DE2830109C2

DE2830109C2 - Wälzfräser zum Schruppen und Schlichten einer Radverzahnung

Info

Publication number: DE2830109C2
Application number: DE19782830109
Authority: DE
Inventors: Franz Ing.(grad.) 8501 Rückersdorf Koch; Georg 8560 Lauf Reuß
Original assignee: FRANKEN FABRIK fur PRAEZISIONSWERKZEUGE und PRAEZISIONSTEILE RICHARD VOIGT NACHF 8501 RUECKERSDORF DE
Current assignee: FRANKEN FABRIK fur PRAEZISIONSWERKZEUGE und PRAEZISIONSTEILE RICHARD VOIGT NACHF 8501 RUECKERSDORF DE
Priority date: 1978-07-08
Filing date: 1978-07-08
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE2830109A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzfräser zum Schruppen und Schlichten einer Radverzahnung, mit durch tiefe Spannuten voneinander getrennten Zahnstollen, die jeweils einen Flankenzahn und dahinter einen Kopfzahn mit einem gegenüber dem Flankenzahn-Rükken vorragenden Kopf aufweisen, wobei die Kopfschneide des Kopfzahnes in der Breite nicht kleiner als die Kopfschneide des Flankenzahnes ist, der radiale Abstand der Kopfschneide des Kopfzahnes von der Mittelachse des Wälzfräsers nicht kleiner als der radiale Abstand der Kopfschneide des Flankenzahnes von der Mittelachse ist, die beiden Flanken des vorragenden Kopfes des Kopfzahnes jeweils mit einer radialen Linie des Wälzfräsers einen Kopfflankenwinkel bilden, die Zahnstollen den Kopfzahn und den Flankenzahn jeweils einstückig bilden und der Übergang von der Flanke des vorragenden Kopfes des Kopfzahnes zu der zugeordneten Flanke des Zahnstollens als Knicklinie ausgebildet ist, wobei die auf derselben Seite jedes Zahnstollens unterhalb der Knicklinie liegende Flanke des Kopfzahnes und die Flanke des Flankenzahnes eines jeden Zahnstollens bei der Herstellung mit ein und demselben Werkzeug in nur einem Arbeitsgang hinterarbeitbar sind.

Bei einem bekannten (DD-PS I 12 617) Wälzfräser dieser Art ist der Kopfflankenwinkel größer als Null.

wodurch mit dem ein und demselben Werkzeug fm gleichen Arbeitsgang außer Bereichen der Flanke des Flankenzahnes nur die unterhalb der Knicklinie liegende Flanke des Kopfzahnes einigermaßen wirtschaftlich hinterarbeitbar ist

Wenn bei dem bekannten Wälzfräser die Flanke des Flankenzahns und die unterhalb der Knicklinie liegende Flankenpartie des Kopfzahnes mit ein und demselben Werkzeug in einem Arbeitsgang hinterarbeitet werden sollen, so ergeben sich nämlich bei einem Kopfzahn-Flankenwinkel von größer Null und unter Berücksichtigung dessen, daß am Flankenzahn beim Hinterarbeiten der Ranke zugleich auch der Übergang zwischen Flanke und Rücken mit bearbeitet wird, am Kopfzahn unterhalb der Knickiinie ganz erhebliche Unterschnei-Gjngen, die es fraglich sein lassen, ob die beabsichtigte Hinterarbeitung am Kopfzahn unterhalb der Knickiinie mit ein und demselben Werkzeug, mit dem auch die Flanke des Flankenzahnes bearbeitet wird, in einem Arbeitsgang überhaupt möglich ist. Erst recht problematisch wird die Sache dann, wenn daran gedacht wird, mit dem ein und demselben Werkzeug im gleichen Arbeitsgang auch noch die oberhalb der Knicklinie liegende Flankenpartie des Kopfzahnes mit zu hinterar beiten. Hierzu ist ersichtlich ein Werkzeug mit einem überaus komplizierten und hinsichtlich der erforderlichen Festigkeit zur Aufnahme der Schnitikräfte äußerst kritischen Profil notwendig, so daß seine Anwendbarkeit wenn überhaupt, dann nur sehr bedingt in Frage kommt. In der nachgereichten Fig. 10 der Zeichnung ist das KopfzahnprofU bzw. das Werkzeugprofil dargestellt, das sich ergibt, wenn bei der bekannten (DD-PS 1 12 617) gleichzeitigen Hinterarbeitung der Flanken des Flankenzahnes und der unterhalb der Knicklinie liegenden Kopfzahnflanke am Kopfzahn ein Flankenwinkel größer Null und mit Hinterarbeitung der Kopfabrundungen vorliegt.

Für die Bearbeitung der über der Knicklinie liegenden Flanke des Kopfzahnes werden Jahcr ein gesonderter Arbeitsgang und ein gesondertes Werkzeug vorgesehen werden müssen, für dessen Auslauf und Ansetzen eine tiefe Rückennut zwischen Flankenzahn und Kopfzahn eines jeden Zahnstollens vorgesehen ist. Die Herstellung des bekannten Wälzfräsers ist entweder wegen des gesonderten Arbeilsganges, des gesonderten Werkzeuges und wegen der notwendigen tiefen Rückennut aufwendig, oder aber wie dargelegt, in vieler Hinsicht problematisch. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wälzfräser der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß seine Herstellung erheblich einfacher ist.

Der erfindungsgemäße Wälzfräser ist zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfflankenwinkel in an sich bekannter Weise kleiner als Null ist, wodurch mit dem ein und demselben Werkzeug im gleichen Arbeitsgang auch die über der Knicklinie liegende Flanke des Kopfzahnes hinterarbeitbar ist. Jede Flanke des Zahnstollens läßt sich nun insgesamt

μ mit ein und demselben Werkzeug in nur einem Arbeitsgang bearbeiten. Der erfindungsgemäße Wälzfräser läßt sich im Vergleich mit dem bekannten (DD-PS I 12 617) bei gleicher Leistung und gleicher Standzeit weit wirtschaftlicher herstellen. Durch die erfindungsge mäße Maßnahme, den Kopfzahn-Flankenwinkel kleiner Null zu machen, ergibt sich im Bereich der Knicklinie der Kopfzahnflanke ein Kopfzahnflanken- und damit auch ein Werkzeugprofil, das unkompliziert und

unkritisch ist und damit die gleichzeitige Hinterarbejtung aller Flankenteile einer Stollenseite in wirtschaftlicher und technologischer Weise erst ermöglicht.

Es ist an sich bekannt (DE-OS 22 12 224), bei einem Wälzfräser einen Kopfflankenwinkel vorzusehen, der nicht größer als Null ist Allerdings sind dort Kopfzahn und Flankenzahn nicht einstückig von einem Stollen gebildet Somit führt dort ein Kopfflankenwinkel, der nicht größer als Null ist, nicht zu einer Vereinfachung der Herstellung.

Aufgrund des erfindungsgemäß gewählten Kopfflankenwinkels ergeben sich noch folgende an sich bekannte Vorteile: Die Flankenschneide des Kopfzahnes ist auch nahe der Kopfschneide gehindert zu arbeiten, so daß der Kopfzahn tatsächlich einen reinen Kopfspan erzeugt Es ergibt sich bei gleichbleibender Breite der Kopfschneide eine Verstärkung der Krümmung zwischen Kopfschneide des Kopfzahnes und dessen Flankenschneide. Auch ist es ohne weiteres möglich, die Breite der Kopfschneide des Kopfzahnes größer oder ebenso groß wie die Breite der Kopfschneide des Flankenzahnes zu gestalten.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn zwischen Rankenzahn und Kopfzahn eines jeden Zahnstollens keine oder nur eine vergleichsweise flache Rückennut vorgesehen ist Diese Gestaltung ist beim erfindungsgemäßen Wälzfräser ermöglicht, weil kein Freiraum zum Ansetzen eines gesonderten Werkzeugs für die Hinterarbeitung der über der Knicklinie liegenden Flanke des Kopfzahnes notwendig ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Wälzfräser ist eine tiefere Nut vor dem Kopfzahn nicht mehr zwecks Herstellung und Nachschärfbarkeit des Flankenzahnes des Kopfzahnes erforderlich. Wegen des Fehlens der Nut vor dem Kopfzahn kann der Flankenzahn öfter bzw. langer von der Brust her nachgeschliffen werden. Da wegen des Fehlens der Nut die Zahnbrusthöhe des Kopfzahnes kürzer ist, ist der Kopf stärker belastbar und somit weiter abschleifbar. Es wird höchstens eine ganz flache Nut vorgesehen, um den Kantenbruch des Flankenzahnes zu ermöglichen. Durch das Fehlen einer ausgeprägten Nut ist die Ausnutzbarkeit des Wälzfräsers gesteigert wobei die Nut so gehalten wird, daß der Span noch abrollen kann.

In der Zeichnung (Fig. 1—9) sind bevorzugte Ausführungsiormen der Erfindung dargestellt und zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Wälzfräsers mit Zähnen für Kopf- und Flankenspäne,

Fi g. 2 eine Brustansicht eines Flankenzahnes gemäß Linie H-II in Fig. 1,

Fig.3 sine Brustansicht eines Kopfzahnes gemäß Linie 11NI lip. F ig. I₁

Fig.4 eine Anordnung eines Formmeißels bei der Erzeugung eines Kopfzahnes,

F i g. 5 die Anordnung des Formmeißels gemäß F i g. 4 bei der Erzeugung des dem Kopfzahn zugeordneten Flankenzahnes,

Fig.6 eine Seitenansicht eines weiteren Wälzfräsers mit Zähnen für Kopf- und Flankenspäne,

Fig.7 eine Brustansicht eines Kopfzahnes gemäß LinieViI-yiiinFig.6,

Fig.8 eine Brustansicht eines Flankenzahnes gemäß Linie VIlI-VIII in Fig.6und

F i g. 9 die zur Deckung gebrachten Umrißlinien eines Kopfzahnes und eines Flankenzahnes des Wälzfräsers gemäß F i g. 6.

Der Wälzfräser gemäC Fig. I bis 3 besitzt einen Grundkörper 1 mit einer Mittelachse 2. Der Grundkörper 1 ist rund um seinen Umfang herum mit Zahnstollen 3 versehen, die einstückig mit dem Grundkörper sind. In Umfangsrichtung gesehen sind je zwei Zahnstollen 3 durch eine tiefe Spannut 4 voneinander getrennt Jeder Zahnstollen 3 bildet mit seinem, in Drehrichtung gemäß Pfeil 5 gesehen, vorderen Bereich einen Flankenzahn 6 und mit seinem hinteren Bereich einen Kopfzahn 7.

Die die Spannut 4 einerseits begrenzende Brust 8 des Flankenzahnes 6 bildet im Beispiel einen Spanwinkel 0, d. h. sie liegt in einer zur Mittelachse 2 rechtwinkeligen Radiallinie. Der Spanwinkel kann auch größer als Null sein. Der Flankenzahn 6 besitzt am oberen Ende der Brust 8 eine Kopfschneide 9, die nach hinten in einen Rücken 10 übergeht Beiderseits des Rückens 10 bildet der Flankenzahn jeweils eine Flanke 11, die in Richtung zur Mittelachse 2 schräg abfällt Der Obergang von Flanke 11 und Brust 8 bildet eine Flankenschneide 12.

Der Kopfzahn 7 besitzt vorne eine Brust ί3, die unten in den Rücken 10 des Flankenzahnes 6 übergeht und oben eine K.opfschneide 14 bildet Die Brust 13 bildet mit einer Radiallinie einen positiven -lipanwinkel. Von der Kopfschneide 14 erstreckt sich nach hinten ein Rücken 15 bis zu einer Spannut 4. Der den Rücken 10 des Flankenzahnes 6 überragende Bereich des Kopfzahnes 7 bildet einen Kopf 16, der beiderseits des Rückens eine Flaiike 17 bildet die über eine Knicklinie 18 in die zugeordnete Flanke 19 des Zahnstollens 3 übergeht Diese Flanke 19 und die Flanke 11 des Flankenzahnes 6 gehen ineinander über. Der Übergang der Flanke 17 des Kopfes zur Brust 13 bildet eine Flankenschneide 20 des Kopfzahnes.

Die Flanken U des Flankenzahnes 6 und auch die Flanke 19 des Zahnstollens im Bereich des Kopfzahnes bildet mit einer Radiallinie einen positiven Flankenwinkel, wogegen die Flanke 17 des Kopfes 16 mit einer Radiallinie 21 einen Kopfflankenwinkel 22 bildet der kleiner als Null ist. Die Kopfschneide 9 des Flankenzahnes 6 besitzt einen geringeren Abstand von der Mittelachse 2 als die Kopfschneide 14 des Kopfzahnes 7. Die in Richtung der Mittelachse 2 gemessene Breite des Zahnstollens 3 verringert sich von vorne nach hinten, was auch durch F i g. 2 und 3 verdeutlicht wird.

Die Breite der Kopfschneide eines Zahnes wird angegeben durch den Abstand der beiden Schnittpunkte der Verlängerung der Kopfschneide mit der Verlängerung der Flankenschneide. Unter Berücksichtigung dieser Definition ist die Breite der Kopfschneiden von Flankenzahn 6 und Kopfzahn 7 bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 gleich groß. Der Rücken 10 des Flankenzahnes 6 bildet auch nahe der Brust 13 des Kopfzahnes 7 mit eintr Radiallinie 27 einen Rücken-Anstiegswinkel 28, der größer als 40° ist

Gemäß Fig.4 werden mit ein und demselben Formmeiüel 23 in einem Arbeitsgang gleichzeitig die Flanke des Zahnstollens im Bereich des Kopfzahiies sowie die Flanke des Kopfes bearbeitet. Dieser Formmeißel wird dann gemäß Fig. 5 auch zur Bearbeitung der Flanke des Flankenzahnes verwendet, da die Neigung bzw. Schräge der Flanke des Flankenzahnes gleich der Neigung bzw. Schräge der Flanke des Kopfzahnes unterhalb der Knicklinie ist. Die Gestaltung des Formmeißels ergibt sich i:n einzelnen aus F i g. 4 und 5. F i g. 4 und 5 verdeutlichen auch, daß der Abstand des Rückens des Flankenzahnes vom Fuß des Flankenzahnes gi&ich dem Abstand der Knicklinie des Kopfzahiies vom Fuß des Kopfzahnes ist bzw. daß die Knicklinie in Fortsetzung des Rückens des Flankenzahnes verläuft, wobei der Fuß des Zahnes am

unteren, schmalen Ende des Formmcißcls liegt. Aufgrund der äußerst niedrigen Nut vor dem Kopfzahn liegt die Knicklinie nur wenige Zehntel mm. ?.. B. '/lomm höher als der Grund der Nut. wie Fig. 4 verdeutlicht.

Die Ausführungsform gemäß Fig.6 bis 9 stimmt weitgehend mit der gemäß F i g. I bis 3 überein. Jedoch ist der Abstand der Kopfschneide 9 des Flankenzahnes 6 von der Mittelachse 2 gleich dem Abstand der Kopfschneide 14 des Kopfzahncs 14 von der Mittelachse. Auch ist die Breite der Kopfschneide des Kopfzahnes größer als die Breite der Kopfschneide des Flankcnzahnes wie F i g. 9 verdeutlicht. F i g. 9 zeigt auch, daß der Krümmungsradius 24 des Übergangs zur Kopfschneide des Kopfzahnes weit enger bzw. kleiner als der Radius 25 des Übergangs zur Kopfschneide des Flankenzahncs ist.

Bei den Wälzfräsern gemäß I'ig. I bis 9 verlauft die Knicklinie in Fortsetzung des Rückens des Flankenzahnes. Diese Gestaltung ergibt sich bei der einfachsten Art der Flankcnbcarbcitung in nur einem Arbeitsgang mit demselben Werkzeug, das z. H. ein Formmeißel oder eine Schleifscheibe ist.

Um eine nähere Vorstellung von den hier erörterten Größen zu geben, werden einige Angaben beispielhaft gemacht. Die Tiefe der Nut hinter dem Kopfzahn beträgt in Relation zum Auslauf des Rückens des Flankenzahns z.B. bei Modul 10 maximal ca. 0.5mm. Die Brusthöhe des Kopfzahnes beträgt etwa ein Drittel des Hinterarbeilungshubcs des Werkzeugs bei der Herstellung plus Tiefe der Nut. Die Kopfschneide des Kopfz.ahnes soll gegenüber der Kopfschneide des Flankenzahnes in radialer Richtung maximal ca.

0,25 mm vorstehen. Die Breite der Kopfschneide des Kopfz.ahnes soll maximal ca. I mm größer sein als die Breite der Kopfschneide des Flankcnzahnes. Der Spanwinkel des Flankenzahnes kann Null oder positiv

sein; für den Kopfzahn ist ein Spanwinkel von ca. 8- I4^r bevorzugt.

Obzwar wegen der Entlastung der Schneidenübergänge der radiale Abstand der Kopfschneide des Kopfz.ahnes von der Mittelachse des Wälzfräsers größer als der radiale Abstand der Kopfschneide des Flankcnzahns von der Mittelachse gewählt wird, ist es jedoch unter bestimmter' Umständen auch möglich, daß

\ί der radiale Abstand der Kopfschneide des Kopfzahncs von der Mittelachse ebenso groß wie der des Flankcnzahnes sowie die Breite der Kopfschneide des Kopfzahnes größer als die des Flankenzahncs ist. Hierbei sind ebenfalls die Flankenschneiden des Kopfzahnes von jeder Arbeit entlastet; es arbeitet aber die Kopfschneide der Flankenzähne mit.

Durch die doppelte Anzahl Kopfschneiden, die die größte Zerspanungsarbeit leisten, und durch den jeweils rechtwinkelig zur Kopf- und Flankenschneide getrennt abrollenden Span sind die Leistung und die Standzeit wesentlich erhöht. Die Spanteilung ist erreicht, weil der Zahn mit dem vollen Bezugsprofil im mittleren Bereich der Koffschneide etwas schmaler ausgeführt ist als der nachfolgende Zahn, der nur mit der Kopfschneide am Außendurchmesscr arbeitet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Wälzfräser zum Schruppen und Schlichten einer Radverzahnung, mit durch tiefe Spannuten voneinander getrennten Zahnstollen, die jeweils einen Flankenzahn und dahinter einen Kopfzahn mit einem gegenüber dem Flankenzahn-Rücken vorragenden Kopf aufweisen, wobei die Kopfschneide des Kopfzahnes in der Breite nicht kleiner als die Kopfschneide des Flankenzahnes ist, der radiale Abstand der Kopfschneide des Kopfzahnes von der Mittelachse des Wälzfräsers nicht kleiner als der radiale Abstand der Kopfschneide des Flankenzahnes von der Mittelachse ist, die beiden Flanken des vorragenden Kopfes des Kopfzahnes jeweils mit einer radialen Linie des Wälzfräsers einen Kopfflankenwinkel bilden, die Zahnstollen den Kopfzahn und den Flankenzahn jeweils einstückig bilden und der Übergang von der Flanke des vorragenden Kopfes des Kopfzähnes zu der zugeordneten Flanke des Zahnstoilens als Knickiinie ausgebildet ist, wobei die auf derselben Seite jedes Zahnstollens unterhalb der Knicklinie liegende Flanke des Kopfzahnes und die Flanke des Flankenzahnes eines jeden Zahnstoüens bei der Herstellung mit ein und demselben Werkzeug in nur einem Arbeitsgang hinterarbeitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfflankenwinkel (22) in an sich bekannter Weise kleiner als Null ist, wodurch mit dem ein und demselben Werkzeug (23) im gleichen Arbeitsgang auch die übet der Knicklinie (18) liegende Flanke (17) des Kopfzahnes (7) hinterarbsitbar ist.

2. Wälzfräser nach Ansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Flanhjnzahn (6) und Kopfzahn (7) eines jeden Zahnstolrens (3) keine oder nur eine vergleichsweise flache Rückennut vorgesehen ist.