DE102022104454A1

DE102022104454A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hinterlegungen und Zahnrädern

Info

Publication number: DE102022104454A1
Application number: DE102022104454.8A
Authority: DE
Inventors: Karsten Zimmermann
Original assignee: Profilator GmbH and Co KG
Current assignee: Profilator GmbH and Co KG
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2023-08-24
Also published as: WO2023161075A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades mit einem ersten Schritt, bei dem eine Zähne (6) mit Zahnflanken (8) aufweisende Verzahnung (5) durch Wälzschälen erzeugt wird, mit einem zweiten Schritt, bei dem im Bereich zwischen einem Zahnfuß (10) der Zähne (6) und einem Fußformkreis (9) durch ein spanabtragendes Verfahren Protuberanzen (11) erzeugt werden und mit einem dritten Schritt, bei dem nur in ein oder mehreren ersten Teilbereichen (I₁) der Breite (B) der Verzahnung (5) Hinterlegungen (12) in den Zahnflanken (8) erzeugt werden. Um die Stabilität der Zähne der Verzahnung zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Protuberanzen (11) sich nur über zweite Teilbereiche (I₂) der Breite (B) der Verzahnung (5) erstrecken, die jeweils einen Überlappungsbereich mit dem ersten Teilbereich (I₁) aufweisen.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades mit einem ersten Schritt, bei dem eine Zähne mit Zahnflanken aufweisende Verzahnung beispielsweise durch eine Wälzbearbeitung, wie Wälzschälen, erzeugt wird, mit einem zweiten Schritt, bei dem im Bereich zwischen einem Zahnfuß der Zähne und einem Fußformkreis durch ein spanabtragendes Verfahren Protuberanzen erzeugt werden und mit einem dritten Schritt, bei dem nur in ein oder mehreren ersten Teilbereichen der Breite der Verzahnung Hinterlegungen in den Zahnflanken erzeugt werden.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Die DE 10 2005 049 528 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Schiebemuffen. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt durch Wälzschälen in einem ringförmigen Werkstück eine Innenverzahnung erzeugt. In Teilbereichen der Breite der Zahnflanken der so erzeugten Verzahnung werden Hinterlegungen eingearbeitet. Dies erfolgt mit einem Hinterlegungswerkzeug.
Die DE 100 02 188 A1 beschreibt ein Hinterlegungswerkzeug, das Schneidkanten aufweist und um eine Drehachse, die parallel zur Drehachse des Werkstücks verläuft, drehangetrieben wird.
Die DE 10 2008 037 514 A1 beschreibt die Fertigung von Verzahnungen mit einer Wälzschälvorrichtung.
Vorrichtungen zum Wälzkanten und das Wälzschälverfahren werden darüber hinaus auch in den WO 2012/152660 A1 und EP 2 537 615 A1 beschrieben, wobei letztere ein Wälzschälverfahren offenbart, bei dem in eine Verzahnung lokal Einstiche eingearbeitet werden können.
Beim Wälzschälen besitzt das Wälzschälrad eine Verzahnung, die eine Vielzahl von Schneidzähnen ausbildet, wobei jeder Schneidzahn zwei an eine Stirnfläche angrenzende Schneidzähne aufweist. Das Wälzschälrad greift bei der Wälzschälbearbeitung in der Art eines Schraubradgetriebes in die zu erzeugende Verzahnung des Werkrades ein. Die Werkzeugachse und die Werkstückachse stehen bei der Wälzschälbearbeitung windschief zueinander. Besitzt das Wälzschälrad eine Zylinderform, muss die Werkzeugachse geringfügig von der Werkstückachse weggeneigt sein, um einen kinematischen Freiwinkel zu erzeugen. Bei der Verwendung eines kegelstumpfförmigen Wälzschälrades ist dies nicht erforderlich. Hier kann das Gemeinlot der beiden Achsen durch den Berührpunkt des Werkzeuges am Werkstück verlaufen. Während des Wälzschälens kann das Werkzeug in Breitenerstreckungsrichtung der Zähne vorgeschoben werden. Der Spanabtrag erfolgt im Wesentlichen in axialer Richtung des Werkzeuges.
Schiebemuffen, wie sie in Kraftfahrzeuggetrieben verwendet werden, werden von innen verzahnten Zahnrädern gebildet, bei denen die Zahnflanken Hinterlegungen aufweisen. Bei den Hinterlegungen handelt es sich um über einen Teilbereich der Breitenerstreckung der Zahnflanken verlaufende Ausnehmungen. Bei der Fertigung dieser Hinterlegungen mit einem Hinterlegungswerkzeug, wie es in der oben genannten DE 100 02 188 A1 beschrieben wird, greifen die Schneidzähne des Hinterlegungswerkzeuges, die sich auf einer zykloiden Bahn bewegen, radial und mit einer azimutalen Bewegungskomponente in die Zahnflanke ein. Aufgrund der Form der Hinterlegungen und der Flugbahn der Schneidkante ergeben sich in dem, dem Zahnfuß nahen Bereich der Zahnflanke ungünstige Schnittbedingungen. Mittels einer Protuberanz, die in den an den Zahnfuß angrenzenden Bereich der Zahnflanke eingebracht wird, wird dort Material abgetragen, sodass sich die Schnittbedingungen dort verbessern. Beim Stand der Technik erstreckt sich die Protuberanz über die gesamte Breite des Zahnes, sodass der Zahn eine Schwächung erhält.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen einerseits die Schnittbedingungen zum Einarbeiten der Hinterlegungen verbessert werden und andererseits eine Schwächung des Zahns weitestgehend vermieden wird.
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 darstellen, sondern auch eigene Lösungen der Aufgabe sind.
Zunächst und im Wesentlichen wird vorgeschlagen, dass sich die die Materialstärke des Zahnfußes vermindernden Protuberanzen nur über einen Teilbereich der Breite der Zahnflanken erstrecken, nämlich nur über einen Breitenbereich, in dem sich auch die Hinterlegungen erstrecken. Der Breitenbereich der Hinterlegungen überlappt sich mit dem Breitenbereich der Protuberanzen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass ein erster Teilbereich einer Breite der Verzahnungen die Hinterlegungen aufweist. Der Teilbereich kann 10%, 20% oder 30% der Breite einer Zahnflanke sein. Die Protuberanz erstreckt sich ebenfalls nur über einen Teilbereich der Breite der Verzahnung. Dieser zweite Teilbereich kann dieselbe Breitenerstreckung aufweisen, wie der erste Teilbereich, in dem sich die Hinterlegung befindet. Es reicht aber aus, wenn sich die beiden Teilbereiche überlappen, sodass sich ein Überlappungsbereich ausbildet. Bevorzugt wird die Verzahnung durch Wälzschälen erzeugt. Die Verzahnung kann mit den bekannten insbesondere wälzend arbeitenden Verzahnungsverfahren gefertigt werden. In Betracht kommen hier Verfahren wie Stoßen, Räumen, Fräsen, insbesondere Wälzfräsen, und, besonders bevorzugt für Innenverzahnungen, das Wälzschälen. Die Protuberanzen können mit ähnlichen Verfahren und insbesondere dem Verfahren des Wälzschälens, des Wälzfräsens oder des Wälzstoßens gefertigt werden. In Betracht kommt aber auch die Bearbeitung der Zahnflanke mit einem Schaftfräser. Für die Hinterlegungen können Verfahren, wie sie in der DE 103 29 413 A1 oder DE 10 2014 108 438 A1 beschrieben werden, verwendet werden. Bei diesem Verfahren kann ein Hinterlegungswerkzeug zur Anwendung kommen, das zumindest eine Schneide aufweist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird nicht nur die Verzahnung durch Wälzschälen, sondern werden auch die Protuberanzen mit dem Wälzschälverfahren gefertigt. Das Wälzschälwerkzeug greift dann nur im zweiten Teilbereich in die bereits mit dem ersten Verfahrensschritt bearbeiteten Zahnflanken ein. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens sind die Konturen der Schneidkanten der Schneidzähne der beiden Wälzschälwerkzeuge voneinander verschieden. Die Schneidkante des Wälzschälwerkzeuges, welche zum Erzeugen der Verzahnung verwendet wird, kann einen Abschnitt aufweisen, der den an den Zahnkopf des Zahnes der Verzahnung angrenzenden Bereich der Zahnflanke bearbeitet. Dieser Fußabschnitt des Schneidzahns hat eine größere Dicke, als der entsprechende Abschnitt des Schneidzahns des zweiten Wälzschälwerkzeugs, mit dem die Protuberanz gefertigt wird. Der Fußabschnitt des Schneidzahns des zweiten Wälzschälwerkzeugs ist somit schlanker als der des ersten Wälzschälwerkzeugs. Er ist im Bereich der Evolvente derart zurückgesetzt, dass dort keine Bearbeitung stattfindet. Bei der Fertigung der Protuberanz erfolgt somit keinen Spanabtrag in dem dem Zahnkopf nahen Bereich des Zahnes des Werkstücks. Hinsichtlich der Kontur der Schneidkanten im Bereich des Abschnitts, mit dem der an den Zahnfuß angrenzenden Bereich des Zahns der Verzahnung bearbeitet wird, ist es genau andersherum. Der die Protuberanzen fertigende Abschnitt des Schneidzahns, also der dortige Kopfabschnitt, ist dicker gestaltet, als der entsprechende Abschnitt des ersten Werkzeuges, mit dem die Verzahnung gefertigt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Schneidzahn, der die Protuberanz fertigt, eine größere Höhe aufweist, als der Schneidzahn, mit dem im ersten Schritt die Verzahnung gefertigt wird. Die Protuberanz kann sich bei einer derartigen Ausgestaltung dann nicht nur über den den Zahnfuß benachbarten Bereich der Zahnflanke, sondern auch über den Zahnfuß erstrecken. In einem dritten Verfahrensschritt werden im Wesentlichen gemäß dem in der DE 100 02 188 A1 beschriebenen Verfahren die Hinterlegungen gefertigt. Während bei den beiden ersten Verfahrensschritten, bei denen es sich um Wälzschäl-Schritte handelt, die Achsen des drehangetriebenen Werkstücks und des drehangetriebenen Werkzeugs windschief zueinanderstehen, können die beiden Achsen beim Fertigen der Hinterlegungen parallel zueinander verlaufen. Der Vorschub kann dabei in Radialrichtung, bezogen auf das Werkstück, erfolgen. Besitzen die Zahnflanken jeweils zwei Hinterlegungen, so können diese beiden Hinterlegungen gleichzeitig gefertigt werden. Hierzu kann ein drehangetriebener Messerkopf des Hinterlegungswerkzeuges mehrere Schneiden aufweisen, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Bei dem Hinterlegungswerkzeug kann es sich um ein zahnradförmiges Werkzeug handeln. Das Hinterlegungswerkzeug kann aber auch nur eine oder eine Vielzahl von Einzelschneiden aufweisen. Das Hinterlegungswerkzeug kann auch so ausgelegt sein, dass für jede Hinterlegung nur eine Schneide vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich im Wesentlichen um eine CNC-Maschine mit einer Mehrzahl von Achsen. Die Vorrichtung kann eine drehangetriebene Werkstückachse, eine drehangetriebene erste Werkzeugachse, die das Wälzschälwerkzeug zum Fertigen der Verzahnung trägt, eine drehangetriebene zweite Achse, die das Wälzschälwerkzeug zum Fertigen der Protuberanzen trägt und eine dritte Drehachse, die das um eine Drehachse drehantreibbare Hinterlegungswerkzeug trägt, besitzen. Die drei Werkzeugachsen können von einer Steuereinrichtung gesteuert dem Werkstück zugestellt werden beziehungsweise am Werkstück positioniert werden. Sie können mit der Steuereinrichtung in eine Drehung versetzt werden, die mit der ebenfalls von der Steuereinrichtung veranlassten Drehung des Werkstücks synchronisiert ist. Sie können darüber hinaus auch gegenüber dem Werkstück mithilfe der Steuereinrichtung vorgeschoben werden. Die Steuereinrichtung ist derart programmiert, dass beim Betrieb der Vorrichtung ein Zahnrad nach den oben beschriebenen Verfahrensmerkmalen gefertigt wird.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Wälzschälvorrichtung gemäß DE 10 2005 049 528 A1 , mit der sowohl in einem ersten Verfahrensschritt die Verzahnung als auch in einem zweiten Verfahrensschritt Protuberanzen in die Verzahnung eingebracht werden können, in einer geschnittenen ersten Ansicht,
2 die Werkzeug/Werkstückanordnung gemäß 1 in einer um 90 Grad gedrehten Ansicht,
3 eine Vorrichtung zum Erzeugen von Hinterlegungen, wie sie in der DE 100 02 188 A1 beschrieben ist, mit der in einem dritten Verfahrensschritt Hinterlegungen an den Stellen in die Verzahnung eingebracht wird, an denen im zweiten Verfahrensschritt die Protuberanzen erzeugt wurden,
4 eine um 90 Grad gedrehte Ansicht der in der 3 dargestellten Werkzeug/Werkstückanordnung,
5 einen Teilschnitt durch eine Verzahnung, wobei mit der Bezugsziffer 11 im Bereich eines Zahnfusses 10 die Dicke des Zahnes lokal vermindernde Protuberanzen bezeichnet sind,
6 eine Darstellung mit Blickrichtung VI in 5 auf eine Zahnflanke 8 eines Zahnes 6,
7 eine Darstellung gemäß 5 jedoch nach dem Fertigen der Protuberanzen 11 und vor dem Fertigen der Hinterlegungen 12,
8 eine Darstellung mit Blickrichtung VIII in 7,
9 eine Darstellung mit Blickrichtung IX in 7 und
10 den Verlauf einer Schneidkante 16 eines Schneidzahns eines ersten Wälzschälwerkzeugs, mit dem die Verzahnung gefertigt wird und einer Schneidkante 19 eines Schneidzahns eines zweiten Wälzschälwerkzeugs, mit dem die Protuberanz gefertigt wird.

Beschreibung der Ausführungsformen
Mittels einer CNC-Werkzeugmaschine, die eine Vielzahl von motorisch angetriebenen Achsen aufweist und bei der insbesondere ein innen zu verzahnendes Werkstück 1 in einem Futter einer Werkstückspindel gehalten ist, wird mittels eines ersten Schälwerkzeugs 3, das von einer ersten Werkzeugachse drehangetrieben wird, im Wälzschälverfahren eine Verzahnung 5 in das Werkstück 1 eingebracht. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können auch aussen verzahnte Werkräder mit einer Verzahnung versehen werden.
Die Werkzeugachse 4 des Werkzeugs 3 steht in einem Achskreuzwinkel Σ verschwenkt gegenüber der Werkstückachse 2 des Werkstücks 1. Bei der Verwendung eines zylinderförmigen Werkzeugs 3, wie es beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, kann die Werkzeugachse 4 zusätzlich einen Neigungswinkel η zur Werkzeugachse 2 aufweisen.
Durch eine synchrone Drehung von Werkstück 1 und Werkzeug 3 und eine gleichzeitige axiale Vorschubbewegung wird in das Werkstück 1 eine Innenverzahnung mit einer sich über die axiale Breite des Werkstücks 1 erstreckenden Breite B gefertigt.
Im Anschluss an diesen ersten Verfahrensschritt wird mit einem zweiten Wälzschälwerkzeug 3', das von derselben oder einer zweiten Werkzeugachse getragen wird, ebenfalls im Wälzschälverfahren zumindest eine Protuberanz 11 in die im ersten Verfahrensschritt gefertigten Zahnflanken 8 der Verzahnung 5 eingebracht. Die 1 und 2 zeigen sowohl den ersten Verfahrensschritt als auch den zweiten Verfahrensschritt. Der zweite Verfahrensschritt unterscheidet sich vom ersten Verfahrensschritt zum einen durch das verwendete Wälzschälwerkzeug. Der wesentliche Unterschied ist aber der nur bereichsweise Eingriff des zweiten Wälzschälwerkzeugs in die Zahnflanken 8 der Verzahnung 5.
Nach einer Positionierung des zweiten Werkzeugs 3', bei dem die Schneidkanten innerhalb der Breitenerstreckung der Verzahnung 5 in Angriff an die Verzahnung 5 gebracht wird, erfolgt zunächst eine radiale Zustellung, währenddessen die Schneidkanten des zweiten Schneidwerkzeuges 3' in die Zahnflanken 5 eintreten, um die Protuberanzen 11 durch Materialabtrag von den Zahnflanken 5 in einem Bereich der dem Zahnfuß 10 benachbart ist, zu fertigen. Der Achskreuzwinkel kann bereits ausreichend groß genug sein, um ohne einen weiteren Vorschub die Protuberanzen 11 zu fertigen. Das Werkzeug kann aber auch über eine kurze Strecke in axialer Richtung, d.h. in Breitenrichtung der Verzahnung, verschoben werden. Die Protuberanzen 11 erstrecken sich dann nur über einen Teilbereich über die gesamte Breite B der Zahnflanke 8 und über eine Höhe, die vom Zahnfuß 10 bis zu einem Fußformkreis 9 ragt. Während des zweiten Verfahrensschritts wird die Zahnflanke zwischen Fußformkreis 9 und Zahnkopf 7 nicht bearbeitet.
Die so gefertigten Protuberanzen 11 erstrecken sich somit über einen Teilbereich der Zahnflanke 8, der von den beiden Stirnseiten des Zahnrades 1 beabstandet ist. Die Protuberanzen 11 können sich bis zum Zahnfuß erstrecken. Sie können sich aber auch darüber hinaus bis in den Kernbereich des Werkstücks 1 erstrecken.
Im Anschluss an diesen zweiten Verfahrensschritt werden mit einem dritten Werkzeug, das ein Hinterlegungswerkzeug ist, wie es in den 3 und 4 dargestellt ist, Hinterlegungen 12 in die Zahnflanken 8 eingeschnitten. Die Hinterlegungen 12 werden im Wesentlichen dort in die Zahnflanken 8 eingearbeitet, wo in dem vorangegangenen Verfahrensschritt die Protuberanzen 11 erzeugt worden sind. Allerdings kann die sich in Breitenerstreckung des Zahnes 6 gemessene Länge I₁ der Protuberanz 11 von der ebenfalls in Breitenerstreckung des Zahnes 6 gemessenen Länge I₂ der Hinterlegung 12 abweichen. Beim in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Länge I₁ der Protuberanz 11 etwas geringer als die Länge I₂ der Hinterlegung. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Verhältnisse aber andersherum sein. Die beiden Längen I₁ und I₂ können aber auch gleich sein.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Abschnitt der Hinterlegung 12, der zwischen Zahnfuß 10 und Fußformkreis 9 liegt, vollständig im Bereich einer Protuberanz 11 liegt. Es kann somit insbesondere vorgesehen sein, dass die gesamte Breitenerstreckung I₂ der Hinterlegung 12 zwar größer ist, als die Breitenerstreckung I₁ der Protuberanz 11, die Breitenerstreckung I₁ der jedoch größer oder zumindest gleich der Breitenerstreckung I₂ der Hinterlegung 12 im Bereich zwischen Fußformkreis 9 und Zahnfuß 10 ist, wobei die Lage des Fußformkreises 9 durch den radialen Abstand eines Randes der Protuberanz 11 vom Zahnfuß 10 definiert sein kann.
Die Hinterlegungen 12 können sich über eine größere Höhenerstreckung, bezogen auf die Zahnhöhe h₁, h₂ erstrecken als die Protuberanzen 11. Beim Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Hinterlegungen 12 nicht bis in den Bereich des Zahnfußes 10. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich die Hinterlegungen 12 bis in den Bereich des Zahnfuß 10 oder über den Bereich des Zahnfußes 10 hinaus in den Kernbereich des Werkstücks 1 erstrecken.
Die 10 zeigt beispielhaft in einer Übereinanderlage die Konturen der Schneidkanten 16 eines ersten Wälzschälwerkzeuges 3 und der Schneidkanten 19 eines zweiten Wälzschälwerkzeugs 3'. In dem Bereich 18, 21 der Schneidkanten 16,19, bei dem das erste Wälzschälwerkzeug 3 die dem Zahnkopf 7 benachbarte Zahnflanke 8 bearbeitet, unterscheidet sich die Kontur dahingehend, dass der Abschnitt 18 des ersten Wälzschälwerkzeuges 3, welcher die an den Zahnkopf 7 angrenzende Zahnflanke 8 bearbeitet, dicker ist, als der entsprechende Abschnitt 21 des zweiten Wälzschälwerkzeuges 3'. Mit dem die Protuberanzen 11 gefertigten Schneidzahn werden somit die Zahnflanken 8 nicht bearbeitet.
Die Bereiche 17, 20 der Schneidkanten 16, 19, die im Bereich des Zahnfußes 10 in spanenden Eingriff am Werkstück 1 treten, unterscheiden sich dahingehend, dass der Kopfabschnitt 20, der die Protuberanzen 11 fertigt, dicker ist, als der Kopfabschnitt 17, der den Flankenbereich der Zahnflanken 8 zwischen Fußformkreis 9 und Zahnfuß 10 im ersten Verfahrensschritt fertigt.
Die Zahnflanken 8 können sich entlang einer Evolventen erstrecken. Die Protuberanzen 11 können sich ebenfalls entlang einer Evolventen erstrecken, die jedoch unter Ausbildung eines Knicks in den Bereich der Zahnflanke 8 zwischen Zahnkopf 7 und Fußformkreis 9 am Fußformkreis übergeht. Die Protuberanzen 11 erstrecken sich aber nur im Wesentlichen über den Teilbereich der Zahnbreite, in den auch die Hinterlegungen 12 eingearbeitet werden.
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 Protuberanzen 11 sich nur über zweite Teilbereiche I₂ der Breite B der Verzahnung 5 erstrecken, die jeweils einen Überlappungsbereich mit dem ersten Teilbereich I₁ aufweisen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verzahnung durch ein wälzendes Verfahren, Wälzschälen, Wälzfräsen oder durch Stoßen oder Räumen erzeugt wird und/oder dass die Protuberanzen 11 durch Wälzschälen, Stoßen, Wälzfräsen oder mit einem Schaftfräser erzeugt werden.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zahnflanken 8 mit einem ersten Werkzeug, insbesondere Wälzschälwerkzeug 3 erzeugt werden, dessen Schneidkanten 16 entlang einer ersten Kontur verlaufen und die Hinterlegungen mit einem zweiten Werkzeug, insbesondere einem Wälzschälwerkzeug erzeugt werden, dessen Schneidkanten 19 entlang einer von der ersten Kontur verschiedenen zweiten Kontur verlaufen.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der an den Zahnkopf 7 angrenzende den Bereich der Zahnflanke 8 bearbeitende Abschnitt 18 der Schneidkanten 16 des ersten Werkzeuges 3 dicker ist, als der entsprechende Abschnitt 21 der Schneidkanten 19 des zweiten Werkzeuges 3' und dass der die Protuberanzen 11 bearbeitende Abschnitt 20 der Schneidkanten 19 des zweiten Werkzeuges 3' dicker ist, als der entsprechende Abschnitt 17 des ersten Werkzeugs 3.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Höhe h₁ der die Schneidkanten 16 des ersten Werkzeugs 3 bildenden Schneidzähne kleiner ist als die Höhe h₂ der die Schneidkanten 19 des zweiten Werkzeugs 3' bildenden Schneidzähne.
Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Hinterlegungen 12 durch Verwenden eines Schneidkantenwerkzeugs mit einem spanabtragenden Verfahren erzeugt werden.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinrichtung 22 derart eingerichtet ist, dass beim Betrieb der Vorrichtung ein Zahnrad 1 nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gefertigt wird.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das zweite Werkzeug 3' ein Wälzschälwerkzeug ist, wobei der an den Zahnkopf 7 angrenzende, den Bereich der Zahnflanke 8 bearbeitende Abschnitt 18 der Schneidkanten 16 des ersten Werkzeuges 3 dicker ist, als der entsprechende Abschnitt 21 der Schneidkanten 19 des zweiten Werkzeuges 3' und dass der die Protuberanzen 11 bearbeitende Abschnitt 20 der Schneidkanten 19 des zweiten Werkzeuges 3' dicker ist, als der entsprechende Abschnitt 17 des ersten Werkzeugs 3.
Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das dritte Werkzeug 13 ein um eine parallel zu einer Werkstückachse 2 drehantreibbares Schneidkantenwerkzeug ist.
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: Zahnrad
2: Werkstückachse
3: erstes Wälzschälwerkzeug
3': zweites Wälzschälwerkzeug
4: Werkzeugachse
5: Verzahnung
6: Zahn
7: Zahnkopf
8: Zahnflanke
9: Fußformkreis
10: Zahnfuß
11: Protuberanz
12: Hinterlegung
13: Schneidkantenwerkzeug
14: Werkzeugachse
15: Schneide
16: Schneidkante des Verzahnungswerkzeugs
17: Schneidkantenabschnitt
18: Schneidkantenabschnitt
19: Schneidkante des Protuberanzen-Werkzeugs
20: Schneidkantenabschnitt
21: Schneidkantenabschnitt
22: Steuereinrichtung
Σ: Achskreuzwinkel
η: Neigungswinkel
B: Breite
h1: Höhe
h2: Höhe
l1: Teilbereich Länge
l2: Teilbereich Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005049528 A1 [0003, 0013]
DE 10002188 A1 [0004, 0008, 0011, 0013]
DE 102008037514 A1 [0005]
WO 2012/152660 A1 [0006]
EP 2537615 A1 [0006]
DE 10329413 A1 [0011]
DE 102014108438 A1 [0011]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades (1) mit einem ersten Schritt, bei dem eine Zähne (6) mit Zahnflanken (8) aufweisende Verzahnung (5) erzeugt wird, mit einem zweiten Schritt, bei dem im Bereich zwischen einem Zahnfuß (10) der Zähne (6) und einem Fußformkreis (9) durch ein spanabtragendes Verfahren Protuberanzen (11) erzeugt werden und mit einem dritten Schritt, bei dem nur in ein oder mehreren ersten Teilbereichen (I₁) der Breite (B) der Verzahnung (5) Hinterlegungen (12) in den Zahnflanken (8) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Protuberanzen (11) sich nur über zweite Teilbereiche (I₂) der Breite (B) der Verzahnung (5) erstrecken, die jeweils einen Überlappungsbereich mit dem ersten Teilbereich (I₁) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung durch ein wälzendes Verfahren, Wälzschälen, Wälzfräsen oder durch Stoßen oder Räumen erzeugt wird und/oder dass die Protuberanzen (11) durch Wälzschälen, Stoßen, Wälzfräsen oder mit einem Schaftfräser erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnflanken (8) mit einem ersten Werkzeug, insbesondere Wälzschälwerkzeug (3) erzeugt werden, dessen Schneidkanten (16) entlang einer ersten Kontur verlaufen und die Hinterlegungen mit einem zweiten Werkzeug, insbesondere einem Wälzschälwerkzeug erzeugt werden, dessen Schneidkanten (19) entlang einer von der ersten Kontur verschiedenen zweiten Kontur verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Zahnkopf (7) angrenzende den Bereich der Zahnflanke (8) bearbeitende Abschnitt (18) der Schneidkanten (16) des ersten Werkzeuges (3) dicker ist, als der entsprechende Abschnitt (21) der Schneidkanten (19) des zweiten Werkzeuges (3') und dass der die Protuberanzen (11) bearbeitende Abschnitt (20) der Schneidkanten (19) des zweiten Werkzeuges (3') dicker ist, als der entsprechende Abschnitt (17) des ersten Werkzeugs (3).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h₁) der die Schneidkanten (16) des ersten Werkzeugs (3) bildenden Schneidzähne kleiner ist als die Höhe (h₂) der die Schneidkanten (19) des zweiten Werkzeugs (3') bildenden Schneidzähne.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterlegungen (12) durch Verwenden eines Schneidkantenwerkzeugs mit einem spanabtragenden Verfahren erzeugt werden.
Vorrichtung zur Fertigung von Zahnrädern (1) mit einem drehantreibbaren ersten Werkzeug (3), welches ein das Werkstück wälzend bearbeitendes Werkzeug, insbesondere Wälzschälwerkzeug ist, um eine Werkzeugdrehachse drehantreibbar ist und so ausgebildet ist, dass mit ihm eine Zähne (6) mit Zahnflanken (8) aufweisende Verzahnung (5) durch eine wälzende Bewegung, insbesondere Wälzschälen erzeugbar ist, mit einem zweiten Werkzeug (3'), welches derart ausgebildet ist, dass mit ihm im Bereich zwischen einem Zahnfuß (10) der Zähne und einem Fußformkreis (9) durch Spanabtragen Protuberanzen (11) erzeugbar sind, mit einem dritten Werkzeug (13), welches derart ausgebildet ist, dass mit ihm Hinterlegungen (12) in den Zahnflanken (8) erzeugbar sind, und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Werkzeuge (3, 3', 13), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (22) derart eingerichtet ist, dass beim Betrieb der Vorrichtung ein Zahnrad (1) nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gefertigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Werkzeug (3') ein Wälzschälwerkzeug ist, wobei der an den Zahnkopf (7) angrenzende, den Bereich der Zahnflanke (8) bearbeitende Abschnitt (18) der Schneidkanten (16) des ersten Werkzeuges (3) dicker ist, als der entsprechende Abschnitt (21) der Schneidkanten (19) des zweiten Werkzeuges (3') und dass der die Protuberanzen (11) bearbeitende Abschnitt (20) der Schneidkanten (19) des zweiten Werkzeuges (3') dicker ist, als der entsprechende Abschnitt (17) des ersten Werkzeugs (3).
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Werkzeug (13) ein um eine parallel zu einer Werkstückachse (2) drehantreibbares Schneidkantenwerkzeug ist.
Verfahren oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.