DE10305705B4

DE10305705B4 - Verfahren zum spanenden Außenentgraten von Werkstücken

Info

Publication number: DE10305705B4
Application number: DE10305705.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: DE10305705A1

Abstract

Verfahren zum spanenden Außenentgraten von Werkstücken, wie von Zahn- und Kettenrädern in einer Taktstraße mit einem Entgratwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgratwerkzeug nach einer zum Werkstück erfolgten Zustellbewegung mit einem Druck von > 3 bar radial und axial gesteuert der zu bearbeitenden Form des Werkstückes und/oder linear zum Werkstück mit einem Vorschub nachgeführt wird und gleichzeitig das Werkstück mit einer Drehzahl von > 100 U/min im Rechts- oder Linkslauf bewegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanenden Außenentgraten von Werkstücken, wie von Zahn- und Kettenrädern in einer Taktstraße mit einem Entgratwerkzeug.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren, Vorrichtungen und Werkzeuge zum Entfernen der Grate an Flächen eines Zahn- und Kettenrades, die bei den spanenden Fertigungsverfahren wie das Abwälzfräsen entstehen können, bekannt. In DE-PS 22 21 346 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Entgraten der stirnseitigen Enden von geradverzahnten Zahnrädern mit einem Grat in radialer Richtung dargestellt. Die Vorrichtung hat Einrichtungen zur Aufnahme des Zahnrades und zur Erzeugung einer relativen Axialbewegung zwischen Zahnrad und Aufnahmeeinrichtung. Die Aufnahmeeinrichtung weist eine Öffnung auf, die das zu bearbeitende Zahnrad, beispielsweise ein Ritzel, aufnimmt. Sie besteht aus einer Trommel und einer Scheibe, die an einem axialen Ende der Trommel sitzt und eine Winkelbewegung ihr gegenüber ausführen kann. Die Öffnung ist in der Trommel und in der Scheibe koaxial ausgebildet. Eine Anzahl von Fingern, die stets der Anzahl der Zähne des Zahnrades entspricht, sitzt in Nuten, die in das axiale Ende der Trommel eingeformt sind. Die Finger sind im gleichen Winkelabstand um die Öffnung angeordnet und radial nach innen bewegbar, wo sie an Teilen der Zähne des Zahnrades zwischen deren Enden eingreifen. Die inneren Enden der Finger sind so ausgebildet, dass sie, wenn sie radial einwärts zur Anlage an die genannten Teile der Zähne des Zahnrades bewegt werden, einen Ring bilden, dessen Innenform der Außenform der Zähne des Zahnrades komplementär ist. Eine Winkelbewegung der Scheibe der Trommel gegenüber in einer Richtung bewirkt also je nach der Richtung der Winkelbewegung der Scheibe eine radiale Bewegung der Finger nach innen oder radial nach außen. Zur Erzeugung einer radialen Axialbewegung zwischen dem Zahnrad und der das Zahnrad aufnehmenden Einrichtung in beiden Richtungen, bei der die Finger den Grat von den Enden der Zähne des Zahnrades entfernen, sind zwei Antriebsmittel vorgesehen, die in entgegengesetzte axiale Richtung wirken. Sowohl die Winkelbewegung als auch die Axialbewegung werden durch aufwendige druckmittelbetätigte Stellorgane, wie z. B. Druckluftzylinder und Hydraulikzylinder, realisiert. Hinzu kommt, dass die in DE-PS 22 21 346 dargestellte Vorrichtung nur manuell zu handhaben ist.
Durch DE 25 42 372 C2 ist weiterhin ein Werkzeug zum Entgraten der Flanken eines Zahnrades in Form eines gehärteten, angetriebenen Werkzeugzahnrades mit mindestens in der Nähe der Stirnseiten konkavem Zahnprofil bekannt, das aus zwei zueinander axial verstellbaren Scheiben besteht, und sich über die gesamte Breite des Werkzeugzahnrades erstreckt. Das Werkzeugzahnrad steht mit dem Zahnrad im Eingriff und drückt verformend den Werkstoff nach außen über die Stirnflächen des Zahnrades. Deshalb ist dem Werkzeugzahnrad zur stirnseitigen Abgratung des Zahnrades ein weiteres Entgratungssystem zugeordnet worden. Dieses besteht aus einem rotierenden Kreuz, das an beiden Stirnseiten des Werkzeugzahnrades angeordnet ist, und untereinander durch Federn elastisch verbunden ist, die in speziellen Sitzen liegen. An den äußeren Enden der Arme des Kreuzes sind Messerpaare in Form von Abgratungsscheiben angebracht, welche die seitlich an den Zähnen des Zahnrades hervorstehenden Grate entfernen. Anstelle der Abgratungsscheiben sind auch Schleifscheiben einsetzbar. Zum Entgraten der Zahnprofile von Kettenrädern für Hülsen- oder Rollenketten ist durch DE 43 15 752 C2 ein Verfahren bekannt, das den Eingriffs vorgang von Kette und Kettenrad zumindest abschnittsweise mittels Werkzeugen nachvollzieht, die den Eingriffselementen der Kette, wie Hülse oder Rolle, nachgebildet sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kettenrad um seine Drehachse frei drehbar angeordnet wird, und dass im Abstand der Zahnteilung zueinander angeordnete rollenförmige Werkzeuge mit einem etwa dem Zahnlückengrund-Radius entsprechenden oder größeren Durchmesser zur spanabhebenden Bearbeitung rotierend angetriebene mit den Zähnen des frei drehbaren Kettenrades in abwälzenden Eingriff gebracht werden. Kennzeichnend ist auch, dass die Zahnprofile nur abschnittsweise nacheinander mittels verschiedener, im Durchmesser unterschiedlich großer Werkzeuge entgratet werden können. Zum Entgraten der Zahnkanten werden Werkzeuge oder Rollen oder entsprechend profilierte Werkzeuge oder Rollen schräg zu den Zahnkanten angeordnet. Bekannt ist ebenfalls durch DE-GM 92 11 147.5 eine Zweiseiten-Zahnrad-Entgratmaschine, die die Zahnräder durch Aufnahmebuchsen mit einem Schnellverschluss auf einer Systemaufnahmeplatte kreisförmig anordnet und positioniert, wobei ein Elektromagnet mit entsprechenden funktionsbedingten Teilen einen Stillstand bzw. einen taktweisen Weitertransport der Systemaufnahmeplatte und zugleich ein Rotieren der Zahnräder ermöglichen soll. Zwei auf einer Grundplatte, im rechten Winkel zum Zahnrad angeordnete verstellbare Elektromotoren mit Bürsten – der eine Elektromotor bewegt die Bürste im Linkslauf und der andere Elektromotor bewegt die Bürste im Rechtslauf – sollen die Ober- und Unterseite des Zahnrades in einem Arbeitsgang entgraten. Die Bedienung der Entgratmaschine ist manuell, kann aber mit einem entsprechenden Aufwand auch halb- bzw. vollautomatisch erfolgen. Hingegen soll die in DE 197 01 267 A1 dargestellte Werkzeugmaschine zum Abdachen der Stirnseiten der Zähne eines Zahnrades oder dergleichen im Taktverfahren arbeiten können. Erreicht wird dies mit zwei drehangetriebenen, gleichzeitig an verschiedenen Zähnen jeweils eine von zwei Dachflächen bearbeitende Schlagmesser, die mit ihren stirnseitigen Schneidkanten nach dem Schneidvorgang aus den Zahnlücken austauchen und mit einem dritten druckangetriebenen Werkzeug in Form eines Fingerfräsers zur zum Abdachen zeitparallelen Firstabrundung, dessen Achse radial zum Zahnrad ausgerichtet ist und welches in Werkstück-Ausrichtung im Rhythmus der vorbeieilenden Zähne vor- und rückgeschoben wird, tangential zur Dachneigung ein- und austauchend. Damit sollen zusätzliche Schalterleichterungsflächen in Form einer zwei Dachflächen miteinander verbindenden Firstabrundung erzeugt werden können, wodurch ein etwaiger Sekundärgrat an der Austauschseite der Zähne beseitigt wird. Das Ein- und Austauchen des Fingerfräsers kann hub- oder kurvengesteuert erfolgen. Die beiden Schlagmesser sowie der Fingerfräser sind an drei verschiedenen Umfangspositionen zum zu bearbeitenden Zahnrad angeordnet und arbeiten zu Arbeitsbeginn sämtlich jeweils in einen rohen Zahn. Hierdurch gibt es Zähne, die erst abgedacht und dann verrundet werden und Zähne, die erst verrundet und dann abgedacht werden. Nachteilig ist, dass das Entgraten der Zähne von Zahnrädern einen hohen Werkzeug- und Anlagenaufwand erfordert und durch den Einsatz von drei Werkzeugen längere Taktzeiten entstehen. Ein durch JP-S60 197 316 A bekanntes wälzpressartiges Kantenbehandlungswerkzeug für ein walzenförmiges Zahnrad soll eine Kantenbehandlung der Zähne und der Vorderseite oder am Querende der Zahnkante eines Zahnrades durch Druck eine Verformung bei gleichzeitiger Messung während der Walzvorganges ermöglichen. Hierzu ist das Zahnrad parallel zur Werkzeugachse anzuordnen. Die Walzpresszähne kontaktieren das Ende der Zahnflächen der Zähne, wobei diese mit dem Zahnrad verbunden sind. Die Verzahnungsbedingungen können von Abstandshaltern eingestellt werden. Der Nachteil des Kantenbehandlungswerkzeuges besteht darin, dass mit einer Umformung der Grate keine Beseitigung erfolgt. Umgeformter Grat kann später abfallen und beispielsweise Schäden im Getriebe erzeugen. Alle bekannten technischen Lösungen zum Außenentgraten von Zahn- und Kettenrädern haben den entscheidenden Nachteil, dass sie nicht die Voraussetzungen für einen effektiven Einsatz in Taktstraßen, die für die fortschrittlichsten Fertigungstechnologien konzipiert sind, erfüllen. Problematisch sind vorrangig die langen Entgratzeiten für die Werkstücke und die hohen Investitionskosten für Vorrichtungen und Werkzeuge zum Erreichen kurzer, der Taktstraße entsprechenden Entgratzeiten. Letztendlich ist durch DE 102 15 004 B4 ein Entgratwerkzeug zum Entgraten von Stoßkanten an sich kreuzenden Bohrungen oder an Längs- und Quernuten in Bohrungen eines Werkstücks, wie beispielsweise eines Motorblocks, bekannt. Das Entgratwerkzeug ist einfach zu handhaben, ermöglicht ein technisch sicheres Entgraten in der erforderlichen Qualität und die Schneidenkräfte sind den sich während der Bearbeitung ändernden Gratabmessungen und den unterschiedlichen Werkstoffen anpassbar.
Der Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, ein Verfahren zum spanenden Außenentgraten von Werkstücken, wie von Zahn- und Kettenrädern in einer Taktstraße mit einem Entgratwerkzeug nach Patent 102 15 004 B4 zu schaffen, das kurze, den modernen Taktstraßen entsprechende Entgratzeiten garantiert und mit einem geringen Vorrichtungs- und Werkzeugaufwand durchführbar ist. Die Lösung des vorhandenen Problems besteht in einem Entgratverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Kennzeichnend ist ebenfalls, dass der Vorschub je Umdrehung des Werkstückes 0,01 bis 0,3 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 mm, beträgt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Entgratverfahrens besteht darin, dass die Werkstücke in kurzer Zeit entgratet werden, und der Aufwand für das Entgratwerkzeug gering ist, wobei dieses in modernen Werkzeugmaschinen in einer Taktstraße einfach einsetzbar ist. Hinzu kommt, dass die Schneide im Entgratwerkzeug druckgesteuert bewegbar ist und somit das Außenentgraten von Zahnrädern ohne Beschädigungen der Zähne und der Zahnmantelfläche erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Außenentgraten von Zahn- und Kettenrädern soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Hierzu zeigt die zugehörige Zeichnung in
1: ein zugestelltes Entgratwerkzeug zum Außenentgraten eines Zahnrades und
2: ein zugestelltes Entgratwerkzeug zum Außenentgraten eines Kettenrades
In 1 ist ein zugestelltes Entgratwerkzeug zum Außenentgraten eines Zahnrades dargestellt. Nach dem das Zahnrad mit einer Drehzahl von 120 U/min im Rechtslauf in Bewegung gesetzt worden ist, wird das Entgratwerkzeug mit einem Druck von 5 bar radial gesteuert mit einem Vorschub von 0,07 mm je Zahnradumdrehung linear zum Zahnrad geführt. Im Rücklauf wird dann mit der gleichen Zahnradumdrehung im Linkslauf gearbeitet. Dadurch kann eine Zahnkopfhöhe von 4 mm in weniger als 50 Sekunden, unabhängig vom Durchmesser des Zahnrades, entgratet werden. 2 zeigt ein zugestelltes Entgratwerkzeug zum Außenentgraten eines Kettenrades. Das Kettenrad dreht sich mit einer Drehzahl von 200 U/min im Rechtslauf. Das Entgratwerkzeug wird mit einem Druck von 4 bar radial und axial gesteuert der Form des Kettenrades nachgeführt. Der Vorschub ist mit 0,07 mm je Umdrehung des Kettenrades im Vor- und Rücklauf festgelegt worden. Die Zahnhöhe des Kettenrades beträgt 60 mm. Die Entgratzeit für 36 Zähne, einschließlich des Kopf- und Fußkreises, beträgt ca. 45 Sekunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch zum gleichzeitigen Außenentgraten mehrerer Kettenräder durchführbar, wenn zwei Entgratwerkzeuge versetzt angeordnet werden. So können mehrere Zahnflanken gleichzeitig bei einer weiteren Reduzierung der Entgratzeit entgratet werden.

Claims

Verfahren zum spanenden Außenentgraten von Werkstücken, wie von Zahn- und Kettenrädern in einer Taktstraße mit einem Entgratwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgratwerkzeug nach einer zum Werkstück erfolgten Zustellbewegung mit einem Druck von > 3 bar radial und axial gesteuert der zu bearbeitenden Form des Werkstückes und/oder linear zum Werkstück mit einem Vorschub nachgeführt wird und gleichzeitig das Werkstück mit einer Drehzahl von > 100 U/min im Rechts- oder Linkslauf bewegt wird.
Verfahren zum spanenden Außenentgraten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub je Umdrehung des Werkstückes 0,01 bis 0,3 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 mm beträgt.
Verfahren zum spanenden Außenentgraten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mehrere Entgratwerkge eingesetzt werden.