DE3142843A1 - Method of generating crowned tooth flanks on a toothed workpiece, and a machine suitable for this purpose - Google Patents
Method of generating crowned tooth flanks on a toothed workpiece, and a machine suitable for this purposeInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Erzeugen balliger Zahnflanken an einemMethod for producing crowned tooth flanks on a
verzahnten Werkstück, und dafür geeignete Maschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen balliger Zahnflanken an einem Werkstück, wie es im Ob erbegriff des Anspruchs 1 näher beschrieben ist, sowie eine Maschine zum Durchführen des Verfahrens.toothed workpiece, and machine suitable therefor. The invention relates to a method for producing crowned tooth flanks on a workpiece, as described in Ob term of claim 1 is described in more detail, as well as a machine for performing of the procedure.
Bei bekannten Maschinen zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken nach den genannten Verfahren ist zum Erzeugen einer Balligkeit eine Schwenkbewegung von Werkzeug oder Werkstück mit einer Achsabstandsveränderung gekoppelt. Bei der Zahnradschabmaschine nach der DE-OS 29 27 976 beispielsweise ist ein das Werkzeug tragender Vorschubschlitten um eine Querachse kippbar aufgehängt und stützt sich an einem Ende über ein Leitlineal in einer Kulisse ab.In known machines for fine machining the tooth flanks of toothed Workpieces according to the above-mentioned method are used to produce a crown Swivel movement of the tool or workpiece coupled with a change in the center distance. In the gear shaving machine according to DE-OS 29 27 976, for example, is a Tool-carrying feed slide suspended and supported so that it can be tilted about a transverse axis at one end over a guide rule in a backdrop.
Steht das Leitlineal waagerecht, so gleitet es in der Kulisse, ohne den Vorschubschlitten zu beeinflussen.If the guide ruler is horizontal, it slides in the backdrop without to influence the feed slide.
Wird das Leitlineal jedoch geneigt, so kippt der Vorschubschlitten während der hin- und hergehenden Vorschubbewegung auf und ab, so daß das Schabrad an den beiden Zahnenden des Werkstücks mehr Material abträgt als in der Mitte, d.h. es werden ballige Zähne erzeugt.However, if the guide ruler is inclined, the feed slide tilts during the reciprocating feed movement up and down, so that the shaving wheel removes more material at the two tooth ends of the workpiece than in the middle, i.e. crowned teeth are produced.
Die Größe der Balligkeit kann durch den Neigungswinkel des Leitlineales einfach verändert werden. Der Verlauf der Balligkeit ist durch die Konstruktion der genannten Einrichtungen vorgegeben.The size of the crown can be determined by the angle of inclination of the guide ruler can easily be changed. The course of the crown is due to the construction of the institutions mentioned.
Abweichungen von dem vorgegebenen Verlauf der Balligkeit sind nur mit einem anders geformten, beispielsweise gekrümmten Leitlineal möglich. Die Entwicklung und die Herstellung solcher gekrümmter Lineale ist jedoch sehr zeitaufwendig und dementsprechend teuer. Eine freizügig wählbare Balligkeit ist trotzdem nicht erreichbar.There are only deviations from the specified curve of the crown possible with a differently shaped, for example curved, guide ruler. The development and the manufacture of such curved rulers is, however, very time consuming and accordingly expensive. One Freely selectable crowning is nevertheless not reachable.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dafür geeignete Maschine zu entwickeln, mit dem bzw. der es möglich ist, Größe und Form der Balligkeit in möglichst einfacher Weise frei wählen zu können.The invention is therefore based on the object of a method and to develop a suitable machine with which it is possible to To be able to freely choose the size and shape of the crown in the simplest possible way.
Als Lösung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist und das zweckmäßigerweise mit dem Merkmal des Anspruchs 2 weitergebildet wird. Eine zum Durchführen des Verfahrens geeignete Maschine soll die Merkmale des Anspruchs 3 aufweisen und sollte nach Anspruch 4 weitergebildet werden. Ein erweiterter Einsatzbereich für die Maschine wird mit dem Merkmal des Anspruchs 5 erreicht.As a solution, a method is proposed that the features of Has claim 1 and expediently further developed with the feature of claim 2 will. A machine suitable for carrying out the method should have the characteristics of the Claim 3 and should be developed according to Claim 4. An extended one The area of application for the machine is achieved with the feature of claim 5.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist jedem Punkt auf einer Flankenlinie ein bestimmter Achsabstand und ein bestimmter Schwenk- oder Eintauchwinkel zugeordnet, die den Erfordernissen, z.B. einer gewünschten Form der Flankenlinie entsprechend einstellbar sind. Das Werkzeug folgt dann der gewünschten Form der Flankenlinie, die nicht nur - wie es bisher nur möglich war - konvex geformt sein muß, sondern auch gerade und sogar konkave Abschnitte aufweisen kann. Damit die erzeugte Flankenlinie möglichst genau der gewünschten entspricht, soll das Werkzeug immer senkrecht zum jeweiligen Abschnitt der Flankenlinie weisen. Aus diesem Grunde verläuft die Achse für die Schwenkbewegung der Wiege zumindest annähernd durch den dem Werkstück zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene des Werkzeugs.In the proposed method, each point is on a trace a certain center distance and a certain swivel or immersion angle assigned, which correspond to the requirements, e.g. a desired shape of the tooth trace are adjustable. The tool then follows the desired shape of the tooth trace, which not only - as it was previously only possible - must be convex, but can also have straight and even concave sections. So that the generated tooth trace corresponds as closely as possible to the desired, the tool should always be perpendicular to the show the respective section of the flank line. For this reason the axis runs for the pivoting movement of the cradle at least approximately through the one facing the workpiece Vertex of the tool's mean plane of rotation.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der dafür geeigneten Maschine können ballige Zahnflanken vornehmlich durch Schaben erzeugt werden; das Verfahren und die Maschine sind aber auch geeignet für andere Feinbearbeitungsverfahren mit Zweiflanken-Wälzeingriff wie z.B. Rollen, Honen usw. Dabei bietet die Maschine noch den Vorteil, daß die radialen Bearbeitungskräfte direkt von einer großflächigen Führung der Wiege aufgenommen werden können und nur die axialen Kräfte von den für die Dreheinstellung des Werkzeugkopfes notwendigen Bauteilen aufzunehmen sind. Die Anordnung einer Wiege zum Schiefstellen eines Schabrades ist von der DE-OS 29 12 545 bekannt. Das Schiefstellen des Werkzeuges erfolgt hier aber nicht während des Bearbeitungsvorganges und dient zum Ausgleich einer Schrägstellung der Werkstück-Verzahnung, wenn sich das Werkstück unter dem Bearbeitungsdruck durchbiegt.With the proposed method and the appropriate machine crowned tooth flanks can mainly be produced by scraping; the procedure and the Machines are also suitable for other fine machining processes with two-flank rolling engagement such as rolling, honing, etc. The machine offers nor the advantage that the radial machining forces come directly from a large area Guide the cradle can be included and only the axial forces from the for the rotary setting of the tool head must be recorded. the Arrangement of a cradle for tilting a shaving wheel is from DE-OS 29 12 545 known. The inclination of the tool does not take place here during the Machining process and serves to compensate for an inclined position of the workpiece toothing, when the workpiece bends under the processing pressure.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is illustrated below with reference to one in three figures Embodiment described.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch zwei benachbarte Zähne eines Zahnrades entlang ihrer horizontalen Flankenlinien, Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II und das Werkzeug in verschiedenen Stellungen, Figur 3 zeigt schematisch eine Maschine, nach der Erfindung.Figure 1 shows a section through two adjacent teeth of a gear along their horizontal flank lines, Figure 2 shows a section along the Line II-II and the tool in different positions, Figure 3 shows schematically a machine according to the invention.
In den Figuren 1 und 2 sind zwei Zähne 2, 2' eines zu bearbeitenden Zahnrades 1 im Schnitt dargestellt. In die Lücke 3 zwischen den Zähnen 2, 2' greift ein Zahn 5 eines Werkzeugs 4, das ein Schabrad oder ein anderes geeignetes Werkzeug sein kann. Das Werkzeug führt eine hin- und hergehende Vorschubbewegung (Pfeilrichtung R) aus. Damit der Zweiflanken-Wälzeingriff über die gesamte Zahnbreite B erhalten bleibt bzw. um die gewünschten Flankenlinien 6,6' ZU erhalten, muß das Werkzeug 4 im Laufe der Vorschubbewegung eine Schwenkbewegung (Pfeilrichtung t) ausführen, die mit einer Änderung des Achsabstandes verbunden ist. In Figur 2 ist das Werkzeug 4 links in einer entsprechend geschwenkten Stellung mit 4' bezeichnet. Rechts, wo die Balligkeit zur Stirnseite hin wieder abnimmt, wird die anfangs stärkere Schwenkung durch entgegengesetztes Schwenken des Werkzeugs 4 wieder verringert. In einer Stellung während der entgegengesetzten Schwenkbewegung ist das Werkzeug hier mit 4" bezeichnet. Insbesondere für solche Werkstücke mit sich zu den Stirnseiten hin wieder verringernder Balligkeit ist die Verwendung von Werkzeugen mit balligen Zähnen zu empfehlen. Andernfalls kann die Kante 7 des Werkzeugzahnes eine Beschädigung der Werkstückzähne hervorrufen oder auch selbst beschädigt werden. Aus demselben Grunde ist es zweckmäßig, daß die mittlere Rotationsebene 8 des Werkzeugs 4 im jeweiligen Berührpunkt 9 immer senkrecht zur Flankenlinie steht. Die Achse 10 für die Schwenkbewegung t verläuft deshalb durch den dem Werkstück 1 zugewendeten Scheitelpunkt der mittleren Rotationsebene 8.In Figures 1 and 2, two teeth 2, 2 'are one to be machined Gear 1 shown in section. In the gap 3 between the teeth 2, 2 'engages a tooth 5 of a tool 4, which is a shaving wheel or other suitable tool can be. The tool performs a reciprocating feed movement (direction of arrow Out. So that the two-flank rolling engagement is maintained over the entire face width B. remains or in order to maintain the desired flank lines 6,6 'ZU, the tool must 4th a swivel movement in the course of the feed movement (direction of arrow t), which is associated with a change in the center distance. In Figure 2 the tool 4 is denoted by 4 'on the left in a correspondingly pivoted position. On the right, where the convexity decreases again towards the front, the initially stronger one Pivoting is reduced again by pivoting the tool 4 in the opposite direction. The tool is in a position during the opposite pivoting movement here denoted by 4 ″. In particular for such workpieces with them to the end faces The use of tools with a crowned shape is used to reduce crowning Teeth recommended. Otherwise the edge 7 of the tool tooth can be damaged of the workpiece teeth or can be damaged themselves. From the same Basically, it is useful that the middle plane of rotation 8 of the tool 4 in the respective Contact point 9 is always perpendicular to the flank line. The axis 10 for the pivoting movement t therefore runs through the apex of the middle one facing the workpiece 1 Plane of rotation 8.
In Figur 3 ist eine Zahnradschabmaschine dargestellt als Beispiel einer Maschine, mit der die anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Beziehungen zwischen Werkzeug 4 und Werkstück 1 erreicht werden. Auf dem Bett 11 ist das Werkstück 1 zwischen Reitstöcken 12,13 drehbar aufgenommen. An einem Ständer 15 ist ein Zustellschlitten i6 senkrecht verschiebbar (Pfeilrichtung Z) und dafür mit einem Motor 17 und einer Spindel 18 antreibbar.In Figure 3, a gear shaving machine is shown as an example a machine with which the relationships described with reference to FIGS between tool 4 and workpiece 1 can be achieved. The workpiece is on the bed 11 1 rotatably recorded between tailstocks 12,13. A feed slide is on a stand 15 i6 vertically displaceable (direction of arrow Z) and for this with a motor 17 and a Spindle 18 can be driven.
In einer Rund führung 19 ist ein Vorschubschlitten 20 um eine senkrechte Achse 21 dreheinstellbar aufgenommen.In a round guide 19 is a feed slide 20 to a vertical Axis 21 was added so that it can be adjusted to rotate.
Der Vorschubschlitten 20 ist gegenüber dem Zustell= schlitten 16 horizontal hin und her verschiebbar, wofür ein Motor 22 und eine Spindel 23 vorgesehen sind.The feed slide 20 is horizontal with respect to the feed = slide 16 displaceable back and forth, for which a motor 22 and a spindle 23 are provided.
In einer Bogenführung 24 ist an der Unterseite des Vorschubschlittens 20 eine Wiege 25 angeordnet, an der in einer Rund führung 26 ein Werkzeugkopf 27 um eine vertikale Achse 28 dreheinstellbar aufgenommen ist. Im Werkzeugkopf 27 ist ein Schabrad (Werkzeug 4) von einem Motor 29 drehantreibbar gelagert. Die Achsen 21 und 28 fluchten miteinander und liegen in der mittleren Rotationsebene 8 des Schabrades 4.In a sheet guide 24 is on the underside of the feed carriage A cradle 25 is arranged on which a tool head 27 is arranged in a round guide 26 is received so that it can be rotated about a vertical axis 28. In the tool head 27 is a shaving wheel (tool 4) mounted so that it can rotate by a motor 29. The axes 21 and 28 are aligned with one another and lie in the central plane of rotation 8 of the Scraper 4.
Durch Verdrehen des Werkzeugkopfes 27 um die Achse 28 wird ein Achskreuzwinkel zwischen der Achse 30 des Schabrades 4 und der Achse 31 des Werkstücks 1 eingestellt. Die Achsen 30 und 31 liegen dabei in zueinander parallelen Ebenen. Durch Verdrehen des Vorschubschlittens 20 um die Achse 21 wird die Vorschubrichtung des Schabrades 4 eingestellt, wenn nicht im Parallelverfahren gschabt werden soll (Vorschubrichtung R liegt in der Bildebene), sondern nach dem Diagonalverfahren (R liegt geneigt zur Bildebene).By rotating the tool head 27 about the axis 28, an axis intersection angle is created set between the axis 30 of the shaving wheel 4 and the axis 31 of the workpiece 1. The axes 30 and 31 lie in mutually parallel planes. By twisting of the feed slide 20 around the axis 21 is the feed direction of the shaving wheel 4 is set if scraping is not to be carried out in parallel (feed direction R lies in the image plane), but according to the diagonal method (R lies inclined to Image plane).
Die Wiege 25 mit dem Werkzeugkopf 27 und dem Schabrad 4 sind in der Bogenführung 24 um die Achse 10 schwenkbar. Für diese Schwenkbewegung s ist ein Motor 32 mit einem Schneckentrieb 33 vorgesehen.The cradle 25 with the tool head 27 and the shaving wheel 4 are in the Arch guide 24 pivotable about axis 10. For this pivoting movement s is a Motor 32 with a worm drive 33 is provided.
Damit das Schabrad 4 der gewünschten Form der Flankenlinie folgen kann, ist jedem Punkt der Flankenlinie ein bestimmter Achsabstand a und ein bestimmter Schwenk-oder Eintauchwinkell 99 zugeordnet. Die Bewegungen des Schabrades 4 werden am einfachsten anhand des von einem Punkt am Außendurchmesser zu beschreibenden Weges festgelegt und der Maschinensteuerung, einer NC-Steuerung, über ein die Maschinenparameter ermittelndes Rechenprogramm eingegeben. Die Abstimmung der Bewegungen Z und t in Abhängigkeit von R geschieht dann durch die NC-Steuerung.So that the shaving wheel 4 follow the desired shape of the flank line can, each point of the flank line has a specific center distance a and a specific one Swivel or immersion angle 99 is assigned. The movements of the shaving wheel 4 will be the easiest way to describe it by using a point on the outside diameter Path and the machine control, an NC control, via the machine parameters determined computer program entered. The coordination of the movements Z and t in The NC control then depends on R.
Mit der vorstehend beschriebenen Maschine können nach demselben Verfahren auch konische und konisch-ballige Zahnflanken erzeugt werden. In beiden Fällen ist dann eine Bewegung des Werkzeugs gleichzeitig in der R- und in der Z-Richtung notwendig. Für konisch-ballige Zähne wird dieser zusammengesetzten Bewegung noch die Schwenkbewegung des Werkzeugs überlagert.With the machine described above, following the same procedure conical and conical-crowned tooth flanks can also be produced. In both cases it is then it is necessary to move the tool simultaneously in the R and Z directions. For conical-crowned teeth, this compound movement becomes the pivoting movement of the tool.
Die Ausführung der erfindungsgemäßen Maschine ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. So können z.B. Werkzeug und Werkstück auch nebeneinander angeordnet sein mit horizontalen oder vertikalen Achsen. Daneben sind die Antriebseinrichtungen für die verschiedenen Bewegungen nicht auf die beschriebenen und gezeichneten Ausführungen und Anordnungen beschränkt.The execution of the machine according to the invention is not based on that described Example limited. For example, the tool and workpiece can also be arranged next to one another be with horizontal or vertical axes. Next to it are the drive devices for the various movements not on the versions described and drawn and limited orders.
Bei Maschinen für andere Feinbearbeitungsverfahren, bei denen nur ein Vorschub in Richtung der Werkstückachse 31 erforderlich ist, kann die Rundführung 19 und/oder die Rundführung 26 entfallen. Der Vorschubschlitten 20 ist dann unmittelbar im Zustellschlitten 16 geführt und der Werkzeugkopf 27 ist direkt an der Wiege 25 angebracht.For machines for other fine machining processes where only a feed in the direction of the workpiece axis 31 is required, the round guide 19 and / or the round guide 26 are omitted. The feed slide 20 is then immediate guided in the feed slide 16 and the tool head 27 is directly on the cradle 25 appropriate.
Begriffsliste 1 Zahnrad 2, 2' Zahn von 1 3 Zahnlücke 4, 4', 4nB Werkzeug (Schabrad) 5 Zahn von 4 6, 6 Flankenlinie 7 Kante von 5 8 mittlere Rotationsebene 9 Berührpunkt i0 Schwenkachse 11 Bett 12 13) Reitstock 14 15 Ständer 16 Zustellschlitten 17 Motor 18 Spindel 19 Rund führung 20 Vorschubschlitten 21 Achse von 19 22 Motor 23 Spindel 24 Bogenführung 25 Wiege 26 Rund führung 27 Werkzeugkopf 28 Achse von 26 29 Motor 30 Achse von 4 31 Achse von 1 32 Motor 33 Schneckentrieb B Zahnbreite R Bewegung horizontal Z Bewegung vertikal Lf # Schwenkbewegüng SchwenkwinkelList of terms 1 gear 2, 2 'tooth of 1 3 tooth gap 4, 4', 4nB tool (shaving wheel) 5 tooth of 4 6, 6 flank line 7 edge of 5 8 middle plane of rotation 9 contact point i0 swivel axis 11 bed 12 13) tailstock 14 15 column 16 Feed slide 17 Motor 18 Spindle 19 Round guide 20 Feed slide 21 Axis of 19 22 Motor 23 Spindle 24 Curved guide 25 Cradle 26 Round guide 27 Tool head 28 Axis of 26 29 Motor 30 Axis of 4 31 Axis of 1 32 Motor 33 Worm drive B tooth width R movement horizontal Z movement vertical Lf # swivel movement Swivel angle
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Legal Events
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