöriger Nut 21 gefertigt werden,
um das Schneidwerkzeug 8 genau auf der Antriebswelle 12
justieren zu können, und zwar unter Einbezug einer
Paßfeder 22.
In der Draufsicht gesehen, besitzt jede Kopffläche 18
eine Pfeilform. Gebildet ist diese durch die stumpfwin
kelig zueinander verlaufenden Schenkel 16', 16" der
Zahnflanken 16, welche die stumpfwinkelige Ausrichtung
der Winkelschenkel 9', 9" der Hinterlegungen 9 bedin
gen.
Zwecks Vermeidung einer Kerbwirkung gehen die Zahnflan
ken 16 über gerundete Hohlkehlen 23 in den Radkörper
beziehungsweise Zahnfußkreis über.
Zur Erstellung der Hinterlegungen 9 vermitteln die
Einzelantriebe 5, 6 dem Werkrad 3 und den Schneidwerk
zeugen 8 eine solche Umdrehung, daß sich die einen
Zahnflanken 16 der Zähne 14 des Schneidwerkzeuges 8 an
den einen Zahnflanken 10 des Werkrades 3 abwälzen,
wobei durch die in radialer Richtung verlaufende Bewe
gungskomponente der sich abwälzenden, Schneidkanten 15
aufweisenden Zahnflanken 16 der Spanabtrag erfolgt.
Jede Zahnflanke bewegt sich dabei auf einer Hypozyklo
iden H. Fig. 5 veranschaulicht, daß zwischen der hohl
kehlenartigen Zahnflanke 16 des Schneidwerkzeug-Zahnes
14 und der Zahnflanke 10 Raum verbleibt, welcher das
Schneidverhalten begünstigt und die Lebensdauer des
Schneidwerkzeuges 8 demgemäß erhöht. Strichpunktiert
sind in Fig. 5 verschiedene Stellungen des Zahnes 14
und der Schneidkanten 15 veranschaulicht, welche
Schneidkanten sich entlang der Hypozykloiden H bewegen,
welch letztere im Bereich der Zahnflanke 10 diese ge
ringfügig durchdringen kann.
Um beim Schneiden eine genügende Flankenpressung zwi
schen den Zähnen des Werkrades und denjenigen des
Schneidwerkzeuges 8 zu erhalten, kann der Einzelantrieb
5, welcher auf das Werkrad 3 einwirkt, als einstellbare
Bremsvorrichtung gestaltet sein.
Nach dem Erzeugen der Hinterlegungen 9 an den einen
Werkrad-Zahnflanken 10 werden durch Drehrichtungsumkehr
der Einzelantriebe 5, 6 die gegenüberliegenden Werkrad-
Zahnflanken 10 bearbeitet, welche dort die entsprechen
den Hinterlegungen erhalten. Dann arbeiten die anderen
Schneidkanten 15 der Werkzeug-Zähne 14.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe
sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit
auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten
Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll
inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale
dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung
mit auf zunehmen.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Erzeugen von Hinterlegungen (9) oder
dergleichen an Zahnflanken (10) von innen- oder außen
verzahnten Werkrädern (3) durch spanende Bearbeitung
mittels eines Schneidkantenwerkzeuges (8), welches um
eine zur Werkrad-Achse (4) parallele Werkzeugachse (7)
dreht, mit einer Schneidkantenform, die der Hinterle
gungsform entspricht, gekennzeichnet durch ein zahnrad
förmiges Schneidwerkzeug (8), dessen radial abragende
Zähne (14) kopfseitig die Schneidkanten (15) ausbilden,
welche hohle, zur Radialen (R) verlaufende Zahnflanken
(16) begrenzen.
2. Schneidwerkzeug (8) zum Erzeugen von Hinterlegungen
(9) oder dergleichen an Zahnflanken (10) von innen-
oder außenverzahnten Werkrädern (3) durch spanende
Bearbeitung mittels Schneidkanten, deren Form der Hin
terlegungsform entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schneidkantenwerkzeug (8) zahnradförmig gestaltet
ist, wobei die radial abragenden Zähne (14) kopfseitig
die Schneidkanten (15) ausbilden, welche hohle, zur
Radialen (R) verlaufende Zahnflanken (16) begrenzen.
3. Vorrichtung zur Erzeugung von Hinterschneidungen (9)
mit einem Schneidkanten (15) ausbildenden zahnradförmi
gen Schneidwerkzeug (8), gekennzeichnet durch eine im
wesentlichen konzentrisch verlaufende Kopffläche (18),
welche nur unwesentlich schmaler ist als der Zahnfuß
(19), und einem zwischen Zahnfuß (19) und Kopf (18)
liegenden Hals (20), der schmaler ist als der Kopf (18).
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2 oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußeckpunkte
(E) zweier benachbarter Zähne (14) einen größeren Ab
stand voneinander besitzen als die Fußbreite (a).
5. Schneidwerkzeug nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stirnseitenflächen des Schneid
werkzeuges (8) parallele Planflächen sind derart, das
zwei oder mehr Schneidwerkzeuge (8) durch Distanzbüch
sen (13) in vorbestimmtem Abstand zueinander auf einer
Antriebswelle (12) gehalten sind.
6. Schneidwerkzeug nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zähnezahl des Schneidwerkzeuges
(8) der um eins vergrößerte oder verminderte Quotient
von Werkrad-Zähnezahl und drei ist.
7. Schneidwerkzeug nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der größten Breite des
Zahnes (14) das Verhältnis von Zahnhöhe (x) zur Halswei
te (y) circa 4 zu 1 und das Verhältnis von Zahnhöhe (x)
zur Kopfweite (z) circa 3 zu 1 beträgt.
8. Schneidwerkzeug nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (8) durch Draht
erosion aus einem Stück gefertigt ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Schneidwerkzeuges
gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ohne
Umspannen aus einem Rohling erodiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000102188 DE10002188A1 (de) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | Vorrichtung nebst Schneidwerkzeug zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken innen - oder aussenverzahnter Werkräder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000102188 DE10002188A1 (de) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | Vorrichtung nebst Schneidwerkzeug zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken innen - oder aussenverzahnter Werkräder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10002188A1 true DE10002188A1 (de) | 2001-07-26 |
Family
ID=7628059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000102188 Ceased DE10002188A1 (de) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | Vorrichtung nebst Schneidwerkzeug zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken innen - oder aussenverzahnter Werkräder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10002188A1 (de) |
Cited By (5)
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-
2000
- 2000-01-19 DE DE2000102188 patent/DE10002188A1/de not_active Ceased
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WO2023161075A1 (de) | 2022-02-24 | 2023-08-31 | Profilator Gmbh & Co. Kg | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hinterlegungen und zahnrädern |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8131 | Rejection |