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Schneckenförmiges Honwerkzeug, Verfahren zum Herstellen des Honwerkzeugs
und Anwendung des Honwerkzeugs zum Honen von Zahnrädern Die Erfindung betrifft ein
schheckenförmiges Honwerkzeug, ein Verfahren zum Herstellern des Honwerkzeugs und
die Anwendung des Honwerkzeugs zum Honen von Zahnrädern.
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Bei bekannten Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern, beispielsweise
beim Läppen oder Honen von Zahnrädern, wird das Zahnrad mit Hilfe eines Werkzeug
in Form eines schrägverzahnten Zahnrades feinbearbeitet, dessen Zahnprofil eine
Evolvente ist und mit dem gewünschten Zahnprofil des zu bearbeitenden Zahnrades
konjugiert ist bzw. angepaßt ausgebildet ist.
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Beim Läppen wird das zu bearbeitende Zahnrad normalerweise mit einem
Läppwerkzeug aus Gußeisen zum Kämmen gebracht und das Zahnrad vom Läppwerkzeug in
Umdrehung versetzt, während gleichzeitig ein Gemisch, das ein Schleifmittel zum
Läppen enthält, zwischen die miteinander kämmenden Teile des Zahnrades und des Läppwerkzeugs
gegossen oder geschüttet wird, um die leicht vorspringenden Teile des Zahnprofils
des feinzubearbeitenden Zahnrades abzutragen. Die Lebensdauer des Läppwerkzeugs
ist jedoch kurz, da an der Zahnoberfläche des gußeisernen Läppwerkzeugs eine beträchtliche
Abnutzung auftritt.
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Ferner ist es schwer, mit diesem Feinbe3rbeitunosverfahren ein präzises
Zahnprofil zu erzielen, da das ursprüngliche Zahnprofil des Läppwerkzeugs durch
den einsetzenden Abrieb zerstört wird.
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Ein Verfahren zum Honen von Zahnrädern, welches eine Verbesserung
eines bekannten Verfahrens zum Hobeln von Zahnrädern unter Verwendung von Hobelwerkteugen
darstellt, ist in der japanischen Patentschrift 8697/1-960 vorgeschlagen worden.
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Bei diesem Verfahren wird ein starres Honwerkzeug in Form eines schrägverzahnten
Zahnrades, das aus Kunststoffen oder Kunstharzen hergestellt ist, die mit Schleifmittelteilchen
gemischt sind, deren Härte auf der Rockwell M (Kugeldurchmesser 6;5 mm, Vorlast
10 kg, Hauptlast 100 kg) Skala zwischen -90 über Null und 40 Punkten unter Null
liegt. Das Honwerkzeug ist ganz genau auf die Zahngestalt geformt, die mit dem gewünschten
Zahnprofil des feinzubearbeitenden Zahnrades konjugiert ist--bzw. darauf abgestimmt
ausgebildet ist, wie Fig. 5A der hier beigefügten Zeichnungen
zeigt.
Das Hcnwrkzeug wird zum /n'fernen von Kerben und Graten an den Zahnoberflächen des
feinzubearbeitenden Zahnrades und zur geringfügigen Abwandlung des Zahnprofils verwendet.
Dieses zahnradförrlige-Honwerkzeug ist jedoch teuer, da zum Herstellen desselben
in exakter Form hochqua Ii f zierte Technik erforderlich ist. Außerdem ist das bewegung
und der Honverfahren nicht leistungsfähig, da von der Roll- bzw. Abwälz-Gleitbewegung,
die bei der Umdrehung des mit dem zahnradförmigen Honwerkzeug kämmenden, feinzubearbeitenden
Zahnrades auftreten, nur die Gleitbewegung ausgenutzt wird und diese im Vergleich
zur Umfangsgeschwindigkeit des Zahnrades gering ist.
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Als weiteres Verfahren zum Feinbearbeiten eines Zahnrades ist vorgeschlagen
worden das Zahnrad mit einem Schlei f rad in Form einer Schraube zu schleifen. In
diesem Fall kommt das schraubenförmige, starre Schleifrad mit dem feinzubearbeitenden
Zahnrad, und beide werden durch ein zusätziiches Getriebe mit einer ganz genauen
Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt.
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Entweder das Schleifrad oder das feinzubearbeitende Zahnrad wird parallel
zur Achse des zu bearbeitenden Zahnrades vorgeschoben, so daß die Zähne vom Schleifrad
abgeschliffen werden. Infolgedessen müssen die Wellen des Schleifrades und des zu
bearbeitenden Zahnrades über ein kompliziertes und sehr genaues Getriebe verbunden
sein, und das Schleifrad muß mit sehr großer Präzision hergestellt sein. Die Zahnform
des schraubenförmigen Schleifrades muß sehr häufig mit Hilfe eines großen Diamanten
eingeschliffen werden, und das dauert lange. Infolgedessen ist die Schleifmaschine
sehr kompliziert und sehr teuer. Da sich das Schleifrad
mit hoher
Geschwindigkeit drehen sollte, kann es nicht für Zahnräder verwendet werden, deren
Teilung gröber ist als Modul 7 aus Gründen des dynamischen Gleichgewichts bzw. der
Auswuchtung des Schleifrades.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Honwerkzeug der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit-dem die Zahnflanken von Zahnrädern auf einfachere und wirksamere
Weise als bisher einer Feinbearbeitung unterzogen werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Honwerkzeug
vorgesehen, daß das Zahnprofil des Honwerkzeugs der i3ezugszahnstange in der Normalebene
entspricht, und daß das Honwerkzeug Schleifmittelteilchen aufweist, die in einem
geformten polymeren Werkstoff mit einer Shore=äre von 15 bis 750 und einem Young'schen
Modul von 0,5 - 70x103 kg/cm2 dispergiert sind.
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Mit der Erfindung wird den obengenannten Nachteilen im Rahmen des
Möglichen entgegengewirkt. Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Honen eines
-Zahnrades, bei dem ein Ilonwerkzeug in Form einer Schraube verwendet wird, deren
Zahnprofil einer erzeugenden Zahnstange bzw. Bezugszahnstange in der Normalebene
entspricht.
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Das Honwerkzeug wird aus zusammengefügten synthetischen Polymerisatkomponenten
hergestellt, beispielsweise aus einer gemeinsam gehärteten Mischung aus mindestens
einer Polyurethankautschukkommindestens einem ponente und Epoxyharz mit gemeinsam
geeigneter Flexibilität, guter federnder Nachgiebigkeit und hohem Abriebwiderstand.
Schleifmittelteilchen, beispielsweise Alundum oder Carborundum,werden in
dem
onwerkzeug dispergiert bzw. fein verteilt, und das Gemisch wird so geformt, daß
die Schleifmittelteilchen an der Arbeitsoberfläche freiliegen.
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Dieses schnecken- bzw. schraubenförmige Honwerkzeug wird mit dem feinzubearbeitenden
Zahnrad in Eingriff gebracht und mit Hilfe eines Motors in Umdrehung versetzt, wobei
das tinzubearbeitende Zahnrad vom Honwerkzeug angetrieben wird. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren zum Honen eines Zahnrades wird an jeder Zahnfläche zwischen dem Honwerkzeug
und dem zu bearbeitenden Zahnrad eine entsprechende Zahnabstützung erzielt, und
das Honwerkzeug wird parallel zur Achse oder zum Zahnverlauf des zu bearbeitenden
Zahnrades über die gesamte Breite der verzahnten Fläche bzw. die Breite zwischen
den Stirnflächen bewegt. Infolgedessen werden mit dem Honwerkzeug die über das richtige
Zahnprofil des zu bearbeitenden Zahnrades leicht vorspringenden Teile abgetragen
und die Rauhigkeit vermindert; gleichzeitig wird das Zahnprofil, die Teilungsgenauigkeit
und die Exaktheit des Zahnverlaufs rasch und einfach verbessert und dadurch ein
dauerhaftes und geräuschlos arbeitendes Zahnrad geschaffen.
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Die Erfindung ermöglicht eine wirksame und einfache Feinbearbeitung
von Zahnoberflächen gehärteter Zahnräder, nach einer Wärmebehandlung spangebend
bearbeiteter, harter Zahnräder und gehobelter sowie geschliffener Zahnräder und
eine Erhöhung der Oberflächenfestigkeit und Lebensdauer des Zahnrades. Das so bearbeitete
Zahnrad ist'in vorteilhafter Weise für hohe Geschwindigkeiten, hohe Belastungen
und geräuscharmen Betrieb geeignet. Mittels der
Erfindung wird auch
ein Zahnrad für hohe Umfangsgeschwindigkei'--und hohe Belastung bei geräuscharmem
Betrieb geschaffen, bei dem des einfache Teilungsfehler, die Teilungsschwankung.
und der summierte Teilungsfehler verringert sind.
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Die Erfindung schafft also ein schnecken- oder schraubenförmiges Honwerkzeug
mit einem Zahnprofil gemäß der Bezugszahnstange in der Normalebene zum Honen der
Zähne eines Zahnrades. Das Honwerk-/zeug wird hergestellt durch Formen synthetischer
Polymerisate, in denen Schleifmittelteilchen dispergiert sind, sp daß sich eine
Shore Härte von bzw. bis 750 und ein bzw. Elastizitätsmodul kg/cm2 150 bis 750 und
ein Youngtscher flodulsvon 0,5-70-103 kg/cm2 ergibt. Das Honwerkzeug wird mit dem
feinzubearbeitenden Zahnrad in Eingriff gebracht und von einem tbtr gedreht, wobei
das Honwerkzeug das Za-hnrad antreibt. Beim Honen des Zahnrades wird das Honwerkzeug
parallel zur Achse oder zum Zahnverlauf des Zahnrades über die gesamte Breite der
verzahnten Oberfläche des Zahnrades bewegt. Das Polymerisat kann ein gemeinsam gehärtetes
/komponente(n)/komponente(n) Gemisch aus Polyurethankautschuk und Epoxyharz von
geeigneter Flexibilität, guter federnder Nachgiebigkeit und hohem Abriebwiderstand
aufweisen, und die Schleifmitteltellchen, die an der Arbeitsfläche des Honwerkzeugs
exponiert s-ind, können bzw# kristallisiertes Aluminiumoxid Alundum oder Carborundum
aufweisen.
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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht,
die die relative Stellung und die relativen Bewegungen des feinzubearbeitenden Zahnrades
und des schnecken- bzw. schraubenförrnigen Honwerkzeugs darstellt; Fig. 2 eine Seitenansicht
entsprechend Fig. 1; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum tonen
eines Zahnrades gemäß der Erfindung; Fig. 4 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht
zur Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 5A und 5B Erläuterungen eines Verfahrens zum Honen von Zahnrädern unter Verwendung
eines bekannten Honwerkzeuges in Form eines Zahnrades; Fig. 6 einen Schnitt zur
Darstel ung des Arbeitsverhältnisses zwischer dem HonwerXzeug gemäß der Erfindung
und dem feinzubearbeitrnden Zahnrad; Fig. 7 einen Schnitt zur Darstellung der Bearbeitung
eines Zahnrades mit dem schEauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeug gemäß der
Erfindung; Fig. 8 eine Teilansicht und einen Teilschnitt durch das Zahnprofil eines
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren feinbearbeiteten Zahnrades; Fig. 9 und 10 senkrechte
Schnitte zur Darstellung des Verfahrens zum Herstellen eines schnecken- bzw. schraubenförmigen
Honwerkzeugs gemäß der Erfindung; Fig. 11A einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung
des Zahnprofilfehlers der Zahnoberfläche nach der spangebenden 4erstellung und vor
der Feinbearbeitung des Zahnrades; Fig. 118 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung
des
Zahnprofilfehlers eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gehonten Zahnrades;
Fig. 12A eine grafische Darstellung des maximalen summierten Teilungsfehlers, des
maximalen einzelnen Tel ungsfehlers und der maximalen Teilungsschwankung eines Zahnrades
nach der spangebenden I4erstel lung und vor dem Honen; Fig. 12B eine grafische Darstellung
der gleichen Fehler eines Zahnrades nach dem Honen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Figur 1 und 2 der Zeichnungen zeigen ein schnecken-bzw. schraubenförmiges
Honwerkzeug 1 gemäß der Erfindung, welches zum Honen eines feinzubearbeitenden Zahnrades
2 verwendet wird. Wie die Pfeile anzeigen, wird das Honwerkzeug 1 während es von
einem Motor in kämmendem Eingriff mit dem Zahnrad 2 zur Umdrehung desselben im Drehsinn
angetrieben wird, parallel zur Achse des Zahnrades 2 bewegt.
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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten kleiner gerade oder
schräg verzahnter Stirnbänder. Aber auch Schnecken, Schneckenräder sowie gegebenenfalls
bogenverzahnte Zahnräder lassen sich mit dem Honwerkzeug gemäß der Erfindung bearbeiten.
Eine Welle 3 eines schrauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeuges 1' wird von einem
Motor 4 über ein Getriebe zur Änderung der Geschwindigkeit 5 im Drehsinn angetrieben.
Das fertigzustellende Zahnrad 2' ist auf einer Welle 6 angebracht, die zwischen
Zentrierstiften 7a und 7b auf einem Tisch 8 drehbar abgestützt ist. Auf der Welle
6 ist eine Bremstrommel 9 befestigt, die mit einer Bremseinrichtung zusammenwirkt,
welche eine Bremsbacke 10 und ein Gewicht 11 umfaßt.
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Der Tisch 8 ist in den durch die Pfeilex angezeigten Richtungen im
Winkel verstellbar, um die Richtung des Gewindeganges des Honwerkzeugs 1 im Verhältnis
zum Verlauf der Zähne des Zahnrades 2'. einzustellen. Wenn das Honwerkzeug 1' mit
dem Zahnrad 2' in Eingriff gebracht worden ist, wird das Honwerkzeug 1' vom Motor
in Umdrehung versetzt, um das Zahnrad 2' zu drehen, wobei die Bremseinrichtung wirksam
ist.
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Gleichzeitig wird der Tisch 8 von einer weiteren, hier nicht gezeigten
Antriebseinrichtung in den durch die Pfeile y angezeigten Richtungen bewegt und
das Zahnrad 2' gegenüber parallel zu seiner Achse dem Honwerkzeug 1' verschoben.
Der Eingriff zwischen dem schrauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeug 1' und dem
Zahnrad 2' wird- durch eine vertikale Bewegung entweder der Honwerkzeugächse oder
des Tisches, bei der der Abstand zwischen den Mitten der Honwerkzeugachse und der
Zahnradachse geändert wird, eingestellt, und zwar so, daß ein gewisses Flankenspiel
während des Honvorganges besteht.
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Die Welle 3 des Honwerkzeugs 1' ist vom Motor 4 in der einen oder
anderen Richtung drehbar, je nachdem, ob das Honwerkzeug die rechten oder linken
Zahnoberflächen des Zahnrades 2' bearbeiten soll.
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Fig. 4 zeigt eine Universalzahnradfräsmaschine, die zum Feinbearbeiten
eines Zahnrades mit großem Durchmesser gemäß der Erfindung verwendet wird. Ein schrauben-
oder schneckenförmiges Honwerkzeug 1" ist auf einer zelle 13 der
Fräsmaschine
befestigt, die von einem unabhängigen, hier nicht gezeigten Motor angetrieben wird.
Die Welle 13 der Fräsmaschine ist geneigt, wie beim Fräsen eines Zahnrades, und
die Richtung des Gewindeganges des Honwerkzeuges 1" und des Verlaufs der Zähne des
zu bearbeitenden Zahnrads 2" sind in Ubereinstimmung gebracht. Ein Schlitten 14
der Fräsmaschine wird von einem weiteren hier nicht gezeigten unabhängigen Antrieb
mit geeigneter Geschwindigkeit aufwärts und abwärts bewegt. Ein Tisch 15 braucht
nicht im Winkel verstellt zu werden. Bei der hier oezeigten Anordnung braucht nur
das auf dem Tisch 15 angebrachte Zahnrad 2" frei drehbar zu sein. Die Welle 13 der
Fräsmaschine ist in entgegengesetzten Richtungen drehbar, je nachdem, ob die rechte
oder linke Zahnoberfläche des Zahnrades 2" bearbeitet werden soll .Geinäß einer
Alternativlösung können beide Oberflächen gleichzeitig bearbeitet werden, wenn der
Zahn des Honwerkzeugs 1", bei dem die Zahnhöhe geringer ist als beim Zahnrad, zwischen
die Zahnflächen des Zahnrades 2" bzw. e n fest/eingesezt wird.
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Die Ziele der Erfindung können nur dann erreicht werden, wenn der
Werkstoff des schrauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeugs ausreichende federnde
Nachgiebigkeit und zu Flexibilität aufweist, umiden Zahnflächen des zu bearbeitenden
Zahnrades zu passen, wenn seine Schärfe nicht abnimmt, und wenn er einen ausreichenden
Abriebwiderstand hat und dabei kein ./Fläche Verstopfen der schleifenden/ erzeugt.
Es ist bekannt,
als werkstoffe für ein Honwerkzeug zum Bearbeiten
von-Zahnrädern harte Kunststoffe, beispielsweise Epoxyharze, Aminoharze, Phenolharze
und dergleichen zu wählen oder die genannten gehärteten und geformten harten Kunststoffe
mit Fasern zu vermischen, um die Zugfestigkeit zu erhöhen. Da ein aus diesen Werkstoffen
hergestelltes Honwerkzeug einen steifen Körper mit geringer Flexibilität darstellt,
muß dieser Körper äußerst genau einer Form entsprechend fertiggestellt werden, deren
Zahnprofil mit dem gewünschten Profil des zu honenden Zahnrades konjugiert ist bzw.
darauf abgestimmt ausgebildet ist. Eine solche Formgebung des Honwerkzeugs ist jedoch
sehr teuer.
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Es sind Untersuchungen hinsichtlich der Merkmale eines Honwerkzeugs
zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens angestellt worden, und es hat sich
gezeigt, daß Bindemittel für die Schleifmittel aus polymeren Stoffen gewählt werden
sollten, die eine Shore-D-Härte von 15 bis 75°, einen Young'schen Modul bzw. Elastizitätsmodul
von 0,5 - 70x103 kg/cm², eine hohe Adhäsion für die Schleifmittelpartikelchen und
große Beständigkeit gegen das normalerweise beim Honen verwendete Bearbitungsöl
aufweisen.
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Als Werkstoff, der diese notwendigen Merkmale aufweist, wird eine
Mischung aus 90 bis 20% eines flüssigen bereits polymerisierten Vorprodukts zur
Herstellung von Polyurethankautschuk bzw. Polyurethankautschuk-Vorpolymerisats und
10 bis 80%'Epoxyharz, gemeinsam gehärtet mit
entsnrechenden Aminen,
bevorzugt. Es kann jedoch jeder beliebige Stoff verwendet werden, vorausgesetzt,
daß die physikalischen Eigenschaften des fertigen Honworkzeugs die oben genannten
Bedingungen erfüllen.
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komponente(n) Die Verwendung von Polyurethankautschuk/als Hauptmaterial
für das Honwerkzeug dient der Verbesserung des Abriebwiderstandes des schraubenförmigen
Honwerkzeugs, um eine Verformung des Zahnprofils zu verhindern und der Erhöhung
der Genauigkeit der fe.tig3estellten Zahnräder durch das federnd nachgiebige Passen
des Zahnes des Honwerkzeugs auf die Zahnflächen des Zahnrades beim Honvorgang. Ein
Honwerkzeug, welches nur aus Polyurethankautschuk hergestellt ist, ist jedoch zu
welch, um ausreichend zu honen, besonders wenn es sich um abgeschreckte oder gehärtete
Zahnräder von hohem Härtegrad handelt.
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der oder den Folglich wird gemäß der Erfindung das Verhältnis des
/ Polykowponente(n T urethankautschuk zugemischten Epoxyharzes entsprechend dem
Verwendungszweck des Honwerkzeugs eingestellt. Beispielsweise komponente wird Anteil
an Polyurethankautschuk / zum Fertigbearbeiten von Zahnrädern aus weichen Werkstoffen,
beispielsweise Bronze, erhöht.
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Folgende weitere Gründe sprechen für die Verwendung komponente von
Polyurethankautschuk / als Hauptwerkstoff für das schrauben-bzw. schneckenförmige
Honwerkzeug gemäß der Erfindung:
1. Vor dem Härten ist das Polyurethankautschuk-Vorpolymerisat
flüssig und kann leicht mit Schleifmittelteilchen und mit flüssigem Epoxyharz gemischt
werden,von denen das letztere zum Einstellen der Härte des Gemisches zugefügt wird.
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2. Das Gemisch eignet sich zum Gießen in eine Form.
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3. Das Polyurethankautschuk-Vorpolymerisat und das Epoxyharz können
gemeinsam mit Hilfe eines einzigen Härters vom Amin- oder Säureanhydridtyp gehärtet
werden, und die Eigenschaften des gehärteten Gemisches sind gut.
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4. Polyurethankautschuk komponente hat einen hohen Young'schen Modu(,
wenn seine Verformungsgeschwindigkeithoch ist, so daß sie die gleichen Eigenschaften
wie ein Kautschuk größerer Härte zeigt. Wenn also die Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit einem schrauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeug versehen wird, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit
veränderbar ist, so kann ein Honwerkzeug sowohl als weiches wie als hartes Honwerkzeug
über einen breiten Bereich hinweg eingesetzt werden, und verschiedene Arten von
Zahnrädern'mit unterschiedlicher Härte nach dem Abschrecken können unter den besten
Bedingungen von einem einzigen schraubenförmigen Honwerkzeug gehont werden. Diese
Möglichkeit, die Härte des Honwerkzeugs durch Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit
des Werkzeugs zu ändern, ist ein Markmal der vorliegenden
Erfindung,
welches bei bekannten Honwerkzeugen der gleichen Art bisher völlig unbekannt war.
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Die genannten Punkte werden durch die in der folgenden Tabelle aufgeführten
Beispiele von Zusammensetzungen für das llonwerkzeug noch unterstrichen.
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Zusammensetz ung und Eigenschaften der Honwerkzeuge Versuch Nr. 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zusammensetzung Polyäther-Polyurethan-Vorpolymerisat 100 90 60
50 25 0 90 60 50 25 Epoxyharz 0 10 40 50 75 100 10 40 50 75 Härter vom Amin-Typ
11 13,8 22,2 25 32 45 13,8 22,2 25 32 Weichmacher 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 Schleifmittelkörner
WA Nr. 320 214 218 226 228 234 248 0 0 0 0 Schleifmittelkörner WA Nr. 120 0 0 0
0 0 0 269 278 282 289 Vol-% der Schleifmittelkörner 35 35 35 35 35 35 40 40 40 40
Eigenschaften nach dem Härten Zugfestigkeit (kg/cm²) 215 186 395 561 675 860 149
307 433 520 Dehnung (%) 120 90 12,5 2,5 #0 #0 25 7,5 2,5 #0 Shore-D-Härte 22 26,5
36,0 42,5 60,0 82,5 24,0 34,0 39,0 46,5 Youngscher Modul (10³ kg/cm²) 0,32 0,65
4,65 30,4 58,9 76,7 1,03 7,74 37,8 63 Streckgrenze (kg/cm²) - -- 1150 1270 1615
1920 - 780 869 1500 (Kerb)Schlagzäh- (IZOD kg-cm/cm²) >30 >30 6,22 4,53 2,28
1,31 >30 4,72 2,99 2,36 igkeit Ergebnis des Honversuchs Zustand der feinbearbeiten
Oberfläche schlecht gut gut gut gut schlecht gut gut gut gut
Das
in der Tabelle genannte Härtemittel ist 4, 4'-Mothylen-bis-(2-chloranilin), der
Weichmacher ist Dioctylphtalat, und das Epoxyharz ist Epikote 828, bei dem es sich
um ein von der Shell Oil Company hergestelltes flüssiges Epoxyharz und ein i onsprodukt
Kondensat aus Epichlorhydrin und Bisphenol A handelt. Die Schleifmitteltei Ichen
sind weißes Alundum, und die ihnen zugean.
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ordneten Nummern zeigen die Körnchengröße der Teilchen im Siebmaß
bzw. Mischungen Die in der Tabelle genannten Zusammensetzungen werden zubereitet,
geformt und unter Anwendung von Wärme gehärtet, um schrauben- bzw. schneckenförmige
Honwerkzeuge zu schaffen. Wenn genauer gesagt Vorpolymerisatmischungen, , die Schleifmittelteilchen
den flüssigen Polymerisatmischungen, hinzugefügt werden und die Form gefüllt wird,
ergeben sich, wenn die flüssigen Polymerisatmischungen in zu geringer Menge im Vergleich
zu den Schleifmittelteilchen vorhanden sind, hohlräume im Inneren der geformten
Produkte, die die Festigkeit reduzieren. Wenn andererseits die flüssigen Polymerisatmischungen
in zu großer Menge im Vergleich zu den Schleifmittelteilchen vorliegen, bilden die
Schleifmittelteilchen Ablagerungen, was zu ungleichmäßigen Produkten führt. Folglich
werden gemäß der Erfindung besondere Verfähren angewandt, wie sie in Fig. 9 und
10 gezeigt sind, um gleichmäßige Produkte zu erzeugen. Jiie Fig 9 zeigt, werden
Schleifmittelteilchen in den Hohlraum 19 einer Form mit einem Boden 16, einem äußeren
Formteil 17 und einem inneren Formteil 18 eingefüllt und die Oberfläche der Teilchenschicht
eingeebnet. Ein Behälter 20 steht mit dem Boden des Hohlraums 19 in Verbindung und
wird mit dem flüssigen Polymerisatgemisch
gefüllt. Die Flüssigkeitsoberfläche
wird allmählich vom unteren Teil der Teilchen her zur Oberfläche der Tel Ichenschicht
hin angehoben, und die Masse wird mit der Form erhitzt, um das Polymerisatgemisch
fest werden zu lassen.
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Unter Umständen wird je nach der Tel lchengröße oder Gestalt der
Schleifmittelteilchen, der Viskosität der Pol-ymerisatgemische usw. ein Verfahren
gemäß Fig. 10 angewandt. Die Schleifmittelteilchen werden völlig mit dem flüssigen
Polymerisatgemisch vermischt, in den Hohlraum 1 liter Form gegossen, ein Deckel
21 wird aufgesetzt,und das Gemisch wird zum Härten erhitzt, wobei die Form durch
einen zweckmäßigen Antrieb in bzw. ei Absetzen Umdrehung versetzt wird, um eine
Ablagerung der Schleifmittelteilchen zu verhindern.
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komhen te Wenn der Anteil an Polyurethankautschu zu groß und die
Adhäsion zwischen den Schleifmittelteilchen und dem Polymerisatgemisch unzureichend
ist, wird die Oberfläche der Schleifmittelteilchen vorher sehr dünn mit einem Epoxyharz
überzogen,um die Adhäsion zu verbessern.
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Honversuche mit 10 schrauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeugen,
die gemäß der obigen Beschreibung hergestellt waren, wurden mit der in Fig. 3 gezeigten
Vorrichtung vorgenommen. Die Ergebnisse sind in der letzten Zeile der oben gegebenen
Tabelle aufgeführt. Die Einzelheiten eines Beispiels waren wie folgt:
Anrrnhnn
zum geprüften schraubenförmigen Honwerkzeug Normal modul 3 mm Teilkreisdurchmesser
100 mm Kopfkreisdurchmesser 107,2 mm Axiale Teilung 9,43 mm Pressungswinkel 20°
Führungswinkel 1°43' Art der Schraube eingängige Rech%-Schnecke Zusammensetzung
des Honwerkzeugs No. 4 der Tabelle 1 Angaben zum bearbeiteten Zahnrad Anzahl der
Zähne 24 Teilkreisdurchmesser 78 mm Pressungswinkel 20° Breite der verzahnten Fläche
- 50 mm Werkstoff SMCM 9 Brinellhärte nach dem Abschrecken -380 + SNCM 9 ist ein
Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl entsprechend Japanischen Industrienormen von 1965, dessen
chemische Zusammensetzung folgende ist: C 0,44 - 0,50%, Si 0,15 - 0,35%, Mn 0,60
- 0,90%, P weniger als 0,030%, S weniger als 0,030%, Ni 1,60 - 2,00%, Cr 0;60 -
1,00%, Mo 0,15 - 0,30%.
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Bei Versuchen, bei denen die oben genannten Bedingungen gegeben waren,
erforderte das Honen nur etwa 40 Sekunden, um der
Zahnoberfläche
des feinzubearbeitenden Zahnrades eine spiegelähnliche Fertigbearbeitung zu erteilen.
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' /igk Fig. 11A zeigt den Grad an Rauh eit des Zahnprofils unmittelbar
nach der Spangobenden Herstellung des Zahnrades, während Fig. 11B das gleiche Zahnprofil
nach dem Honen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigt. Beide Figuren sind stark
vergrößerte Teilschnitte.
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Die Teilungsfehler des Zahnrades wurden gemessen und sind in Fig.
12A und 12B gezeigt, wobei Fig. 12A die Teilungsfehler vor dem Honen und Fig. 128
die Teilungsfehler nach dem Honen zeigt. Die Teilungsfehler werden nach dem Honen
sehr klein, und auch die Rauhigkeit der Zahnoberfläche wird stark verringert.
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Die Werte sind folgende: vor/nach dem Honen Mikron (µm) Mikron (µm)
Zahnprofilfehler 13 4 Fehler des Zahnverlaufs 6 3 maximaler summierter Teilungsfehler
35 7 maximaler einzelner Teilungsfehler 24 10 maximale Teilungsschwankung 35 7 Die
Honergebnisse, die mit schrauben- bzw. schneckenförmigen Honwerkzeugen erzielt wurden,
die aus den 10. in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt wurden,
wurden
-untersucht. Mit einem Honwerkzeug der Zusammensetzung 6, d.h. nur aus Epoxyharz,
wird das Zahnrad so bearbeitet, daß es ein sehr gutes Aussehen hat, jedoch wird
es in der Nähe der Wälzpunkte ziemlich stark spangebend bearbeitet, während Kopf
Und Fuß in'geringer enge spangebend bearbeitet werden.
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Mit einem Honwerkzeug gemäß der Zusammensetzung 1, d.h. nur aus Polyurethankautschuk
wird das Zahnrad nicht ohne weiteres spangebend bearbeitet sondern nur geglättet,
wie beim Schwabbeln, und es kann selbst durch Änderung des Anteils an Schleifmittelteilchen
oder durch Erhöhen der Winkelgeschwindigkeit des schrauben- bzw schneckenförmigen
Honwerkzeugs keine Wirkung erzielt werden. Mit Honwerkzeugen, die irgendeine der
anderen 8 in der Tabelle vorgeschlagenen Zusammensetzungen haben, werden zufriedenstellende
Ergebnisse erzielt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit einem Zahnrades bekannten
Honverfahren unter Verwendung eines schrägverzahnten im Zusammenhang mit Fig. 5A
und 5B verglichen werden. Fig. 5B zeigt, wie ein Honwerkzeug 22 in Form eines schrägverzahnten
Zahnrades mit dem fertigzubearbeitenden Zahnrad 23 in einer bekannten Weise in Eingriff
gebracht wird. Fig. 5A ist eine Ansicht von außen. Am Wälzpunkt P ist die Oberflächengeschwindigkeit
des Zahnrades 23 in tangentialer Richtung v1 und die des mit der Geschwindigkeit
Honwerkzeugs v2. Deshalb wird ein Gleiten / v3 zwischen den in Eingriff stehenden
Zahnoberflächen verursacht. Die Summe
dieses Gleitens und des Evolventengleitens,
welche Null am Wälzpunkt P und am Kopf- und Fußkreis größer ist, ist die Grundlage
für die schneidende bzw. schleifende Bearbeitung der Zahnoberfläche bzw. Zahnflanke
durch die Schleifmittelteilchen des Honwerkzeugs. Geschwindigkeit und Größe dieses
Gleitens sind jedoch klein im Vergleich zur Umfangsgeschwindigkeit des Zahnrades.
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Fig. 6 zeigt ein Beispiel der spanabgebenden Wirkung, die durch die
Berührung der Zahnoberfläche eines schraubenförmigen Honwerkzeugs nach dem Eingriff
mit dem zu bearbeitenden Zahnrad erzeugt wird, wobei die beiden Elemente in der
Reihenfolge a, b, c, d, e miteinander in Eingriff gebracht werden.
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Fig. 7 zeigt die aus der Berührung entstehenden gehonten Oberflächen
der Zahnoberfläche des bearbeitetenZahnrades in jedem Moment in den Stellungen,
a, b, c, d, e,-Das schrauben- bzw. schneckenförmige Honwerkzeug /bzw. verformt gemäß
der Erfindung biegt sich elastisch, und die Fläche der Metal labtragungdurch Berührung
wird größer durch Vergrößerung des Anpreßdrucks. In jedemfloment während des Eingriffs
gleiten die Schleifmittelteilchen im Honwerkzeug in bezug auf jede der gehonten
Flächen in den Richtungen, die durch die strichpunktierten! Pfeile angedeutet sind.
Der mechanismus der Spanabhebung durch Schleifmitteltellchen mit einem schrauben-
bzw. schneckenförmigen Honwerkzeug gemäß der Erfindung unterscheidet sich also grundlegend
von dem Honen unter Verwendung eines Honwerkzeugs in Form eines schräg verzahnten
Zahnrades.
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Der Eingriff zwischen einem Honwerkzeug in Form eines schrägverzahnten
Zahnrades und dem feinzubearbeitenden Zahnrad htalz bzw setzt sich aus einer/Rol
berührung und einer Gleitberührung zusammen, und die'Geschwindigkeit und Größe des
Gleitens sind klein im Vergleich zur Umfangsgeschwindigkeit. Im Gegensatz dazu ist
die Berührung zwischen einem schraubenförmigen Honwerkzeug und dem feinzubearbeitenden
Zahnrad lediglich eine Gleitberührung, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des schraubenförmigen
Honwerkzeugs die gleiche ist wie die Gleitgeschwindigkeit. Ferner sind Gleitgeschwindigkeit
und Größe weitaus größer als beim bekannten Verfahren und folglich ist die 5panabhebende
Leistungsfähigkeit außerordentlich groß und die Freiheit in der Wahl der Arbeitsbedingungen
erweitert. Außerdem ist die Einrichtung zum Anbringen des zu bearbeitenden Zahnrades
einfach, da die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnrades im Vergleich zu den bei
bekannten Verfahren verwendeten Vorrichtungen klein ist.
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Da mindestens 2 oder 3 Windungen des Gewind-es des schraubenförmigen
Honwerkzeugs mit einer gleichen Anzahl Zähne des zu bearbeitenden Zahnrades ständig
in Berührung stehen, ist ferner der Anpreßdruck nur auf die Vorsprünge bzw. Erhebungen
auf den Zahnoberflächen konzentriert und das. Ausmaß der spangebenden Wirkung in
diesen Teilen am größten, wodurch die Teilungsgenauigkeit erheblich verbessert wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt im Berührungsbereich der
Zahnoberfläche des schraubenförmigen Honwerkzeugs, der in Fig. 6 gezeigt ist, und
darin, daß die Anzahl der wirksam werdenden Schleifmittelteilchen in der Nähe des
Teilungspunktes groß cund am Kopf a und am Fuß e klein ist. Auch der Anpreßdruck
ist an den Punkten groß, so daß Kopf und Fuß erheblich gehont werden wie Fig. 8
zeigt. Die Wölbung längs des Zahnprofi Is kann also durch Schaffung entsprechender
Arbeitsbedingungen modifiziert werden. Das schraubenförmige Honwerkzeug gemäß der
Erfindung ist auch elastisch, und der Fuß ist steifer als »- Kopf. Deshalb wird
das Zahnrad eher am Kopf stärker bearbeitet als am Fuß.
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Da besonders bei abgeschreckten Zahnrädern die Zahnoberfläche am Kopf
dazu neigt, durch die Spannungen vom Abschrecken anzuschwellen, ist diese Tendenz,
den Kopf stärker spanabgebend zu bearbeiten als den Fuß sehr wirksam.
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Ein weiteres merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Zahnrad
durch Änderung des Mittenabstandes zwischen sehr dem Honwerkzeug und dem Zahnrad
um ein / geringes Ausmaß zu geeigneten Zeiten feinbearbeitet werden kann. Als ein
Beispiel für dieses Verfahren wird das schraubenförmige Honwerkzeug mit einer doppelten
exzentrischen Achse konstruiert, die gIeichzeitig rotieren und revolvieren kann,
und die -litte des schraubenförmioen nen Honwerkzeugs und die mitte des Zahnrades
nähern sich und etfer-/ sehr sich nur um einen/geringen Abstand.
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Als ein weiterer Vorteil können die Abstützung für das zu bearbeitende
Zahnrad und die Mitte des Honwerkzeugs bei Verwendung einer Nockenvorrichtung periodisch
mit der Umdrehung des Honwerkzeugs um kleine Ausmaße näher zusammen und weiter auseinander
bewegt werden. Hierdurch arbeiten die Schleifmittelteilchen noch wirksamer, das
Bestreben des Festsetzens oder {Zusammenbackens bzw. -sinterns wird umgangen, und
das Honen wird wirksam ausgeführt.
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Diese Verfahren konnten bei der bisher bekannten Feinbearbeitung von
Zahnrädern nicht angewandt werden, und die Erfindung ist besonders wirksam, wenn
sie zum Abtragen der erhabenen Punkte und Unregelmäßigkeiten der Zähne des feinzubearbeitenden
Zahnrades, insbesondere der Spitzen von Nffeln mit hoher Geschwindigkeit eingesetzt
werden so 1.
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Aus der Beschreibung geht klar hervor, daß sich das erfindungsgemäße
Verfahren von bekannten Verfahren zum Honen von Zahnrädern oder bekannten Verfahren
zur spangebenden Fertigstellung und Feinbearbeitung grundlegend unterscheidet. Im
Vergleich zum Honen mit schrägverzahntem Zahnrad gemäß dem Stand der Technik kann
das elastische schrauben- bzw. schneckenförmige Honwerkzeug der Erfindung leicht
und billig hergestellt werden und hat eine große Leistungsfähigkeit beim Honen.
Das Zahnrad kann tn kurzer Zeit unter Verwendung einer einfachen Vorrichtung higk
feinbearbeitet werden, wobei die Rau eit der Zahnoberfläche, Zahnprofilfehler und
Teilungsfehler verringert und die Genauigkeit des Zahnverlaufs verbessert wird.