DE1037234C2 - Verfahren zum Verzahnen eines Werkstueckes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 037 ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

DBP 1037 234 KL.49d 11

INTERNAT. KL. B 23 f 16. APRIL 19 5 5

21. AUGUST 1958 5. FEBRUAR 1959

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT

1 037 234 (G 16938 I b / 49 d)

Die Erfindung bezieht sich auf ein. Verfahren zum Verzahnen eines Werkstückes mit auf einem Kreise angeordneten, axialen Zähnen mittels eines Stirnmasserkopfes oder einer topfförmigen Schleifscheibe, bei dem gleichzeitig zwei nicht benachbarte Zähne des Werkstückes an ihren gegenüberliegenden, auf einer gemeinsamen Rotationsfläche um die Werkzeugachse liegenden Flanken bearbeitet werden, wobei das Schruppen bei einer gegenseitigen, Vorschubbewegung zwischen dem Werkzeug und dem nicht umlaufenden Werkstück bis zu den an die Flanken angrenzenden Zahnlückengründen und in der die Achse von Werkzeug und Werkstück enthaltenden Ebene erfolgt.

Dieses Verfahren ist bekannt. Infolge d:er gleichzeitigen Bearbeitung zweier nicht benachbarter Zähne des Werkstückes zeichnete es sich durch besonders hohe Wirtschaftlichkeit aus. Diesem Vorteil stand aber bisher der folgende Mangel gegenüber: Bei Beginn der Verzahnung wird das Werkzeug so eingestellt, daß es in dem Werkstück zwei im Abstand voneinander befindliche Zahnlücken herausarbeitet. Dann wird das Werkzeug zurückgezogen, und dem Werkstück wird eine Teilbewegung erteilt, durch welche die nächsten Zonen in die Bearbeitungslage gelangen, worauf wiederum der Vorschub des Werkzeuges bis zur vollen Tiefe der Lücken erfolgt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis jede Lücke an beiden Flanken bearbeitet ist. Wenn man das Werkstück nach diesem Verfahren aus dem Vollen fertigverzahnt, dann ergeben sich für die Zerspanung drei verschiedene Bedingungen. Bei Beginn des Verfahrens arbeitet das Werkzeug in beiden Zonen Lücken aus dem Vollen heraus. Nach mehreren Teilvorgängen aber ändert sich das. Dann nämlich arbeitet das Werkzeug nur in einer der beiden, Zonen die Lücke aus dem Vollen heraus, während sich an der anderen Zone bereits eine teilweise herausgearbeitete Zahnlücke befindet. Die dritte Bedingung ergibt sich nach einigen weiteren TeilvoT¹-gängen. Dann trifft das Werkzeug in beiden Zonen auf teilweise vorgearbeitete Zahnlücken. Durch die Zerspanungsarbeit wird das Werkzeug bei den drei verschiedenen Bedingungen verschieden belastet. Aus diesem Grunde lassen sich Zähne von genau gleicher Gestalt und genau gleicher Teilung nur mit großen Schwierigkeiten erzielen, auch wenn Werkzeug und Werkstück außerordentlich starr gelagert sind,

Diesen Mangel zu vermeiden, ist die Aufgabe, welche der Erfindung zugrunde liegt.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren nun in der Weise durchgeführt, daß nach dem Schruppen der Flanken diese bei einer zusätzlichen Vorschubbewegung geschlichtet werden, deren Richtung in der genannten Ebene, jedoch geneigt zur Vorschubrichtung beim Schruppen, verläuft.

Verfahren zum Verzahnen
eines Werkstückes

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Patentiert für:

The Gleason Works,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. April 1954

Ernest Wildhaber, Rochester, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß beim Schlichten alle Zähne unter genau gleichen Bedingungen geschlichtet werden. Vorzugsweise unterbleibt beim Schlichten die gleichzeitige Bearbeitung des Lückengrundes. Das Ergebnis ist ein Werkstück, dessen Zähne hinsichtlich Gestalt, Teilung und Oberflächengüte den schärfsten Anforderungen genügen.

In den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind, zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kupplungshälfte, deren Klauen hohle Flanken haben, wobei der Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 3 verläuft,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch die andere Kupplungshälfte, deren Klauen gewölbte Flanken haben,

Fig. 3 einen Aufriß der in Fig. 1 gezeigten. Kupplungshälfte mit dem im Schnitt gezeigten Werkzeug, betrachtet in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht in Richtung der Pfeile 4-4 der Fig. 2,

Fig.. 5 und 6 eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform der Kupplung,

Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform des Verfahrens.

Die Kupplungshälfte 10 (Fig. 1 und 3) hat auf ihrer Stirnseite Klauen 11, deren Flanken einen, positiven Eingriffswinkel 12 aufweisen, und in radialer Richtung konkav verlaufen. Sie sind nämlich durch: die äußeren Schnieidkanteni 13 eines Messerkopfes 14 her-

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ausgearbeitet, der um eine Achse 15 umläuft. Es kann sich bei dem Werkzeug statt um einen Messerkopf auch um eine topfförmige Schleifscheibe handeln. Diese Schleifscheibe hat eine kegelförmige Schleiffläche, mit der sie genauso auf das Werkstück einwirkt wie die äußeren Schneidkanten 13 der Messer. Die Umlaufaehse 15 des Werkzeugs ist zur Achse 17 der Kupplungshälfte so gelegen — im vorliegenden Fall sind beide parallel —, daß das Werkzeug an zwei getrennten Zonen des Werkstücks angreift und in diesen gleichzeitig die hohlen Flanken 18 und, 19 zweier Klauen 11 herausarbeitet, die, wie Fig. 1 zeigt, in erheblichem Abstand voneinander liegen. Die Flanke 19 weist, in Uhrzeigerrichtung, und die Flanke 18 weist in die entgegengesetzte Richtung. Das heißt mit anderen Worten, daß die im. Abstand voneinander befindlichen Klauen, an gegenüberliegenden Flanken bearbeitet werden. Während der Messerkopf um seine Achse umläuft, wird er in Richtung dieser Achse bis zur vollen Eingriffstiefe gegenüber dem Werkstück 10 vorgeschoben und dann wieder zurückgezogen, worauf das Werkstück eine Teilbewegung um seine Achse 17 um eine Teilung erfährt. Dadurch' werden, die nach-Sien beiden Lückeinzonen in die Bearbeitungslage geb rächt. Das Arbeitsspiel wiederholt sich so oft, bis sämtliche Klauen und Flanken bearbeitet sind.

Bei der Bearbeitung der zwölf Klauen, der in Fig. 1 gezeigten Kupplungshälfte treten nun drei verschiedeme Bedingungen für die Werkstoffzerspanung auf. Während der ersten vier Arbeitsspiele trifft das Werkzeug aai beidien. Zonen auf das volle Werkstück und schneidet in dieses an jeder Zone eine Klauenlücke hinein. Anders verhält es sich aber bei den nächsten, vier Arbeitsspielen. Dann trifft das Werkzeug nur in einer der beiden Zonen, auf das volle Werkstück, um dort eine Lücke hineinzuschneiden. Die andere Zone enthält bereits einen. Schlitz, der zuvor durch das Werkzeug herausgearbeitet worden ist. Bei der Bearbeitung wird dann, dieser Schlitz nach außen hin er- * weitert. Die dritte Bedingung für die Zerspanung des Werkstoffs ergibt sich bei den letzten vier Arbeitsspielen. Dabei trifft das Werkzeug an beiden Zonen auf vorgearbeitete Schlitze. Wie bereits erwähnt, führt der Unterschied dieser drei Betriebsbedingungen notwendigerweise dazu, daß verschiedene elastische Verformungen der Maschinenteile eintreten und daher die Klauen nicht genau gleich ausfallen.

Bei dem Verfahren nach der Erfindang wird nun dieser Mangel in, der folgenden Weise vermieden: Nachdem das Werkzeug bei jedem Arbeitsspiel seinen. . Hauptvorschub bis zur vollen Eingriffstiefe, also bis zu der¹ in Fig. 3 gestrichelt gezeigten Lage, erfahren hat, wird das Werkzeug um eine Achse 21 in der Richtung des Pfeiles 22. gekippt, und zwar um einen sehr kleinen Winkel. Die dadurch erreichte zusatzliehe Vorschubbewegung dient dem Schlichten der beideni Klauenflanken. Die Achse 21 steht senkrecht auf der gemeinsamen Ebene 23, in welcher die Achsen 15 und 17 liegen. Dabei schneiden sich die Achsen 21 und 15 an einem Punkt, der ziemlich weit entfernt ist vom Schnittpunkt 24 der Achse 15 und der in den Mitten, der Klauenflanken 18 und 19 errichteten. Normalen 25. Das Werkzeug schlichtet also die Klauenflanken 18 und. 19 infolge der zusätzlichen Vorschiubbewegung, die ungefähr in der Richtung des Pfeiles 26 in Fig. 3 verläuft. Dabei werden die Schneidkanten. 27 der Messerspitzen,, die beim Hauptvorschub den größten Teil der Zerspanungsarbeit geleistet hatten, νοαή Werkstück abgehoben;. Das gleiche gilt für die inneren Schneidkanten 28. Das Schlichten sämtlicher Klauenflanken des Werkstücks erfolgt also unter denselben Zerspanungsbedingungen.

In den Zeichnungen ist die Größe dös dem Schlichten dienenden Zusatzvorschubes stark übertrieben dargestellt. Praktisch ist die Kippbewegung des Werkzeugs gerade groß genug, um wenige hundertstel Millimeter Werkstoff von den Klauen abzunehmen.. Am Ende des Zusatzvorschubes verweilt die Werkzeugachse für kurze Zeit in ihrer Lage. Diese Zeit ist nur so* lang beimessen, daß mit Sicherheit die Klauenflanken vollständig von den Schneidkanten des Werkzeugs überfahren werden. Dann wird das Werkzeug in der Hauptvorschubrichtung zurückgezogen, worauf die Teilbewegung des Werkstückes erfolgt.

Die andere Kupplungshälfte 29 (Fig. 2 und 4), die zum Eingriff in. die Kupplungshälfte 10 bestimmt ist, wird in ähnlicher Weise bearbeitet. Indessen sind ihre Klauen 31 an den: Flanken in radialer Richtung gewölbt. Sie werden nämlich durch die Innenschneidkanten 32 des Messerkopfes 33 bearbeitet, der dabei um die Achse 34 umläuft. Auch hier kann der Messeirkopf durch, eine entsprechende Schleifscheibe ersetzt sein. Nach dem Vorschub des Messerkopfes 33 bis in die volle:, in Fig. 4 gestrichelt angedeutete¹ Eingriffsstellung erfolgt der Zusatz vorschub zum Schlichten. Er wird durch eine Kippbewegung um eine Achse 36 in Richtung des Pfeiles 35 bewirkt. Dadurch gelangt das Werkzeug in. die in vollen Linien gezeigte Lage. Die Achse 36 verläuft lotrecht zu der Ebene, in weleher die Achsen 17 und. 34 liegen. Dabei schneiden, sich die Achsen' 36 und 34 in einem Punkt, der über den Schnittpunkt 37 hinaus außen, gelegen ist. Der Schnittpunkt 37 ist der Punkt, in dem sich die Achse 34 und eine auf der Klauenflanke errichtete Normale 38 schneiden. Der dem Schlichten dienende Zusatzvorschub· erfolgt also in der Richtung des Pfeiles 39. Durch ihn werden, die Messerschnieidkanten an der Außenseite des Messers und an der Spitze des Messers vom Werkstück abgehoben.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Verfahren dargestellt, mit dessen Hilfe man Klauen mit sich auf Null belaufendem Eingriffswinkel herausarbeiten kann. Dazu müssen Werkzeug und Werkstück die dargestellte gegenseitige Stellung einnehmen. Damit die Messer in Achsenrichtung hinterschliffen werden können und sich daher ohne Änderung des wirksamen Messerkopfdurehmessers schärfen, lassen, verlaufen die dem Schlichten, dienenden Schneidkanten zur Messerkopf-. achse geneigt. Um Klauen mit axial verlaufenden oder wenigstens mit einem sehr kleinen. Neigungswinkel zur Achse des Werkstückes herauszuarbeiten, muß also die Achse des Messerkopfes zur Werkstückachse geneigt verlaufen. Dies zeigt Fig. 5. Dort verlaufen die Flanken der Klauen in Richtung der Achse des Werkstückes. Die äußeren Schneidkanten 42 der Messer sind zur Messerkopf achse 43 geneigt und diese wiederum zur Achse 44 des Werkstückes 41. Fig. 6 zeigt die Bearbeitung der anderen Kupplungshälfte 45. Die Klauenflanken des Werkstückes 41 werden mit den, inneren Schneidkanten 46 bearbeitet, die zur Messerkopf achse 47 geneigt verlaufen.. Die Achse 47 wiederum ist zur Achse 44 des Werkstückes 41 geneigt. In den beiden Fällen der Fig. 5 und 6 erfolgt der Ha.uptvorschub bis zu voller Eingriffstiefe etwa in der Richtung der Messerkopf achse. Ist die volle Eingriffstiefe erreicht, so daß die Werkzeuge die gestrichelt gezeigten Stellungen einnehmen, dann erfolgt das Schlichten. Zu diesem Zweck werden die Werkzeuge um einen kleinen. Winkel gekippt, wodurch sie in die in ausgezogenen Linien gezeigten, endgültigen

Stellungen gelangen. Dadurch erfolgt dann das Schlichten. In Fig. 5 verläuft die Kippachse 48 lotrecht zu der gemeinsamen Ebene, in welcher die Achsen 44 und 43 liegen. Die Achse 48 schneidet die Achse 43 an einer Stelle, die vom Schnittpunkt 49 der mittleren, auf der Klauenflanke errichteten Normalen 51 nach innen entfernt gelegen ist. Gemäß Fig. 6 erfolgt die dem Schlichten dienende Kippbewegung, also der zusätzliche Vorschub, um eine Achse 52, welche die Werkzeugachse rechtwinklig ■ an einer Stelle schneidet, die über den. Schnittpunkt 53 der mittleren Flankennormalen 54 hinaus nach außen entfernt liegt.

In Fig. 7 ist ein etwas anderes Verfahren veranschaulicht. Das Werkstück 41 und der mit den äußeren Messerkanten 42 zum Schnitt gelangende Messerkopf entsprechen denjenigen der Fig. 5. Auch hier wird der Messerkopf bis zur vollen Eingriffstiefe vorgeschoben, so daß er in die gestrichelt gezeigte Stellung gelangt. Dieser Hauptvorschub verläuft genau oder annähernd in der Richtung der Messerkopfacbse 43. Wenn aber diese gestrichelt gezeigte Stellung erreicht ist, dann wird· der Hauptvorschub umgekehrt, und gleichzeitig erfolgt der Zusatzvorschub in Gestalt einer Kippbewegung des Messerkopfes in der Richtung des Pfeiles um die Kippachse 55. Diese schneidet die, Messerkopfachse an einer Stelle, die über den Schnittpunkt 49 der mittleren Flankennormalen 51 hinaus nach außen entfernt ist. Infolge der rückläufigen Hauptvorschubbewegung wandert die Kippachse während des Kippens vom Punkt 55' zum Punkt 55. Dadurch wird dasselbe Ergebnis erreicht, wie bei dem an Hand von, Fig. 5 erläuterten Verfahren, obgleich die Richtung des Kippvorsch'ubes und die Lage der ■Kippaohse gegenüber dem Schnittpunkt der mittleren Flankennormalen, umgekehrt ist; denn die durch den Vektor 56 dargestellte rückläufige Hauptvorschubbewegung steht in einer solchen Beziehung zu de.r durch die Kippbewegung.bewirkten Komponente der Werkzeugverstellung 57, daß sich eine resultierende Vorschubbewegung 58 ergibt. Diese aber verläuft genau oder annähernd in derselben Richtung wie der Zusatzvorschub bei dem Verfahren, gemäß Fig. 5, bei dem: er durch Kippen um die Achse 48 in der entgegengesetzten Richtung erzeugt wurde.

Das aiii Hand der Fig. 7 erläuterte Verfahren kann man auch, beim Verzahnen der anderen Kupplungshälfte 45 verwenden.

Auch sei, erwähnt, daß die rückläufige Hauptvorschubberwegung in: der Richtung des Vektors 56 und die. Kippbewegung um die Achse 55 nicht gleichzeitig zu erfolgen brauchen; denn die Kippbewegung kann auch stattfinden., nachdem durch den rückläufigen Hauptvorschub die Kippachse von 55' bis 55 gewandert ist. Wenn das geschehen ist, wird, die rückläufige Vorschubbewegung unterbrochen und die Kippbewegung herbeigeführt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verzahnen eines Werkstückes mit auf einem Kreise angeordneten, axialen Zähnen mittels eines Stirnmesserkopfes oder einer topfförmigen SchJeifsahei.be, bei dem gleichzeitig zwei nicht benachbarte Zähne des Werkstückes an ihren gegenüberliegenden, auf einer gemeinsamen Rotationsfläche um die Werkzeugachse liegenden Flanken bearbeitet werden, wobei das Schruppen bei einer gegenseitigen Vorschubbewegung zwischen dem Werkzeug und dem nicht umlaufenden Werkstück bis zu den an die Flanken angrenzenden Zahnlückengründen und in der die Achsen von Werkzeug und Werkstück enthaltenden Ebene erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schruppen der Flanken (18, 19) diese bei einer zusätzlichen Vorschubbewegung geschlichtet werden, deren Richtung in der genannten Ebene, jedoch geneigt zur Vorschubrichtung beim Schruppen verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Neigung der Vorschubrichtung des Werkzeuges beim Schlichten derart ist, daß das Werkzeug nach Vollendung des Schruppschnittes von den Gründen der Klauenlücken abgehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche, dem Schlichten dienende Vorschubbewegung eine Kippbewegung (22) um eine Achse (21) ist, die/zu der gern eins amen Ebene (23) der Achsen (15 und 17) des Werkzeuges und dies Werkstückes rechtwinklig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (21) der Kippbewegung die Werkzeugaichse (15) schneidet.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Kippbewegung (55) zusätzlich translatorisch bewegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der translatorischen Bewegung der Achse (55) entgegengesetzt der dem Schruppen dienenden Vorschubbewegung ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische Bewegung geradlinig ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische Bewegung und die Kippbewegung aufeinanderfolgen oder gleichzeitig stattfinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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