DE19701267A1 - Werkzeugmaschine zum Abdachen der Stirnseiten der Zähne von Zahnrädern oder dergleichen - Google Patents
Werkzeugmaschine zum Abdachen der Stirnseiten der Zähne von Zahnrädern oder dergleichenInfo
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- Milling Processes (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Abda
chen der Stirnseiten der Zähne von Zahnrädern oder
dergleichen, mit zwei drehangetriebenen, gleichzeitig
an verschiedenen Zähnen jeweils eine von zwei Dachflä
chen bearbeitende Schlagmesser, die mit ihren stirnsei
tigen Schneidkanten nach dem Schneidvorgang aus den
Zahnlücken austauchen
Eine Werkzeugmaschine der in Rede stehenden Art ist
bekannt aus dem europäischen Patent 0 107 826, wobei
die Schneidkanten der Schlagmesser aus den Zahnlücken
herausarbeiten verbunden mit dem Vorteil, daß durch die
Schlagmesserbearbeitung an zahnradartigen Werkstücken
gratfreie Abdachungen erzeugt werden.
Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrun
de, eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine so auszugestal
ten, daß gleichzeitig mit dem Abdachen der Zähne von
Zahnrädern oder dergleichen zusätzliche Schalterleichte
rungsflächen erzeugbar sind.
Diese Aufgabe ist zunächst und im wesentlichen bei
einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, ein drittes
drehangetriebenes Werkzeug in Form eines Fingerfräsers
zur zum Abdachen zeitparallelen Firstabrundung vorzuse
hen, dessen Achse radial zum Zahnrad ausgerichtet ist
und welches in Werkstück-Achsrichtung im Rhythmus der
vorbeieilenden Zähne vor- und rückgeschoben wird, tan
gential zur Dachneigung ein- und austauchend.
Zufolge derartiger Ausgestaltung ist eine Werkzeugma
schine der in Rede stehenden Art geschaffen, die gleich
zeitig mit dem Abdachen der Stirnseiten der Zähne von
Zahnrädern oder dergleichen zusätzliche Schalterleichte
rungsflächen erzeugt, und zwar in Form einer zwei Dach
flächen miteinander verbindenden Firstabrundung. Solche
Firstabrundungen erweisen sich von Vorteil, wenn derart
erzeugte Zahnräder in Schaltgetrieben von Kraftfahrzeu
gen eingesetzt werden. Dies führt zu weichen
verhakungsfreien Schaltvorgängen. Daneben wird ein
etwaiger Sekundärgrat an der Austauchseite der Zähne
wirkungsvoll beseitigt, so daß zusätzliche Nachbearbei
tungen entfallen. Dabei ist die Bewegungsbahn des Fin
gerfräsers so gewählt, daß er tangential zur Dachnei
gung ein- und austaucht unter Erzielung glatter Übergän
ge zwischen den Dachflächen und der diesen zugeordneten
Firstabrundung. Das Ein- und Austauchen des Fingerfrä
sers kann hub- oder kurvengesteuert erfolgen. Es genügt
ein Hubweg von wenigen Millimetern, abhängig von der
Zahngröße. Der an sich bewährte Aufbau der gattungsgemä
ßen Werkzeugmaschine kann weitestgehend beibehalten
werden. Die beiden Schlagmesser sowie der Fingerfräser
sitzen an drei verschiedenen Umfangspositionen zum zu
bearbeitenden Zahnrad und arbeiten zu Arbeitsbeginn
sämtlich jeweils in einen rohen Zahn. Hierdurch gibt es
Zähne, die erst abgedacht und dann verrundet und Zähne,
die erst verrundet und dann abgedacht werden. Die Werk
zeugmaschine kann so ausgelegt sein, daß sie im Taktver
fahren arbeitet. Hierbei erzeugen die Schlagmesser an
einem stehenden, schrittweise weiterdrehbaren Zahnrad
die eine und andere Dachfläche. Während der Schrittdre
hung arbeitet dann der Fingerfräser und erzeugt die
Firstabrundungen derart, daß nach einer 360°-Drehung
sämtliche Abdachungen mit Firstabrundungen versehen
sind. Die Bewegungsbahn des Fingerfräsers bzw. des
Schlagmessers ist derart, daß der Fingerfräser aus der
Dachfläche einer bereits gefertigten Abdachung tangenti
al austaucht bzw. daß das die Abdachung schneidende
Schlagmesser aus der von dem Fingerfräser geschnittenen
Rundkontur tangential austritt, so daß eine Gratbildung
mit Sicherheit vermieden ist. Alternativ ist es jedoch
auch möglich, an einem kontinuierlich drehangetriebenen
Zahnrad sowohl die Abdachungen als auch die Firstabrun
dungen zu schneiden. Überlagernd zum Vorschub des Werk
stückes führt der Fingerfräser, gesteuert im Synchron
lauf, seine Hubbewegung aus. Bezüglich des Fingerfrä
sers handelt es sich um einen Hochgeschwindigkeitsfrä
ser. Dessen Vor- und Rückbewegung besitzt dabei eine
Radialkomponente zur Werkstückachse, wobei der Betrag
der Radialkomponente bevorzugt einer Neigung der Fin
gerfräserachse zur Umlaufebene des Werkstückes ent
spricht. Durch die Neigung wird der Verlauf der Firstab
rundung bestimmt. Das mit Abdachungen und Fristabrundun
gen zu versehende Zahnrad erhält vor dem Anarbeiten der
Abdachungen und Fristabrundungen bereits eine Abschrä
gung, welche der sogenannten Neigung der Fingerfräser
achse zur Umlaufebene des Werkstückes entspricht.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Teilbereich einer Werkzeugmaschine im
Bereich der beiden Schlagmesser und des Finger
fräsers in Ausgangsposition eines das Werk
stück darstellenden Zahnrades,
Fig. 2 die Ansicht in Pfeilrichtung II in Fig. 1,
Fig. 3 die Ansicht in Pfeilrichtung III in Fig. 1,
Fig. 4 die Ansicht in Pfeilrichtung IV in Fig. 1,
Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung,
jedoch bei um sechs Taktschritte weitergedreh
tem Zahnrad,
Fig. 6 die Ansicht in Pfeilrichtung VI in Fig. 5,
Fig. 7 die Ansicht in Pfeilrichtung VII in Fig. 5,
Fig. 8 die Ansicht in Pfeilrichtung VIII in Fig. 5,
Fig. 9 die Folgedarstellung der Fig. 5, also nach
insgesamt zwölf Taktschritten,
Fig. 10 die Ansicht in Pfeilrichtung X in Fig. 9,
Fig. 11 die Ansicht in Pfeilrichtung XI in Fig. 9,
Fig. 12 die Ansicht in Pfeilrichtung XII in Fig. 9,
Fig. 13 die Folgedarstellung der Fig. 9, wobei das
Zahnrad, ausgehend von Fig. 1, um achtzehn
Taktschritte weitergedreht ist,
Fig. 14 die Ansicht in Pfeilrichtung XIV in Fig. 13,
Fig. 15 die Ansicht in Pfeilrichtung XV in Fig. 13,
Fig. 16 die Ansicht in Pfeilrichtung XVI in Fig. 13,
Fig. 17 den Schnitt nach der Linie XVII-XVII in
Fig. 1,
Fig. 18 eine Ansicht des fertig bearbeiteten Zahnrades,
Fig. 19 den Schnitt nach der Linie XIX -XIX
in Fig. 18, vergrößert dargestellt,
Fig. 20 den Schnitt nach der Linie XX-XX in Fig. 19,
und zwar bei einem ausschließlich mit einer
Rundkontur versehenen Zahn entsprechend der
Zahnposition 13 in Fig. 5,
Fig. 21 ebenfalls einen Schnitt durch einen Zahn,
entsprechend der Zahnposition 18 in Fig. 9,
Fig. 22 einen weiteren Querschnitt durch einen Zahn,
welcher sich an der Zahnposition 18 in Fig.
13 ergibt, und
Fig. 23 einen Querschnitt durch einen Zahn entsprechend
der Zahnposition 1 in Fig. 13.
Die ein Zahnrad 1 aufnehmende Spannfutterachse ist mit
der Ziffer 2 bezeichnet. Das nicht veranschaulichte
Spannfutter ist Bestandteil einer Werkzeugmaschine zum
Abdachen der Stirnseiten der Zähne 3 des Zahnrades 1.
Letzteres wird von dem Spannfutter in Pfeilrichtung x
schrittweise angetrieben. Zusätzlich vermag das Spann
futter mit dem Zahnrad 1 eine Bewegung in Spannfutter
achsrichtung auszuführen.
Weitere Bestandteile der Werkzeugmaschine im Zerspanbe
reich sind zwei drehangetriebene Schlagmesser 4 und 5.
Deren Antrieb ist derart, daß die stirnseitigen Schneid
kanten nach dem Schneidvorgang aus den Zahnlücken aus
tauchen. Die Schlagmesser 4, 5 sitzen in maschinenge
stellseitigen Lagern 6, 7, welche in Bezug auf die Spann
futterachse 2 um diese schwenkbar angeordnet und fest
legbar sind. Sodann kann zusätzlich noch eine Neigungs
verstellung der Lager 6, 7 in Bezug auf die Umlaufebene
des Werkstückes vorgenommen werden. Da dies bekannt
ist, wird darauf nicht näher eingegangen.
Die Schlagmesser 4, 5 sind so ausgerichtet, daß das
Schlagmesser 4 in der Ausgangsposition des Zahnrades 1
an dem ersten Zahn und das Schlagmesser 5 an dem sieb
ten Zahn des Zahnrades 1 angreift unter Herstellung
jeweils einer von zwei Dachflächen a und b, vergleiche
Fig. 1.
In Gegenüberlage zu den Schlagmessern 4,5 erstreckt
sich auf der anderen Seite des Zahnrades 1 ein von
einem Spannfutter 8 aufgenommener Fingerfräser 9. Bezüg
lich desselben handelt es sich um einen Hochgeschwindig
keitsfräser. In der Ausgangsposition gemäß Fig. 1 ragt
der Fingerfräser 9 in die Zahnlücke zwischen dem acht
zehnten und neunzehnten Zahn hinein. Das freie Stirnen
de des Fingerfräsers 9 schließt etwa ab mit dem Grund
der Zahnlücke. Schematisch ist in Fig. 17 veranschau
licht, daß an dem Lagergehäuse 10 des drehangetriebenen
Spannfutters 8 eine drehangetriebene Kurvenscheibe 11
angreift, welche dem Lagergehäuse 10 und damit dem
Fingerfräser 9 eine Bewegungskomponente in Doppelpfeil
richtung y vermittelt. Der entsprechende Hub des Lager
gehäuses 10 beträgt wenige Millimeter und ist im Syn
chronlauf entsprechend der Werkstück-Zähnezahn gesteu
ert.
Es stellt sich folgende Wirkungsweise ein:
Zum Arbeitsbeginn der Werkzeugmaschine werden die Schlagmesser 4,5 und der Fingerfräser 9 so ausgerich tet, daß das Schlagmesser 4 bei Drehantrieb an der Zahnposition 1 die Dachfläche a und das Schlagmesser 5 an der Zahnposition 7 die Dachfläche b erzeugt. Während der Rotation der Schlagmesser 4, 5 erfolgt zwischen diesen und dem Zahnrad 1 eine relative Zustellbewegung. Vorzugsweise wird das Zahnrad 1 zugestellt. Der Finger fräser 9 erstreckt sich demgegenüber in der Zahnlücke zwischen der achtzehnten und neunzehnten Zahnposition, vergleiche Fig. 1. Nach Erzeugen der beiden Dachflä chen a,b erfolgt eine Taktschrittdrehung in Pfeilrich tung x um das Maß der Teilung. Während dieser Taktdre hung überfährt der hubgesteuerte Fingerfräser 9 die abgeschrägte Stirnfläche des Zahnes an der Zahnposition 18. Einhergehend erfolgt eine Vor- und Rückbewegung durch die Kurvenscheibe 11 unter Erzeugung einer First abrundung, vergleiche hierzu insbesondere Fig. 20. Die Ausrichtung des Fingerfräsers 9 ist derart, daß die Fingerfräserachse der Neigung der abgeschrägten Stirn fläche 12 der Zähne 3 angepaßt ist, also geneigt zur Umlaufebene des Werkstückes bzw. des Zahnrades 1 ver läuft.
Zum Arbeitsbeginn der Werkzeugmaschine werden die Schlagmesser 4,5 und der Fingerfräser 9 so ausgerich tet, daß das Schlagmesser 4 bei Drehantrieb an der Zahnposition 1 die Dachfläche a und das Schlagmesser 5 an der Zahnposition 7 die Dachfläche b erzeugt. Während der Rotation der Schlagmesser 4, 5 erfolgt zwischen diesen und dem Zahnrad 1 eine relative Zustellbewegung. Vorzugsweise wird das Zahnrad 1 zugestellt. Der Finger fräser 9 erstreckt sich demgegenüber in der Zahnlücke zwischen der achtzehnten und neunzehnten Zahnposition, vergleiche Fig. 1. Nach Erzeugen der beiden Dachflä chen a,b erfolgt eine Taktschrittdrehung in Pfeilrich tung x um das Maß der Teilung. Während dieser Taktdre hung überfährt der hubgesteuerte Fingerfräser 9 die abgeschrägte Stirnfläche des Zahnes an der Zahnposition 18. Einhergehend erfolgt eine Vor- und Rückbewegung durch die Kurvenscheibe 11 unter Erzeugung einer First abrundung, vergleiche hierzu insbesondere Fig. 20. Die Ausrichtung des Fingerfräsers 9 ist derart, daß die Fingerfräserachse der Neigung der abgeschrägten Stirn fläche 12 der Zähne 3 angepaßt ist, also geneigt zur Umlaufebene des Werkstückes bzw. des Zahnrades 1 ver läuft.
Nach sechs Taktschritten liegt die Stellung gemäß Fig.
5 bis 8 vor. Der Zahn der Zahnposition hat das Schlag
messer 5 erreicht, so daß dort durch das Schlagmesser
ein Zahn mit zwei sich in einem First treffenden Dach
flächen a,b erzeugt wird, vergleiche auch insbesondere
Fig. 7. Durch den Fingerfräser 9 wurden an den vorbei
eilenden Zähnen 3 die entsprechenden Firstabrundungen c
erzeugt. Mit den jenseits der Firstabrundung c liegen
den Anschlußflächen ergibt sich etwa eine Wellenlinie
an den noch keine Dachfläche besitzenden Zähnen 3,
vergleiche Fig. 8.
Nach weiteren sechs Taktschrittdrehungen ergibt sich
die Stellung nach den Fig. 9 bis 12. Der an der
Zahnposition 18 befindliche, die erste Firstabrundung c
besitzende Zahn erhält dort durch das Schlagmesser 4
die Dachfläche a derart, daß diese tangential in die
Firstabrundung c übergeht, vergleiche hierzu auch insbe
sondere Fig. 21. Sodann hat der Zahn an der Zahnpositi
on 7 den Fingerfräser 9 passiert, welcher dort, tangen
tial an der betreffenden Dachfläche b vorbeigleitet und
im Anschluß daran die Firstabrundung c erzeugt, verglei
che hierzu Fig. 12. Es ist sodann der Fig. 9 und 11
zu entnehmen, daß das Schlagmesser 5 einige Zähne mit
sich in einer Dachfirstlinie treffenden Dachflächen a,b
gefertigt hat.
Nach wiederum sechs Taktschrittdrehungen des Zahnrades
1 nimmt dieses die Stellung gemäß Fig. 13 bis 16 ein.
Der Zahn an der Zahnposition 1 hat den Fingerfräser 9
passiert, so daß die sich in einer Schneide bzw. dem
First treffenden Dachflächen a,b durch den Fingerfräser
9 die Firstabrundung c erhalten hat. Letzterer taucht
hierbei tangential zur Dachneigung ein- und aus, und
zwar gesteuert durch den ihm zugeordneten Kurventrieb,
so daß die Dachflächen a,b tangential zur Firstabrun
dung c liegen, vergleiche insbesondere Fig. 23. In
diesem Fall schneidet der Fingerfräser 9 ausschließlich
die Firstspitze zwischen den beiden Dachflächen a,b ab.
Sodann hat gemäß Fig. 13 und 15 der Zahn an der Zahnpo
sition 18 das Schlagmesser 5 erreicht. Dieser die Dach
fläche a und die Firstabrundung c aufweisende Zahn
erhält in dieser Position die Dachfläche b, so daß dort
an dem Zahn gemäß der Zahnposition 18 die Dachflächen
a,b tangential zur Firstabrundung c verlaufen, verglei
che hierzu auch insbesondere die Fig. 22.
Im Verlauf weiterer weiterer elf Taktschrittdrehungen-
das Zahnrad 1 besitzt neunundzwanzig Zähne - hat sich
das Zahnrad um 360° gedreht, daß dann jeder Zahn
sowohl die Dachflächen a,b als auch die zugehörige
Firstabrundung c besitzt. Die auf diese Weise geschaffe
nen Abdachungen sind mit Sicherheit gratfrei. Auch das
Entstehen eines etwaigen Sekundärgrates ist vermieden,
so daß zusätzliche Nachbearbeitungen an den fertigge
stellten Zahnrädern entfallen.
Grundsätzlich ist noch festzustellen, daß zu Bearbei
tungsbeginn die drei Bearbeitungswerkzeuge sämtlich in
jeweils einen rohen Zahn arbeiten.
Das fertiggestellte Zahnrad 1 geht aus den Fig. 18
und 19 hervor.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist sodann ein
setzbar bei innenverzahnten Schiebemuffen, Wellen etc.,
um dort entsprechende Firstabrundungen zu erzeugen.
Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In
die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der
Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori
tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt
lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser
Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit
aufzunehmen.
Claims (6)
1. Werkzeugmaschine zum Abdachen der Stirnseiten der
Zähne (3) von Zahnrädern (1) oder dergleichen, mit zwei
drehangetriebenen, gleichzeitig an verschiedenen Zähnen
jeweils eine von zwei Dachflächen (a,b) bearbeitende
Schlagmesser (4, 5,) die mit ihren stirnseitigen Schneid
kanten nach dem Schneidvorgang aus den Zahnlücken aus
tauchen, gekennzeichnet durch ein drittes drehangetrie
benes Werkzeug in Form eines Fingerfräsers (9) zur zum
Abdachen zeitparallelen Firstabrundung (c), dessen
Achse radial zum Zahnrad (1) ausgerichtet ist und wel
ches in Werkstückachsrichtung im Rhythmus der vorbei ei
lenden Zähne (3) vor- und rückgeschoben wird, tangenti
al zur Dachneigung ein- und austauchend.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor- und Rückbe
wegung des Fingerfräsers (9) kurvengesteuert erfolgt.
3. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bearbeitungswerkzeuge (4, 5, 9)
an drei verschiedenen Umfangspositionen sitzen und zu
Bearbeitungsbeginn sämtlich in jeweils einen rohen Zahn
(1) arbeiten.
4. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schlagmesser (4, 5) in ein ste
hendes, schrittweise weiterdrehbares Zahnrad (1) arbei
ten und der Fingerfräser (9) während der Schrittdrehung
arbeitet derart, daß nach einer 360°-Drehung das Zahn
rad (1) fertigbearbeitet ist.
5. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekenn
zeichnet durch ein kontinuierlich drehangetriebenes
Zahnrad (1).
6. Werkzeugmaschine nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vor- und Rückbewegung eine
Radialkomponente zur Werkstückachse (2) besitzt, deren
Betrag bevorzugt einer Neigung der Fingerfräserachse
zur Umlaufebene des Werkstückes (Zahnrad 1) entspricht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |