DE2231332C3 - Zahnradförmiges Werkzeug zum Feinbearbeiten der Zahnflanken eines Zahnrades mit bestimmter Zähnezahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zahnradförmiges um den Umfang des Werkzeuges fortläuft, derart, Werkzeug zum Feinbearbeiten oder Glätten der 40 daß alle Werkzeugzähne Nuten aufweisen, wobei die Zahnflanken eines Zahnrades mit bestimmter Zähne- Schrittlänge zwischen dem ersten und dem letzten zahl, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs be- Zahn der Zahnfolge größer oder kleiner als die schrieben ist. Schrittlänge zwischen den übrigen Zähnen ist. Dei

Der Zweck eines solchen Werkzeugs besteht darin, Sprung zwischen dem letzten und dem ersten Zahn mittels der Nutränder, die bei Schneidwerkzeugen 45 kann in der praktischen Ausführung auf die letzter Kanten bilden, oder beim Zahnradrollen mit den Zähne aufgeteilt werden.

vortretenden Flankenteilen an den Werkstückzahn- Das Hauptpatent gibt keine Lösung der Aufgabe

flanken Oberflächen möglichst hoher Qualität zu er- für den Fall, daß die Zähnezahl des herzustellender zeugen. Werkzeugs mit der Zähnezahl des damit zu bearbei-

Wenn oben angegeben ist, daß sich die Erfindung 50 tenden Werkstücks einen gemeinsamen Faktor hat nur auf solche Werkzeuge bezieht, bei denen die Nut- Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen wer· ränder auf den Flanken von weniger als einem Drit- den, ergeben sich dann nämlich Werkstückzähne, die tel der Gesamtzähnezahl des Werkzeugs von Zahn wiederholt, und Zähne, die überhaupt nicht bearbeite! zu Zahn in seitlichen Schritten gleicher Länge ge- werden.

ordnet sind, so soll datmt zum Ausdruck gebracht 55 Die vorher geschilderte Aufgabe soll daher aul werden, daß sich die Erfindung nicht auf Werkzeuge Werkzeuge ausgedehnt werden, die mit dem zugehöbezieht, bei denen die Nuten auf über einem Drittel rigen Werkstück einen gemeinsamen Teiler haben,
der Gesamtzähnezahl von Zahn zu Zahn einer Schrau- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wire

benlinie folgen. mit einem Werkzeug gelöst, daß die Merkmale de!

Die Achsen von Werkstück und Werkzeug können 60 Patentanspruchs aufweist.

sich im Abstand kreuzen, wie beim Zahnradschaben, Die Vorteile des Werkzeugs nach der Erfindunj

sie können auch parallel gerichtet sein, wie beim liegen nicht in seiner Wirkung auf das Werkstück Zahnradrollen. sondern in seiner wirtschaftlichen Herstellbarkeit. Ei

Es ist bereits ein für die Bearbeitung eines be- können nämlich Werkzeuge mit genormten Zahne stimmten Zahnrads durch Abwälzen mit gekreuzten 65 zahlen vorgefertigt werden. Die freie Wählbarkei Achsen geeignetes Schabrad bekannt, dessen Schneid- der Schritte ermöglicht die Anpassung an den Werknuten auf den aufeinanderfolgenden Zähnen Schrau- stoff des Werkstücks und an den Achskreuzwinkel benlinien mit einer Ganghöhe einer Nutenteilung Zum einschlägigen Stand der Technik wird fernei

4uf die DT-PS 1202 096 verwiesen, in der ein Schabrad beschrieben ist, durch das der Bereich der verfügbaren Werkzeugzähnezahlen dadurch erweitert !■st, daß die Schabradzähne in Gruppen zusammengefaßt sind, welche Schraubenlinien mi·: verschiedenen Steigungswinkel aufweisen.

Bei einem anderen bekannten Schabrad sind finden Längenbetrag einer Nutenteilung von einer Schneidkante bis zur auf der gleichen Zahnflanke benachbarten Schneidkante mindestens drei Ebenen nebeneinander vorgesehen, denen jeweils eine Gruppe von Zähnen zugeordnet ist, deren Schneidkanten in diesen Ebenen liegen, wobei die Gruppenzähnezahlen ein ganzer Teiler der Schabradzähnezahl und wobei die Schabradzähnezahl ein ganzes Vielfaches der Werkstückzähnezahl ist. Es sollte jedoch vermieden werden, daß Werkzeug und Werkstück gleiche Teiler für die Zäbnezahlen haben, damit sich eventuell Fehler der Werkzeugzähne nicht durch Wiedei holung auf bestimmten Werkstückzähnen verstärken (DT-PS ao 1 271 508).

Da die Beschränkung der Zähnezahlen für die Fertigung des Werkzeugs hinderlich ist, wurde bereits bei bekannten Schabrädern zwischen den Gruppen eine Anzahl von Zähnen eingefügt, deren Schneid- »5 nuten beliebig angeordnet sind. So können z. B. bei Schabrädern mit in Schraubenlinien angeordneten Nuten zusätzliche Zähne vorgesehen sein, deren Nuten mit denen eines benachbarten Zahns in einer Ebene liegen. Diese Gestaltung stellt zwar eine firgänzung zu den oben geschilderten Werkzeugen dar, gibt aber ebenfalls keine völige Freiheit in der Wahl der Werkzeugzähnezahl (DT-PS 1 199 101, 1 288 406).

Die Erfindung wird an Hand von mit den F i g. 1 bis 7 gezeigten Ausfuhrungsbeispielen erläutert, die sich im wesentlichen mit der Auslegung des Systems der Nuten befassen, das auch eine Voraussetzung für die Herstellbarkeit ist.

Fig. 1 zeigt die Paarung eines Werkstücks mit einem zahnradartigen Werkzeug von einer Stirnseite; F i g. 2 zeigt das Werkstück-Werkzeugpaar nach F ζ. 1, dessen Achsen sich kreuzen; die Anordnung der Nuten in den Werkzeugzähnen zeigt k.ine Einzelheiten der Erfindung;

F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Zahn eines Werkzeugs nach der Erfindung von einer Stirnseite;

F i g. 4 zeigt schematisch ein Beispiel für die Erfindung, wobei von zwei Serien von Werkzeugzähnen jeweils ein Übergang von einer Nut zum Steg oder ein Nutrand oder bei Schabrädern eine Schneidkante nur immer jeweils einer Zahnseite gezeichnet ist;

F i g. 5 zeigt eine Tabelle mit durch Ziffern bezeichneten Zahnfolgen des Werkzeugs, das hergestellt wird, und des Werkstücks, das mit dem fertigen Werkzeug bearbeitet wird.

F i g. 6 zeigt ein anderes Beispiel für die Erfindung und

F i g. 7 die Tabelle der Zahnfolgen.

Um das Verständnis der folgenden Beschreibung zu erleichtern, wird eine Definition der Symbole und eine Zusammenstellung der benutzten Beziehungen vorangestellt.

Z₁ = Zähnezahl des Werkstücks, gleichzeitig Ordnungszahlen der Zähne, z. = Zähnezahl des Werkzeugs.

»' = Anzahl der Zähne auf dem Werkzeug, jeweils gezählt vom ZaTm Γ ab, die beim Abwälzen des Werkstücks auf dem Werkzeug zurückgelegt sind, wenn beispielsweise der Zahn 1 des Werkstücks das Werkzeug η-mal berührt hat. Gleichzeitig die Ordnungszahl für die Werkzeugzähne, die nacheinander einen bestimmten Werkstückzahn, z.B. Zahn 1, berühren.

= Anzahl der Ebenen oder Erzeugungsgruppen = Anzahl der Schritte t, die in einer Teilung T oder einem ganzen Vielfachen davon aufgehen (s. die entsprechende Gleichung am Anschluß an diese Liste der Definitionen), η = Anzahl der Berührungen eines bestimmten

Werkstückzahns, z. B. des Zahns 1. r = Ordnungsnummer der Ebenen, in denen die in Schritten t gestaffelten Übergänge oder Nutränder (Kanten der Nuten) liegen, gleichzeitig Ordnungsnummer der Erzeugungsgruppe. T = Nutenteilung — Entfernung eines Übergangs oder Nutrandes (Kante) von dem nächsten gleichliegenden Übergang auf der gleichen Zahnflanke.

r = Schritt = Entfernung (parallel zur Längserstreckung der Zähne gemessen) des Übergangs oder Nutrandes (Kante) eines Werkzeugzahns, z. B. Γ, der mit einem bestimmten Werkstückzahn, z. B. 1, kämmt, von dem nächsten gleichliegenden Übergang oder Nutrand (Kante) des Werkzeugzahns, z.B.6' in Fig.4, der beim Abwälzen das nächste Mal mit dem gleichen Werkstückzahn, z. B. 1, zusammentrifft. Abstand eines Schnittes (beim Zahnradschaben) vom benachbarten Schnitt auf der gleichen Werkstückflanke.
s — Betrag der Versetzung bestimmter Übergänge

oder Nutränder (Kanten).
Es gelten folgende Beziehungen:

⁸ t

O)

₂'= Zi (n-l) + l -A -Z₂ (2)

ist auf die nächst niedrigere ganze Zahl 0, 1,2... abzurunden.

B =

η - 0,01
g

ist auf die nächst niedrigere ganze Zahl 0, 1,2... abzurunden.

Die Ziffern 1 bis 30 sind keine Bezugsziffem, soncbrn für Ordnungszahlen belegt, beispielsweise zum Bezeichnen der Folge der Zähne.

Die F i g. 1 und 2 zeigen schematisch den Eingriff eines Schabrads 31 in ein Zahnrad 32, das von dem Schabrad zu bearbeiten ist. Die Achsen 33, 34, um die sich die Elemente drehen, kreuzen sich in einem Abstand, wodurch sich beim Abwälzen eine Längsleitung beispielsweise in Richtung des Pfeils 35, der Schabradzahnflanke relativ zur Zahnradzahnflanke

;5

ergibt Die Zähne des Schabrad? sind an den Flanken gruppe 2. Das dritte Mal muß der Werkstückzahn 1 mit einer Anzahl von Nuten36 ^versehen, deren Nut- mit einer Kante 139 bearbeitet werden,'die in der ränder, kanten 37 (Fig. 4) bilden, die infolge der 3. Erzeugungsgruppe, also um einen weiteren Schritt t Längsgleitung Späne abheben. In Fig. 1 sind die ge- neben der 2. Erzeugungsgruppe liegt Dieses ist der nannten Nuten nicht eingezeichnet, dagegen aber auf 5 Werkzeugzahn Z₂' = 1 +Z^z₁' = 9'. Das vierte Mal einigen Zähnen in Fig·2 und gestrichelt in Fig. 3, wird der Werkstückzahn 1 mit der Kante 140 des die einen Zahn des Schabrads von der Seite zeigt. Es Werkzeugzahns Z₂' = l+z₁+z_l+z₁ = 13' bearbeiist, kein Längsvorschub, des Werkzeugs relativ zum tet. Bei der fünften Bearbeitung trifft der Werkstück-Zahnrad vorhanden (Tauchschaben). Damit nicht die zahn 1 auf die Kante 141 des Werkzeugzahns Z₂ Kanten aller Werkzeugzähne stets die gleichen Flan- io = 1 +4-Z₁ = 17'. Da diese Summe über die Gesamtkenteile des Zahnrads bearbeiten, dagegen andere zähnezahl des Werkzeugs hinausgeht ist, um die gePartien überhaupt nicht, sind die Kanten nach der suchte Ordnungszahl des Werkzeugzahns zu erhalten, Erfindung angeordnet, wie im folgenden beschrieben die Zähnezahl des Werkzeugs abzuziehen. Es ist also wird. Für Werkzeuge zur spanlosen Formung von Z₂'= 17—Z₂= 17 — 14 = 3'. Allgemein errechnet Zahnflanken gilt im wesentlichen das gleiche Prinzip. 15 sich die Ordnungszahl der Werkzeugzähne, die je-In Fig. 4 sind schematisch die Zähne eines Aus- weils mit dem gleichen Werkstückzahn berührt werführungsbeispiels für ein Schabrad abgewickelt auf- den, nach der eingangs angegebenen Gleichung 2. gezeichnet, und zwar jeweils nur eine Kante einer Führt man die Betrachtung weiter, so wird das wei-Nut und jeweils nur einer Zahnseite (vgl. Schnitt tere Mal Z₁ = 1 mit der Kante 142 von Z₂ = T be-VI-VI in F ig. 3). Die gleichliegenden Nutränder oder ao arbeitet und schließlich Z₁= 1 mit Kante 143 von Kanten haben auf der gleichen Flanke eine Entfer- Z₂ = 11'. Danach beginnt die Bearbeitung wieder mit nung T (Nutenteilung genannt) voneinander. Auf den dem Zusammentreffen von Z₁ = 1 mit Z₂ = Γ. Auf verschiedenen Zähnen sind die Nuten so angeordnet, diese Weise werden alle Werkstückzähne mit ungedaß die Nutränder oder Kanten 137 gegeneinander rader Ordnungsnummer mit einer ersten Serie 145 versetzt sind. Die kürzeste Entfernung zwischen zwei »5 von Werkzeugzähnen bearbeitet
gleichliegenden Kanten verschiedener Zähne der glei- Damit auch die Werkstückzähne mit gerader Ordchen Serie wird Schritt t genannt. Die Nuten sind auf nungsnummer bearbeitet werden, wird der Werkden Zähnen so verteilt daß innerhalb einer Nuten- stückzahn 2' mit Nuten versehen, deren Kanten 146 teilung T die Nutränder oder Kanten in einer vor- in der gleichen Ebene 1 liegen wie die Kanten 137 bestimmten Anzahl von Schritten t verteilt sind. Die 30 des Zahns Z₂= Y. Die nächsten auf den Zahn 2 tref-Zähne, deren Nutenränder oder Kanten in gleicher fenden Kanten 147 liegen in der Ebene der Kanten Ebene, beispielsweise 144 liegen, gehören nach der 138 und so fort, bis alle Werkstückzähne mit gerader Definition dieser Beschreibung zu gleichen söge- Ordnungsnummer mit Kanten 146 bis 152 bearbeitet nannten Erzeugungsgruppen. Die Nuten aller Zähne, sind, die zu einer zweiten Serie 153 von Werkzeugdie zur gleichen Erzeugungsgruppe gehören, werden 35 zähnen mit gerader Ordnungsnummer gehören,
mit der gleichen Einstellung des Werkzeugs, z. B. Für die Erfindung ist es nicht unbedingt erforder-Kammstahl, eingearbeitet Das Schema nach F i g. 4 Hch, daß die Kanten der ersten und zweiten Serie in zeigt ein Werkzeug mit Z₂ = 14 Zähnen, das auf einer Ebene liegen; es ist aber vorteilhaft, weil das einem Werkrad mit Z₁ = 4 Zähnen abwälzt. Die Ord- Stoßwerkzeug (Kammstahl) dann weniger oft verstellt nungszahlen der Zähne sind in zwei Kolonnen auf 40 zu werden braucht. Wichtig dagegen ist, daß die Nuder Unken Seite des Schemas unter Z₁ = Werkstück ten innerhalb der Serien so angeordnet sind, daß sich und Z₂ = Werkzeug aufgetragen. In F i g. 4 sind die die Schnitte auf einem betrachteten Zahn lückenlos Werkzeugflanken eingezeichnet die mit den Werk- aneinanderreihen. Man könnte die Erfindung auch Stückzähnen 1 und 2 zusammenwirken. Die Verbin- so beschreiben, daß die Zahnserien gewissermaßen dung zwischen F i g. 4 und 5 ist mit strichpunktierten 45 zwei getrennte Werkzeuge nach dem Hauptpatent Linien hergestellt. Am Kopf des Schemas sind die sind, die ineinandergreifen. Die Anzahl der Serien Ebenen, in denen die Nutränder liegen, numeriert, hängt von dem gemeinsamen Faktor der Zähnezahlen wodurch gleichzeitig Ordnungsnummern der Erzeu- von Werkstück und Werkzeug ab.
gungsgruppen bezeichnet sind. Da die Werkstück- Die Fig. 6 und 7 zeigen ein anderes Ausführungszähnezahl von 4 und die Werkzeugzähnezahl von 14 50 beispiel der Erfindung, ähnlich dargestellt wie Fi g. 4 den Teiler 2 gemeinsam haben, würde ohne die Er- und 5, aber mit dem Unterchied, daß düe erste Serie findung jeder zweite Werkstückzahn unbearbeitet 155 und die zweite Serie 163 um etwa eine Teilung T bleiben. Nach der Erfindung wird das wie folgt ver- versetzt gezeichnet worden. Es sind wieder die Nutmieden. ränder oder Kanten all der Werkzengzihne Γ, 5', 9', Die Betrachtang geht aus von einem Zusammen- 55 13', 3', 7', 11', d» Werkstückzahn 1 bearbeiten, rau treffen des Werkstückzahns Z₁ = 1 mit dem Werk- einen Schritt t versetzt gezeichnet Diese Werkzeugzeugzahn Z₁ = 1' bei einer Lage des Nutrandes oder zähne bilden mit den nicht eingezeichneten Werkder Kante 137 in der ersten Ebene oder Erzeugungs- zeugzähnen, die die Werkstückzähne -ait ungerade! gruppe, d. h., die Flanke des Werkstückrand 1 wird Ordnungsnummer bearbeiten, die besagte erste Serie von der Kante 137 in der Ebene der Erzeugungs- 60 155. Um zu zeigen, daß die Nutränder oder Kantet

gruppe 1 bearbeitet Wenn man davon ausgeht, daß 163 bis 169 der zweiten Serie 170 nicht in der glei-

der Zahn Z₁ = 1 das nächste Mal so zu bearbeiten ist, eben Ebene zu liegen brauchen wie die erste Serie,

daß sicii der zweite Schnitt lückenlos an den ersten sind die Kanten der zweiten Serie einen halben

Schnitt anreiht dann muß der Werkzeugzahn z, = 1 Schritt, d. h. um t/2 gegenüber den Kanten der ersten das zweite Mal mit einer Kante 138 bearbeitet wer- 65 Serie versetzt angeordnet

den, die am einen Schritt t neben der ersten Kante Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf zwei

137 liegt, d. h., die Kante 138 des Werkzeugzahns Serien von Nuten beschrankt, sondern die Anzahl

«/ = 1 +z, = 1+4 = 5' liegt in der Erzeugungs- der Serien hingt ab von den gemeinsamen Faktoren

Hierzu 3 Blatt !Zeichnungen

Claims (1)

1. oder einem ganzen Vielfachen davon bildend ange-

   Patentansnnicb, ordnet sind, und zwar so, daß ein Langenabschni«

   Patentanspruch. o^ _Sc^_ubeilJmie, _{der de}r Steigung im Betra_f

   Zahnradförmiges Werkzeug zum Feinbearbei- eines ganzen^
   ten oder Glätten der Zahnflanken eines Zahn- S *~' ""**'

   tende Flankenteile unterteilt und bei dem die » kannt, ein ganzes Vietfaches oder einen ganzen Teile, Nutenränder aufeinanderfolgender Zähne gegen- der Gnippenzähnezahl um 1 von der Werkstückeinander versetzt sind, WOtIi die Nutränder auf zäbnezahl abweichend zu bemessen. Hierdurch wird den Flanken einer Anzahl von Zähnen, die klei- erreicht, daß sich auf den Werkstuckzahnflanken die ner ist als ein Drittel der Gesamtzähnezahl des Schabspäne lückenlos aneinanderreihen. Bei diesei Werkzeugs, von Zahn zu Zahn m seitlichen t₅ Gestaltung des Schabrads ist die Wahl der Werkzeug-Schrittengleicher Länge versetzt sind, wobei die zähnezahl beschränkt, d. h. dieWerkstuckzahnezahl Nutränder auf solchen Werkzeugzahnflanken, die schreibt eine Auswahl von Werkzeugzahnezahlen vor jeweils im Abstand der Werkstückähnezahl fort- was für die Werkzeugherstellung, insbesondere auch laufend aufeinanderfolgen, seitlich um einen hinsichtlich der Lagerhaltung von Tedscheiben, hin-Schritt (f) frei wählbarer gleicher Länge versetzt so derlich sein kann (DT-PS 1 152 W).
   sind, wobei diese Zahnfolge gegebenenfalls mehr- Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der

   mais um den Umfang des Werkzeuges fortläuft, Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug mit derart, daß alle Werkzeugzähne Nuten aufweisen, einer Nutung zu erstellen, bei dem zur Auslegung und wobei die Schrittlänge zwischen dem ersten keine Beschränkung der Werkzeugzähnezahlen erfor- und dem letzten Zahn der Zahnfolge größer oder a₅ derlich ist Dabei soll gewährleistet sein, daß sich auf kleiner als die Schrittlänge zwischen den übrigen jeder We/kstückzahnflanke die einzelnen Spanabnah-Zähnen ist, nach Patent 2119 054, dadurch men geordnet aneinanderreihen. Daraus ist abzuleigekennzeichnet.daß diese Schrittfolge der ten, daß das Werkzeug so zu gestalten ist, daß die Nutung in soviel Serien (Zahnfolgen) um das Bemessung der Schritte der versetzten Nuten, das ,s, Werkzeug herumläuft, wie dem gemeinsamen 30 z. B. beim Zahnradschaben der Abstand eines Schnit-Faktor der Werkstückzähnezahl und der Werk- tes auf der Werkstücksflanke bis zum folgender zeugzähnezahl entspricht Schnitt, frei wählbar ist.

   Nach dem Hauptpatent wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nutenränder auf solchen Werkzeug-

   35 zahnflanken, die jeweils im Abstand der Werkstückzähnezahl fortlaufend aufeinanderfolgen, seitlich um einen Schritt frei wählbarer gleicher Länge versetzl sind, wobei diese Zahnfolge gegebenenfalls mehrmals