DE102020118384A1

DE102020118384A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Fasen an Zahnflanken von Zahnrädern

Info

Publication number: DE102020118384A1
Application number: DE102020118384.4A
Authority: DE
Inventors: Karsten Zimmermann
Original assignee: Profilator GmbH and Co KG
Current assignee: Profilator GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-01-13
Also published as: US20230302558A1; MX2023000640A; CN115916443A; WO2022013068A1; EP4178749A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Fase (21) an den von einer Stirnfläche (22) eines Zahnrades (3) und den daran angrenzenden Flanken (6, 7) der Zähne des Zahnrades (3) definierten Kante (20), mit einem Schneidwerkzeug (1), das zumindest eine Schneidkante (11) aufweist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Schneidwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Schneidplatte, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein Steuerprogramm. Wesentlich ist, dass die Schneidkante (11) bei jedem Umlauf des Schneidwerkzeuges (1) nur einen Bearbeitungsabschnitt der Kante (20) bearbeitet.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Fase an den von einer Stirnfläche eines Zahnrades und den daran angrenzenden Flanken der Zähne des Zahnrades definierten Kante, mit einem Schneidwerkzeug, das zumindest eine Schneidkante aufweist, wobei das Zahnrad und das Schneidwerkzeug in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis derart jeweils um eine Drehachse drehangetriebenen werden, dass sich die mindestens eine Schneidkante materialabtragend evolventenartig entlang eines Abschnitts der Kante bewegt und eine Schneidplatte zur Verwendung bei dem Verfahren, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Steuerprogramm.
Stand der Technik
Die WO 2015/185 186 beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks im Wälzschälverfahren unter Verwendung eines Kombiwerkzeuges. Das Kombiwerkzeug besitzt Schneidzähne mit Schneidkanten, mit denen eine Entgratung von Zahnkanten vorgenommen werden kann, bei der die Achsen von Werkzeug und Werkstück parallel ausgerichtet sind.
Die DE 2 157 619 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit dem zum Entgraten oder zum Brechen der Kanten an den Zahnenden der Zähne von Zahnrädern ein zahnradförmiges Schneidwerkzeug verwendet wird. Das Werkzeug wird in einem festen Drehzahlverhältnis zum zahnradförmigen Werkstück derart drehangetriebenen, dass Schneidkanten des Schneidwerkzeuges an den Kanten, an denen Zahnflanken der Zähne eine Stirnfläche des Zahnrades angrenzen materialabtragend bearbeitet werden. Dabei werden an den Kanten Fasen erzeugt. Die Achsen von Werkstück und Werkzeug verlaufen windschief zueinander, sodass die Schneidkanten schälend am Werkstück angreifen.
Ein Verfahren zu materialabtragenden Bearbeiten von Zahnrädern, bei dem die Achsen von Werkstück und Werkzeug windschief zueinander verlaufen ist darüber hinaus aus der DE 10 2013 012 797 A1 vorbekannt.
Ein Verfahren zum Entgraten von Zahnrädern mit einer Entgradscheibe, die um eine Drehachse drehantreibbar ist, die parallel zur Werkzeugdrehachse verläuft, beschreibt die DE 102 58 594 A1 .
Die DE 100 02 188 A1 und DE 101 16 259 A1 beschreiben Verfahren zum Erzeugen von Hinterlegungen an Zahnflanken von Zahnrädern. Ein Schneidwerkzeug besitzt eine Vielzahl von Schneidkanten, die in einer gleichmäßigen Umfangsverteilung um die Drehachse des Werkzeuges angeordnet sind. Die Schneidkanten verlaufen parallel zur Drehachse des Werkzeugs. Letztere verläuft parallel zur Drehachse des Werkstücks. Durch eine Änderung der Phasenlage werden nacheinander mehrere Bearbeitungsabschnitte der Zahnflanke bearbeitet, wobei die Bearbeitung der sich gegenüberliegenden Zahnflanken in aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten erfolgt, bei denen die Bearbeitungsrichtung jeweils vom Zahnkopf zum Zahnfuß verläuft.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, ein hierzu verwendbares Werkzeug und eine hierzu verwendbare Vorrichtung anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass die Schneidkante bei jedem Umlauf des Schneidwerkzeuges nur einen Bearbeitungsabschnitt der Kante bearbeitet. Die zu entgratende Kante eines Zahnes eines Werkrades wird somit abschnittsweise bearbeitet. Die Kante der Zähne wird zeitlich nacheinander an verschiedenen Stellen bearbeitet. Dies kann gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung dadurch erfolgen, dass die Schneidkanten nicht in gleichmäßiger Winkelverteilung um die Werkzeugdrehachse angeordnet sind. Die Schneidkanten bzw. die die Schneidkanten tragenden Schneidplatten sind derart winkelversetzt zueinander angeordnet, dass sie bei einer gleichmäßigen synchronen Drehung von Werkrad und Werkzeug an verschiedenen Stellen des Zahnes des Werkrades und insbesondere der zu entgratenden Zahnkante des Werkrades angreifen. Die Schneidkanten greifen bei einem Umlauf des Werkrades bzw. des Werkzeuges nicht nur an verschiedenen Stellen der untereinander gleichgestalteten Zähne an. Die Schneidkanten greifen auch an voneinander verschiedenen Zähnen des Werkrades an. Bei der Bearbeitung der Zahnkanten werden somit voneinander verschiedene Zähne an voneinander verschiedenen Stellen erstmalig bearbeitet, bevor nach mehreren Umläufen des Werkrades und des Werkzeuges alle Zähne an allen Stellen bearbeitet worden sind. Bei diesem Aspekt der Erfindung wird die Phasenlage der Drehbewegung des Werkrades und der Drehbewegung des Werkzeugs bevorzugt nicht geändert. Die Schneidkanten haben jeweils unterschiedliche Winkelabstände von den benachbarten Schneidkanten. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Phasenlage der Drehbewegung von Werkrad und Werkzeug hingegen geändert. Es ist ferner vorgeschlagen, dass die Drehachsen des Zahnrades und des Schneidwerkzeuges parallel zueinander verlaufen. Einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann einer Antriebsvorrichtung aufweisen, die zwei Spindeln aufweist. Eine Werkzeugspindel kann das Schneidwerkzeug tragen. Eine Werkstückspindel kann das vom Zahnrad gebildete Werkstück tragen. Eine derartige ausgebildete Vorrichtung wird im Stand der Technik für die Erzeugung von Hinterlegungen verwendet. Anders als beim Verfahren zur Erzeugung von Hinterlegungen besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. benutzt das erfindungsgemäße Verfahren aber keine sich parallel zur Werkzeugachse erstreckenden Schneidkanten. Die Schneidkanten können sich wie aus anderweitigem Stand der Technik vorbekannt zumindest bereichsweise in Radialebenen erstrecken, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in einer Radialebene die Werkzeugdrehachse liegt. Die Erstreckungsrichtung der Schneidkante hat nicht nur eine Richtungskomponente parallel zur Werkzeugdrehachse. Erfindungsgemäß hat die Erstreckungsrichtung der Schneidkante zumindest eines Abschnittes der Schneidkante vielmehr zusätzlich eine Richtungskomponente quer zur Werkzeugdrehachse, also eine in Radialrichtung verlaufende Komponente insbesondere in der Radialebene. Die Schneidkante kann somit zumindest bereichsweise schräg zur Drehachse des Werkzeugs verlaufen. Der Winkel zwischen Drehachse des Werkzeuges und Schneidkante oder Bereich der Schneidkante ist bevorzugt kleiner als 80°, 70° oder 60°. Er kann auch kleiner als 50° sein. Der Winkel ist bevorzugt größer als 20°, 30° oder 40°. Er liegt bevorzugt zwischen 60° und 30° oder 50° und 40°. Er kann 45° betragen. Erfindungsgemäß wird mit der Schneidkante nur die Kante bearbeitet, an der eine Zahnflanke des Zahnrades an eine Stirnfläche des Zahnrades angrenzt. Die Bearbeitung dieser Kante kann in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten erfolgen. Bei jedem Bearbeitungsschritt wird nur ein Bearbeitungsabschnitt der Kante bearbeitet. Um die Lage des Bearbeitungsabschnittes zu ändern kann die Phasenlage zwischen Drehbewegung des Werkzeuges und Drehbewegung des Werkstücks geändert werden. Es kann aber auch die Achslage der Werkzeugdrehachse und der Werkstückdrehachse unter Beibehaltung ihrer Parallelität geändert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sowohl innen verzahnte als auch außen verzahnte Werkstücke entgratet werden. Der Radialabstand der Schneidkanten zur Drehachse des Werkzeugs ist bevorzugt geringer, als der Radialabstand der Zähne zur Drehachse des Werkstücks. Die Schneidkante hat während der Bearbeitung eine evolventenförmige Flugbahn gegenüber dem Werkstück. Gemäß einer Variante der Erfindung können ohne Änderung der Drehrichtung von Werkstück- bzw. Werkzeugdrehachse nacheinander die Kanten zweier sich gegenüberliegender Zahnflanken entgratet werden. Bei der Bearbeitung einer ersten Kante der beiden Zahnflanken erfolgt die Bearbeitung vom Zahnkopf hin zum Zahnfuß. Bei der Bearbeitung der zweiten Kante der beiden Zahnflanken erfolgt die Bearbeitung vom Zahnfuß zum Zahnkopf hin. Gemäß der ersten Variante der Erfindung werden die beiden sich gegenüberliegenden Zahnflanken der Zähne von voneinander verschiedenen Schneidkanten, die jeweils von einer Schneidplatte ausgebildet sind, bearbeitet. Ein die Schneidplatten tragender Träger trägt somit erste Schneidplatten, die beim selben Umlauf des Werkzeugs erste Zahnflanken der Zähne bearbeitet und zweite Schneidplatten, die beim selben Umlauf des Werkzeugs zweite Zahnflanken der Zähne bearbeitet, wobei sich die ersten Zahnflanken und die zweiten Flanken gegenüberliegen. Bevorzugt trägt der Träger dritte Schneidplatten, die beim selben Umlauf des Werkzeugs dritte Zahnflankenabschnitte der Zähne, bevorzugt trägt der Träger weitere vierte Schneidplatten, die beim selben Umlauf des Werkzeugs vierte Zahnflankenabschnitte und trägt der Träger weiter bevorzugt fünfte Schneidplatten, die beim selben Umlauf des Werkzeugs fünfte Zahnflankenabschnitte der Zähne bearbeiten. Wobei die Zahnflankenabschnitte Abschnitte der sich gegenüberliegenden Zahnflanken und/oder vom Zahnfuß ausgebildet werden. Gemäß der zweiten Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einer ersten einzigen Bearbeitungsphase die gesamte einer ersten Zahnflanke zugeordneten Kante und in einer zweiten einzigen Bearbeitungsphase die gesamte einer zweiten Zahnflanke zugeordneten Kante bearbeitet wird. In einer Zwischenphase kann die einem Zahnfuß zugeordneten Kante bearbeitet werden. Die Schneidkante wird bevorzugt von einer Schneidplatte und besonders bevorzugt von einer Wendeschneidplatten ausgebildet. Die Schneidkante wird von einer an eine Freifläche angrenzenden Spanfläche definiert. Die Freifläche und die Spanfläche können jeweils in einer Ebene verlaufen. Der Spanwinkel zwischen Freifläche und Spanfläche kann kleiner als 90°, 80°, 60° oder 50° sein. Der Spanwinkel ist bevorzugt größer als 0°, 10°, 30° oder 40°. Der Spanwinkel kann zwischen 30° und 60° betragen, er kann 50° betragen. Die Schneidkante kann von einem Kantenabschnitt eines Grundkörpers ausgebildet sein. Die Schneidkante kann die Verlängerung einer Randkante des Grundkörpers sein. In einer Variante der Erfindung wird die Schneidkante von einem freigeschnittenen Eckbereich eines Grundkörpers ausgebildet. Der Grundkörper kann zwei parallel zueinander verlaufende Breitseitenflächen aufweisen. Bei der Bearbeitung kann die mit einer Fase zu versehende Kante durch den freigeschnittenen Eckbereich hindurchtauchen. Die Breitseitenflächen können einen rautenförmigen Grundriss aufweisen. Die Schneidkanten liegen bevorzugt im Eckbereich des Grundkörpers. Die Seitenflächen des Grundkörpers besitzen einen Winkel zu den Breitseitenflächen, der größer ist als der Spanwinkel. Der Übergangswinkel zwischen Breitseitenfläche und Seitenfläche kann mindestens 70° oder 80° betragen. In einer bevorzugten Variante wird die Freifläche vom freigeschliffenen Eckbereich ausgebildet. Der freigeschliffene Eckbereich kann eine Schrägfläche ausbilden. Er kann aber auch von einer winkelförmigen Einkerbung gebildet sein. Das Material der Schneidplatte kann Hartmetall oder keramisch sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine elektronische Steuerung, die mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert ist. Das in der elektronischen Steuerung enthaltene Steuerprogramm ist so ausgelegt, dass mit ihm das zuvor beschriebene Verfahren durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der der azimutale Abstand zweier benachbarter Schneidkanten des Schneidwerkzeuges und insbesondere der azimutale Abstand zweier unmittelbar in Umfangsrichtung aufeinanderfolgender Schneidplatten größer ist, als der azimutale Abstand zweier benachbarter Zähne des Werkrades.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 In der Art eines Radialschnittes ein zahnradförmiges Werkstück, dass mit einem Schneidkanten aufweisenden Werkzeug entgratet wird,
2 Die Ansicht gemäß II in 1,
3 Eine erste Variante eines Bearbeitungsverfahrens, bei der in mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten jeweils Abschnitte einer Kante von Zahnflanken bearbeitet werden,
4 Eine zweite Variante eines Bearbeitungsverfahrens, bei dem die beiden Flanken jeweils mit genau einem Bearbeitungsschritt entgratet werden, wobei in einem Zwischenschritt der Zahnfuß bearbeitet wird,
5 Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wendeschneidplatten zur Durchführung des Verfahrens in verschiedenen Ansichten,
5a Eine Seitenansicht der in der 5 dargestellten Wendeschneidplatten, wobei die Blickrichtung der Erstreckungsrichtung der Schneidkante entspricht,
6 Ein Schneidwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens, welches mit drei Wendeschneidplatten gemäß 5 bestückt ist,
7 Vergrößert in einer perspektivischen Darstellung den spanabhebenden Anschliff einer Wendeschneidplatte einer zu bearbeitenden Kante,
8 Eine Darstellung gemäß 5 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Wendeschneidplatte,
8a Eine Seitenansicht gemäß 5a der in der 8 dargestellten Wendeschneidplatte, wobei die Blickrichtung der Erstreckungsrichtung der Schneidkante entspricht,
9 Ein Schneidwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens, welches mit drei Wendeschneidplatten gemäß 8 bestückt ist,
10 Eine Darstellung gemäß 7, jedoch bei der Verwendung einer Wendeschneidplatte gemäß 8,
11 Eine perspektivischen Darstellung der Vorrichtung beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
12 Vergrößert den Ausschnitt XII in 11,
13 Den axialen Blick auf einen Träger von insgesamt fünf Schneidplatten eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
14 Die Flankenabschnitte, die bei einer kontinuierlichen Drehbewegung des Schneidwerkzeuges um seine Drehachse die bei der Bearbeitung im Wesentlichen ortsfest gegenüber der Drehachse des Werkrades verbleibt nacheinander von den Schneidplatten bearbeitet werden.

Beschreibung der Ausführungsformen
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beispielsweise durch Wälzschälen, Wälzfräsen oder durch anderweitige geeignete Verfahren verzahnte Werkräder entgratet werden. Mit dem Verfahren werden die Kanten, an denen sich die Flanken 6, 7 der Zähne 5 des Zahnrades 3 mit der Stirnfläche 22 des Zahnrades 3 treffen, entgratet. In diese Kante 20 wird eine Fase eingearbeitet. Es können sowohl innen verzahnte als auch außen verzahnte Werkräder entgratet werden. Beim Ausführungsbeispiel wird das entgraten eines innen verzahnten Zahnrades 3 beschrieben.
Mit einer nicht dargestellten Werkzeugspindel, die von einem nicht dargestellten Elektromotor drehangetrieben wird und die ein Spannfutter aufweist, welches ein Werkzeug 1 hält, wird das Werkzeug 1 um eine Werkzeugdrehachse 2 drehangetrieben. Mit einer nicht dargestellten Werkstückspindel, die von einem nicht dargestellten Elektromotor drehangetrieben wird und die ein Spannfutter aufweist, welches ein verzahntes Werkrad 3 trägt, wird das Werkrad 3 um eine Werkstückdrehachse 4 drehangetrieben. Mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung, die programmierbar ist, werden von einem dort implementierten Steuerprogramm die Werkzeugspindel um die Werkzeugdrehachse 2 und die Werkstückspindel um die Werkstückdrehachse 4 derart drehangetrieben, dass sich die Schneidkanten 11 des Werkzeugs 1 auf zykloidischen Flugbahnen bewegen, wobei Abschnitte der evolventenartigen Flugbahnen durch Abschnitte der zu entgratenden Kante 20 verlaufen. Durch Änderung der Phasenlage der Drehbewegung der Werkzeugspindel und der Werkzeugspindel und/oder durch Änderung der Achslage der beiden Spindeln kann der Bearbeitungsabschnitt, in dem die Schneidkanten 11 in die zu entgratende Kante 20 eingreifen, in Richtung des Verlaufs der Kante 20 wandern.
Die 3 und 4 zeigen den Verlauf der evolventenartigen Flugbahnen zum Entgraten der Kante 20. Bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kante 20 einer ersten Zahnflanke 6 mit einer Vielzahl von nacheinander durchgeführten Bearbeitungsschritten entgratet, wobei zunächst die Kante einer ersten Zahnflanke 6, danach die Kante des Zahnfußes 9 und danach die Kante der zweiten Zahnflanke 7 unmittelbar aufeinanderfolgend bearbeitet werden. Bei der Bearbeitung der Kante 20 der Zahnflanke 6 erfolgt die Spanrichtung vom Zahnkopf hin zum Zahnfuß. Bei der Bearbeitung der der Zahnflanke 6 gegenüberliegenden Zahnflanke 7 erfolgt die Bearbeitung mit einer Spanrichtung vom Zahnflugfuß zum Zahnkopf hin. Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Kanten der Zahnflanken 6, 7 jeweils mit einem einzigen Schnitt bearbeitet.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, liegen die Werkzeugdrehachse 2 und die Werkstückdrehachse 4 in einer gemeinsamen Ebene. Sie verlaufen parallel zueinander. Die Schneidkanten 11, die beim Ausführungsbeispiel jeweils von einer Schneidplatte 10 ausgebildet werden, verlaufen auf einer Kegelmantelfläche um die Werkzeugdrehachse 2. Die Schneidkanten 11 erstrecken sich gradlinig und verlaufen unter einem spitzen Winkel α zur Werkzeugdrehachse 2, der zwischen 30° und 60° liegt. Die Schneidkanten 11 können in etwa in einer Radialebene bezogen auf die Werkzeugdrehachse 2 liegen. Sie können aber auch leicht richtungsversetzt zu einer derartigen Radialebene verlaufen.
Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass mit derselben Schneidkante 11 lediglich durch Variation der Phasenlage und/oder der Achslage von Werkzeugdrehachse 2 und Werkstückdrehachse 4 in einem Bearbeitungsschritt nacheinander die Zahnflanke 6, der Zahnfuß 9 und die gegenüberliegende Zahnflanke 7 ohne Drehrichtungsänderung entgratet werden. Der Schnitt durch die erste Zahnflanke 6 erfolgt dabei vom Zahnkopf zum Zahnfuß und durch die zweite Zahnflanke 7 vom Zahnfuß zum Zahnkopf. Eine für ein derartiges Verfahren verwendbare Schneidplatte 10 zeigen die 5, 5a sowie 8 und 8a. Die 6 und 7 bzw. 9 und 10 zeigen einen mit den Schneidplatten 10 bestückten Messerkopf bzw. perspektivisch den spanabhebenden Anschliff der Schneidkante 11 der Schneidplatte 10 am Werkstück. Die Schneidkante 11 bildet einen Abschnitt einer Randkante eines Grundkörpers der Schneidplatte 10.
Die 5, 5a zeigen eine Wendeschneidplatte 10 mit einem rautenförmigen Grundriss. Ein spitzwinkliger Eckabschnitt der Wendeschneidplatte 10 bildet jeweils eine Schneidkante 11 aus. Eine Breitfläche 23 der Schneidplatte bildet eine Spanfläche 12. Der Grundkörper der Schneidplatte 10 ist im Eckbereich angeschliffen, sodass eine Anschliffsfläche 15 entsteht. Durch den Anschliff wird eine Freifläche 13 erzeugt, die an die Spanfläche 12 angrenzend die Schneidkante 11 erzeugt. Die Freifläche 13 und die Spanfläche 12 haben einen Winkel α von etwa 50° zueinander, sodass ein Spanwinkel β von etwa 50° entsteht. Mit einem derart kleinen Spanwinkel lässt sich das oben beschriebene Verfahren durchführen. Die Eckabschnitte sind durch Anschliffe 17 abgestumpft.
Die 8, 8a zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wendeschneidplatte 10, die ebenfalls eine Anschlifffläche 15 aufweist, mit der eine in einem Spanwinkel β von etwa 50° zur Spanfläche 12 verlaufende Freifläche 13 erzeugt ist. Die Spanfläche 12 wird hier von einer Seitenfläche 19 des Grundkörpers der Schneidplatte 10 gebildet. Auch hier sind die Eckabschnitte durch Anschliffe 17 abgestumpft.
Die 11 und 12 zeigen den sich bei der Bearbeitung der Zahnflanken 6, 7 ändernden Anstellwinkel der Spanfläche 12 zur Richtung der zu bearbeitenden Kante 20. Während der Bearbeitung taucht die Kante 20 durch den freigeschliffenen Eckbereich der Schneidplatte 20.
Die 13 und 14 beschreiben eine Variante des zuvor beschriebenen Verfahrens und eine Variante einer zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Schneidwerkzeug 1 wird von einem Träger 24 ausgebildet, der eine Vielzahl von Schneidplatten 10 trägt. Der Träger 24 ist um eine Werkzeugdrehachse 2 drehantreibbar. Die Schneidplatten 10 haben voneinander verschiedene Funktionen. Die Schneidplatten A1, A2, A3, B, C sind derart winkelversetzt um die Werkzeugdrehachse 2 angeordnet, dass sie bei einer kontinuierlichen synchronen Drehung des Schneidwerkzeuges 1 um die Werkzeugdrehachse 2 zur Drehung des Werkrades 3 um die Werkstückdrehachse 4 ohne Änderung der Phasenlage an voneinander verschiedenen Stellen der Zähne 5 des Werkrades 3 angreifen. Das was bei dem zuvor beschriebenen Verfahren durch die Änderung der Phasenlage bewirkt wird, bewirkt bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Winkelversatz der Schneidplatten A1, A2, A3, B, C zu in gleichmäßiger Winkelverteilung um die Drehachse 2 angeordnete Umfangspositionen.
Die Schneidplatte A1 ist derart am Träger 24 befestigt, dass sie an einem ersten Zahn an einem ersten Zahnflankenabschnitt A1s eine erste spanabhebende Bearbeitung durchführt.
Die Schneidplatte A2 ist derart am Träger 24 befestigt, dass sie an einem zweiten Zahn an einem zweiten Zahnflankenabschnitt A2s eine zweite spanabhebende Bearbeitung durchführt.
Die Schneidplatte A3 ist derart am Träger 24 befestigt, dass sie an einem dritten Zahn an einem dritten Zahnflankenabschnitt A3S eine dritte spanabhebende Bearbeitung durchführt.
Die Schneidplatte B ist derart am Träger 24 befestigt, dass sie an einem vierten Zahn an einem vierten Zahnflankenabschnitt Bs eine vierte spanabhebende Bearbeitung durchführt.
Die Schneidplatte C ist derart am Träger 24 befestigt, dass sie an einem fünften Zahn an einem fünften Zahnflankenabschnitt Cs eine fünfte spanabhebende Bearbeitung durchführt. Die Schneidplatten A1, A2, A3, B und C haben jeweils andere Winkelabstände von ihren nächsten Nachbarn.
Es ist vorgesehen, dass die zuvor beschriebenen ersten bis fünften Zähne bei einem Umlauf hintereinander bearbeitet werden und voneinander verschieden sind. Es ist ferner vorgesehen, dass die ersten bis fünften Zahnflankenabschnitte bei einem Umlauf hintereinander bearbeitet werden und voneinander verschieden sind. Es ist ferner vorgesehen, dass die ersten bis fünften spanabhebenden Bearbeitungen unmittelbar aufeinanderfolgend an voneinander verschiedenen Zähnen durchgeführt werden, ohne dass sich die Phasenlage der Drehbewegungen von Werkstückspindel und Werkzeugspindel, die das Werkstück bzw. das Werkzeug drehantreiben, ändert.
Es kann vorgesehen sein, dass einige der Schneidplatten A1, A2 und A3 untereinander gleichgestaltet sind. Es kann ferner vorgesehen sein, dass sich die Schneidplatten A1, A2, A3 von anderen Schneidplatten B, C durch ihre Gestalt unterscheiden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass sich die ersten bis fünften Zahnflankenabschnitte A1s, A2s, A3s, Bs, Cs überlappen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Zahnflankenabschnitte A1s, A2s, A3s, Bs, Cs verschiedenen Zahnflanken 6, 7 und/oder dem Zahnfuß 9 zugeordnet sind. Beim Ausführungsbeispiel erstreckt sich der von der Schneidplatte C bearbeitete Zahnflankenabschnitt Cs über die Zahnflanke 7 und bereichsweise über den Zahnfuß 9. Der von der Schneidplatte B bearbeitete Zahnflankenabschnitt Bs erstreckt sich über die der Zahnflanke 7 gegenüberliegende Zahnflanke 6 und bereichsweise über den Zahnfuß 9. Die Schneidplatten B, C sind somit Flankenbearbeitungsschneidplatten. Sie können untereinander verschieden gestaltet sein. Die Schneidplatten A1, A2 und A3 können untereinander gleichgestaltet sein. Sie bearbeiten die Flankenabschnitte A1s, A2s und A3s, die sich im Wesentlichen entlang des Zahnfußes 9 erstrecken. Mit den Schneidplatten nacheinander Fasen an Kanten 20 von Zähnen 5, die sich vom Zahnkopf 8 eines Zahnes 5 bis zum Zahnkopf 8 eines benachbarten Zahnes 5 erstrecken, schrittweise und abschnittsweise bis zum Entstehen einer sich unterbrechungsfrei von einem Zahnkopf zum benachbarten Zahnkopf 8 erstreckenden Fase gefertigt.
In der 14 sind die Zahnlücken bzw. Zähne, die mit den verschiedenen Schneidplatten A1 bis C gefertigt werden, unmittelbar hintereinanderliegend dargestellt. Bei einem entsprechenden Winkel zwischen zwei benachbarten Schneidplatten A1 bis C ist dies auch vorgesehen. Bei einer Variante der Erfindung, bei der der azimutale Abstand zwischen zwei benachbarten Schneidplatten A1 bis C1 größer ist als der azimutale Abstand zweier benachbarter Zähne des Werkrades, liegt zwischen den mit den in azimutaler Richtung unmittelbar aufeinanderfolgenden Schneidplatten A1 bis C bearbeiteten Zähne 5 zumindest eine Zahnlücke bzw. Zahn 5, der erst bei einer weiteren Umdrehung des Werkrades 3 bearbeitet wird.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der der azimutale Abstand zweier benachbarter Schneidkanten 11 mehrfach so groß ist, insbesondere zweifach oder dreifach so groß ist, wie der azimutale Abstand zweier benachbarter Zähne 5 des Werkrades 3.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante 11 bei jedem Umlauf des Schneidwerkzeuges 1 nur einen Bearbeitungsabschnitt der Kante 20 bearbeitet.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bearbeitungsabschnitte der Kante 20 von verschiedenen Schneidkanten 11 des Schneidwerkzeuges 1 gefertigt werden, die bei einer Drehung des Schneidwerkzeuges 1 um seine Drehachse 2 nacheinander an voneinander verschiedenen Zähnen 5 des Werkrades 3 angreifen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkanten 11 von voneinander verschiedenen Schneidplatten A1, A2, A3, B, C ausgebildet sind, die demselben Schneidwerkzeug 1 zugeordnet sind und/oder dass die Schneidplatten A1, A2, A3, B, C, deren Schneidkanten 11 an unterschiedlichen Stellen der Kante 20 angreifen in einer unregelmäßigen Winkelstellung um die Werkzeugdrehachse 2 angeordnet sind, und/oder dass die Schneidkanten 11 der Schneidplatten A1, A2, A3, B, C phasenverschoben an der Kante (20) angreifen.
Ein Schneidwerkzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest einige der Schneidkanten 11 der Schneidplatten A1, A2, A3, B, C derart winkelversetzt zueinander angeordnet sind, dass sie bei der gleichmäßigen synchronen Drehung an voneinander verschiedenen Stellen an den Zähnen 5 des Werkrades 3 angreifen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bearbeitungsabschnitt der Kante 20 als Folge einer Änderung der Phasenlage von Drehung des Schneidwerkzeuges 1 und Drehung des Zahnrades 3 schrittweise entlang der Kante 20 wandert und/oder dass die Kante 20 einer ersten Zahnflanke 7 in einer Bearbeitungsrichtung vom Zahnkopf 8 zum Zahnfuß 9 und unmittelbar darauf folgend die Kante einer der ersten Zahnflanke 7 gegenüberliegenden zweiten Zahnflanke 8 in einer Bearbeitungsrichtung vom Zahnfuß 9 zum Zahnkopf 8 bearbeitet wird und/oder dass die Schneidkante 11 von einer Schneidplatte 10 ausgebildet ist und/oder dass das Schneidwerkzeug 1 eine Mehrzahl von in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Drehachse 2 angeordnete Schneidkanten 11 besitzt, die insbesondere jeweils von einer Schneidplatte 10 ausgebildet ist.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die sich insbesondere gradlinig erstreckende Schneidkante 11 in einem Winkel α kleiner als 90°, 80°, 60° oder 50° und größer als 0°, 10°, 30° oder 40° zur Werkzeugdrehachse 2 verläuft.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante 11 von einer angeschliffenen Freifläche 13 und einer von einer Seitenfläche 19 der Schneidplatte 10 gebildet ist.
Eine Schneidplatte 10, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schneidwinkel β kleiner als 70° oder 60° und größer als 20°, 30° oder 40° ist.
Eine Schneidplatte, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante 11 von einem freigeschliffenen Eckbereich des Grundkörpers ausgebildet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Freifläche 13 von dem freigeschnittenen Eckbereich ausgebildet ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drehachsen 2, 4 parallel zueinander verlaufen und dass die Erstreckungsrichtung der Schneidkante 11 eine in Radialrichtung bezogen auf die Werkzeugdrehachse 2 verlaufende Komponente aufweist.
Ein Steuerprogramm, das, wenn auf einer Steuereinrichtung einer Vorrichtung ausgeführt, diese zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 steuert.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Schneidwerkzeug
2: Werkzeugdrehachse
3: Werkrad, Zahnrad
4: Werkstückdrehachse
5: Zahn
6: Zahnflanke
7: Zahnflanke
8: Zahnkopf
9: Zahnfuß
10: Schneidplatte
11: Schneidkante
12: Spanfläche
13: Freifläche
14: Bohrungen
15: Anschliff
16: Seitenfläche
17: Anschliff
18: Kante
19: Seitenfläche
20: Kante
21: Fase
22: Stirnfläche
23: Breitseitenfläche
23': Breitseitenfläche
24: Träger
A1: Schneidplatte
A2: Schneidplatte
A3: Schneidplatte
B: Schneidplatte
C: Schneidplatte
A1s: Flankenabschnitt
A2s: Flankenabschnitt
A3s: Flankenabschnitt
α: Winkel
β: Schneidwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/185186 [0002]
DE 2157619 [0003]
DE 102013012797 A1 [0004]
DE 10258594 A1 [0005]
DE 10002188 A1 [0006]
DE 10116259 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Fase (21) an den von einer Stirnfläche (22) eines Zahnrades (3) und den daran angrenzenden Flanken (6, 7) der Zähne (5) des Zahnrades (3) definierten Kante (20), mit einem Schneidwerkzeug (1), das zumindest eine Schneidkante (11) aufweist, wobei das Zahnrad (3) und das Schneidwerkzeug (1) in einem vorgegebenen Drehzahlverhältnis derart jeweils um eine Drehachse (2, 4) drehangetriebenen werden, dass sich die mindestens eine Schneidkante (11) materialabtragend evolventenartig entlang eines Abschnitts der Kante (20) bewegt, dabei die Drehachsen (2, 4) des Zahnrades (3) und des Schneidwerkzeuges (1) parallel zueinander verlaufen und die Erstreckungsrichtung der Schneidkante (11) eine in Radialrichtung bezogen auf die Drehachse (2) des Schneidwerkzeuges (1) verlaufende Richtungs-Komponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (11) bei jedem Umlauf des Schneidwerkzeuges (1) nur einen Bearbeitungsabschnitt der Kante (20) bearbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsabschnitte der Kante (20) von verschiedenen Schneidkanten (11) des Schneidwerkzeuges (1) gefertigt werden, die bei einer Drehung des Schneidwerkzeuges (1) um seine Drehachse (2) nacheinander an voneinander verschiedenen Zähnen (5) des Werkrades (3) angreifen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (11) von voneinander verschiedenen Schneidplatten (A1, A2, A3, B, C) ausgebildet sind, die demselben Schneidwerkzeug (1) zugeordnet sind und/oder dass die Schneidplatten (A1, A2, A3, B, C), deren Schneidkanten (11) an unterschiedlichen Stellen der Kante (20) angreifen in einer unregelmäßigen Winkelstellung um die Werkzeugdrehachse (2) angeordnet sind, und/oder dass die Schneidkanten (11) der Schneidplatten (A1, A2, A3, B, C) phasenverschoben an der Kante (20) angreifen.
Schneidwerkzeug insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Träger (24), der eine Mehrzahl von um eine Drehachse (2) angeordnete Schneidplatten (A1, A2, A3, B, C) trägt, wobei jede der Schneidplatten (A1, A2, A3, B, C) eine Schneidkante (11) aufweist, wobei die Schneidkanten (11) in einer derartigen Winkelverteilung um die Drehachse (2) angeordnet sind, dass die Schneidkanten (11) bei einer gleichmäßigen, synchronen Drehung des Trägers (24) mit einem Werkrad (3) nacheinander an voneinander verschiedenen Zähnen (5) des Werkrades (3) angreifen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Schneidkanten (11) der Schneidplatten (A1, A2, A3, B, C) derart winkelversetzt zueinander angeordnet sind, dass sie bei der gleichmäßigen synchronen Drehung an voneinander verschiedenen Stellen an den Zähnen (5) des Werkrades (3) angreifen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsabschnitt der Kante (20) als Folge einer Änderung der Phasenlage von Drehung des Schneidwerkzeuges (1) und Drehung des Zahnrades (3) schrittweise entlang der Kante (20) wandert und/oder dass die Kante (20) einer ersten Zahnflanke (7) in einer Bearbeitungsrichtung vom Zahnkopf (8) zum Zahnfuß (9) und unmittelbar darauf folgend die Kante einer der ersten Zahnflanke (7) gegenüberliegenden zweiten Zahnflanke (8) in einer Bearbeitungsrichtung vom Zahnfuß (9) zum Zahnkopf (8) bearbeitet wird und/oder dass die Schneidkante (11) von einer Schneidplatte (10) ausgebildet ist und/oder dass das Schneidwerkzeug (1) eine Mehrzahl von in gleichmäßiger Umfangsverteilung um die Drehachse (2) angeordnete Schneidkanten (11) besitzt, die insbesondere jeweils von einer Schneidplatte (10) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich insbesondere gradlinig erstreckende Schneidkante (11) in einem Winkel (α) kleiner als 90°, 80°, 60° oder 50° und größer als 0°, 10°, 30° oder 40° zur Werkzeugdrehachse (2) verläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (11) von einer angeschliffenen Freifläche (13) und einer von einer Seitenfläche (19) der Schneidplatte (10) gebildet ist.
Schneidplatte (10) zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Spanfläche (12), die unter Ausbildung einer Schneidkante (11) in einem Schneidwinkel (β) an eine Freifläche (13) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidwinkel (β) kleiner als 70° oder 60° und größer als 20°, 30° oder 40° ist.
Schneidplatte nach Anspruch 8, welche einen Grundkörper ausbildet mit parallel zueinander verlaufenden Breitseitenflächen (23, 23') und mit Seitenflächen (19), die einen Winkel von mindestens 70° oder 80° zur Breitseitenfläche (23, 23') aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (11) von einem freigeschliffenen Eckbereich des Grundkörpers ausgebildet ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Freifläche (13) von dem freigeschnittenen Eckbereich ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mit insbesondere einer Schneidplatte (10) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, mit einer Antriebsvorrichtung zur Halterung eines Schneidwerkzeuges (1) und zum Drehen des Schneidwerkzeuges (1) um eine Werkzeugdrehachse (2) und zur Halterung eines zu bearbeitenden Zahnrades (3) und Drehen des Zahnrades (3) um eine Werkstückdrehachse (4) und mit einer Steuereinrichtung, die derart eingerichtet ist, um die Antriebsvorrichtung derart einzustellen und zu bewegen, dass sich die Schneidkanten (11) materialabtragend evolventenartig entlang eines Abschnittes einer Kante (20) bewegen, an der Flanken (6, 7) der Zähne (5) des Zahnrades (3) an eine Stirnfläche (22) des Zahnrades (3) angrenzen, wobei die Drehachsen (2, 4) parallel zueinander verlaufen und die Erstreckungsrichtung der Schneidkante (11) eine in Radialrichtung bezogen auf die Werkzeugdrehachse (2) verlaufende Komponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Schneidkanten (11) der Schneidplatten A1, A2, A3, B, C) derart winkelversetzt zueinander angeordnet sind, dass sie bei einer gleichmäßigen synchronen Drehung an voneinander verschiedenen Stellen an den Zähnen (5) des Werkrades (3) angreifen.
Steuerprogramm, das, wenn auf einer Steuereinrichtung einer Vorrichtung ausgeführt, diese zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 steuert.
Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.