DE3937112A1 - Verfahren zur herstellung eines bogenzahnkegelrades - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines bogenzahnkegelradesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein
Bogenzahnkegelräder und inbesondere ein Verfahren zur
Herstellung derselben.
Der Ausdruck "Bogenzahnkegelrad" wird im Rahmen dieser
Anmeldung als ein Sammelbegriff für Kegelräder mit
bogenförmiger Verzahnung, wie z.B. Kreisbogenverzahnung
verwendet und umfaßt z.B. auch Spiralkegelräder,
Hypoidkegelräder oder andere Kegelräder mit
krummliniger Verzahnung.
Ein Beispiel eines Bogenzahnkegelrades ist in Fig. 3
gezeigt und allgemein mit 1 bezeichnet. Das Kegelrad 1
ist beispielhaft als ein Außenkegelrad mit Kopfflanken
2 und Bodenstegen 4 dargestellt, das in Kammeingriff
ist mit einem Ritzel 3, dessen Zähne entsprechend
gekrümmt sind.
Bei der Herstellung solcher Bogenzahnkegelräder wird
eine Verzahnungs-Erzeugungsmaschine verwendet, um die
Zahnradzähne an einem Werkstück 10 zu erzeugen, wie
dies durch unterbrochene Linien in Fig. 4 dargestellt
ist. Das verzahnte Rohteil 100 wird anschließend durch
eine Wärmebehandlung, wie z.B. einer Einsatzhärtung
od.dgl. unterzogen. Anschließend werden die Zähne des
Zahnrades, d.h. die Kopfflanken 20 und die
Bodenzwischenräume 40 des verzahnten Rohkörpers 10 in
die Kopfflanken und die Bodenstege bzw.
Bodenzwischenräume 4 endgeschliffen, um hierdurch das
Kegelrad 1 herzustellen.
Bei dem Schleifen der Zahnkörper ist es bekannt,
gleichzeitig mit einer Schleifscheibe die Boden- bzw.
Fußzwischenräume 40 und ihre benachbarten Kopfflanken
20 des Zahnkörperrohlinges 10 zu schleifen. In solch
einem Fall wird Schleifschmiermittel verwendet, um die
rotierende Schleifscheibe zu schmieren und zu kühlen,
um hierdurch den Schleifwirkungsgrad zu erhöhen.
Eine Schwierigkeit, die bei dem Verfahren zur
Herstellung eines Bogenzahnkegelrades auftritt, besteht
darin, daß örtlicher oder punktförmiger Verschleiß an
der Schleifscheibe auftritt und daher die Lebensdauer
der Schleifscheibe verhältnismäßig kurz ist.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung eines Bogenzahnkegelrades
anzugeben, durch das es möglich ist, einen örtlichen
oder punktförmigen Verschleiß der Schleifscheibe zu
verhindern und die Lebensdauer derselben zu erhöhen.
Erfindungsgemäß weist das verbesserte Verfahren zur
Herstellung eines Bogenzahnkegelrades die
Verfahrensschritte auf: Vorbereiten eines Rohteiles,
Erzeugen der Zahnkörper an dem Rohkörper, Behandeln des
Rohteiles durch eine Wärmebehandlung und Schleifen des
Rohteiles nach der Wärmebehandlung, wobei der Schritt
der Zahnkörpererzeugung an dem Rohteil das Annehmen
eines Verformungsbetrages für den Bodenzwischenraum
jedes Zahnes, verursacht durch die Wärmebehandlung und
die Ausbildung des Bodensteges bzw. Zahnzwischenraumes
am Zahngrund in eine Form, so daß diese
wärmebehandlungsbedingte Verformung kompensiert wird,
beinhaltet.
Das erwähnte Verfahren ist wirksam, um die eingangs
erläuterten Schwierigkeiten bei der Herstellung von
Bogenzahnkegelrädern zu beheben.
Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines
Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht ähnlich derjenigen in Fig. 4, die
jedoch einen verzahnten Rohteilkörper zeigt, der in
einem Verfahren zur Herstellung eines
Bogenzahnkegelrades nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 2 eine schematische Teilschnittdarstellung eines
verzahnten Rohteiles und eine Schleifscheibe, die in
einem Verfahren zur Herstellung eines
Bogenzahnkegelrades nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
verwendet werden,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines
Bogenzahnkegelrades und eines Ritzels, auf das die
vorliegende Erfindung anwendbar ist, und
Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linie IV-IV nach Fig.
3, die in Vollinien eine Verformung eines verzahnten
Rohteiles zeigt, die von der Wärmebehandlung herrührt.
Durch Versuche, die durch die Anmelderin durchgeführt
wurden, ist festgestellt worden, daß die
Wärmebehandlung, wie z.B. Einsatzhärten etc., dazu
führt, daß, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der
Zahn-Rohkörper 10 des Kegelrades, der ursprünglich eine
Form hat, wie sie in unterbrochenen Linien dargestellt
ist, sich in eine Form verformt oder deformiert, die in
Vollinien dargestellt ist. Diese Verformung macht es
unmöglich, die rotierende Schleifscheibe relativ zu dem
Zahnschlitz oder Zahnzwischenraum so zu positionieren,
wie dies erwünscht ist und verursacht einen örtlichen
oder punkt- bzw. linienförmigen Verschleiß der
Schleifscheibe und verkürzt daher deren Lebensdauer.
Im einzelnen führt die Wärmebehandlung dazu, daß sich
das Zahnkörper-Rohteil 10 so verformt, daß ein radial
innenliegender Abschnitt mehr nach oben oder mehr in
einer axialen Richtung gebogen oder angehoben wird als
ein radial außenliegender Abschnitt, wie dies aus Fig. 4
ersichtlich ist. Zum Beispiel wurde festgestellt, daß
im Falle eines Zahnkörper-Rohteiles von ungefähr 200 mm
Außendurchmesser und 30 mm Zahndicke ein radial
innenliegendes Ende 50 jedes Bodenzwischenraumes 40 um
einen Betrag angehoben wurde, der im Bereich von 0,05
bis 0,15 mm lag, wenn der Zahnkörper-Rohling durch
Einsatzhärten in einem Ölbad mit einer Temperatur im
Bereich von 60°C bis 220°C wärmebehandelt wurde.
Wenn die Kopfflanken 20 und die Bodenstege bzw.
Bodenzwischenräume 40 des Zahnkörper-Rohteiles 10, die
die vorerwähnte Verformung aufweisen, unter Verwendung
der vorerläuterten Schleifscheibe geschliffen werden,
tritt ein punkt- bzw. linienförmiger oder örtlicher
Verschleiß im oberen Endbereich bzw. Spitzenendbereich
der Schleifscheibe auf, da der Betrag an Material, der
durch den oberen Endabschnitt bzw. Spitzenendabschnitt
der Schleifscheibe entfernt werden muß, so groß ist.
Eine weitere Ursache für diesen örtlichen
Schleifscheibenverschleiß ist darin zu suchen, daß es
schwierig ist, eine ausreichende Menge von
Schleifschmier- und Kühlmittel an den oberen
Endabschnitt der Schleifscheibe zu bringen.
Es wurde außerdem festgestellt, daß die vorerwähnte
Wärmebehandlung eine solche Veränderung der Neigung der
Kopfflanke 20 verursachen kann, wobei eine solche
Veränderung des Eingriffswinkels der Flanke 20 den
Betrag an Material erhöht, der durch den oberen
Endabschnitt der Schleifscheibe entfernt werden muß, so
daß die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß ein
punkt- bzw. linienförmiger oder örtlicher Verschleiß in
dem oberen Endabschnitt bzw. Spitzenendabschnitt der
Schleifscheibe auftritt und deren Lebensdauer weiter
verkürzt.
Bezugnehmend nun in der Hauptsache auf Fig. 1 wird ein
verbessertes Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
erläutert. In Fig. 1 ist ein Zahn-Rohkörper 100 für ein
Bogenzahnkegelrad im wesentlichen gleich wie das
obenerläuterte Rohteil 10 ausgebildet mit Ausnahme
dessen, daß die Bodenzwischenräume bzw. Bodenstege 400
so geformt sind, wie dies durch die strichpunktierte
Linie dargestellt ist, d.h. die Boden-Zahnzwischenräume
sind so ausgebildet, daß sie entsprechend der
Verformung, die von dem Einsatzhärten bzw. der
Wärmebehandlung zu erwarten ist, versetzt sind bzw.
ausgebildet sind, um diese Verformung zu kompensieren.
Das heißt, bei der Erzeugung der Verzahnung an dem
Rohteil 100 wird ein Betrag der Verformung jedes der
Boden-Zahnzwischenräume 400, veranlaßt durch die
nachfolgende Wärmebehandlung, berücksichtigt bzw. als
erstes mit angerechnet. Anschließend ist jeder der
bodenseitigen Zahnzwischenräume in eine Form 400
gebracht, die von einer gewünschten Form 400 a durch den
angenommenen Betrag der Verformung abweicht, um
hierdurch eine Versetzung bzw. Kompensation für die zu
erwartende Verformung zu erreichen. Zum Beispiel
bildet im Falle eines Zahnkörperrohteiles 100 von der
Größe mit 200 mm Außendurchmeser und 30 mm Zahndicke
der Bodenzahnzwischenraum 400 vor dem Einsatzhärten
einen Winkel im Bereich von 5′ bis 30′ zu dem
Bodenzahnzwischenraum 400 a nach dem Einsatzhärten bzw.
nach der Wärmebehandlung.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß
bezüglich des Zahnkörper-Rohlinges 10 in Fig. 4 dessen
Bodenzwischenraum 40 die Position einnimmt, die durch
die unterbrochene Linie 400 a in Fig. 1 vor der
Wärmebehandlung bzw. Einsatzhärtung dargestellt ist.
Nach der Wärmebehandlung bzw. nach dem Einsatzhärten
nimmt der Bodenabschnitt zwischen den Zähnen die Lage
ein, die durch die Vollinie 400 b in Fig. 1 bezeichnet
ist.
Nach der vorliegenden Erfindung nimmt jeder Bodensteg
die Position 400, angegeben durch die Strichpunktlinie
in Fig. 1 vor der Wärmebehandlung bzw. vor dem
Einsatzhärten ein und bewegt sich in die Position 400 a,
angegeben durch die unterbrochene Linie in Fig. 1, wenn
der Zahnkörperrohling 100 durch die Wärmebehandlung,
wie z.B. das Einsatzhärten behandelt wird. Entsprechend
kann beim Schleifen des Zahnkörper-Rohteiles 100 die
Schleifscheibe (in Fig. 2 mit 700 bezeichnet) relativ
zu dem Zahnschlitz oder Zahnzwischenraum des
Zahnkörper-Rohteiles 100 genau und wie gewünscht
positioniert werden, so daß es möglich ist, einen
punkt- oder linienförmigen bzw. örtlichen Verschleiß
der Schleifscheibe zu verhindern und daher deren
Lebensdauer zu verlängern.
Bezugnehmend zusätzlich auf Fig. 2 wird zusätzlich zur
Ausbildung des Bodenstegbereiches 400 derart, daß
dieser nach dem Maße der Verformung, die von der
Wärmebehandlung resultiert, versetzt ist bzw. diese
Verformung kompensiert, der Eingriffswinkel 81 der
Flanke 200 des Zahnkörper-Rohteiles 100 so festgelegt,
daß er um einen bestimmten Betrag kleiner ist als der
entsprechende Eingriffswinkel 82 der Schleifscheibe
700. Dies wird durch Überschneiden bzw. Überschleifen
der Zahnflanke mit einer Schleifscheibe erreicht, die
an dem oberen Endabschnitt bzw. Spitzenendabschnitt
700 a einen Vorsprung oder Vorsprünge aufweist. Zum
Beispiel wird im Falle eines Zahnkörper-Rohteiles 100
von 200 mm Durchmesser und 30 mm Zahndicke und 13 mm
Zahntiefe der Eingriffswinkel R1 so festgelegt, daß er
um einen Betrag kleiner ist als der Eingriffswinkel R2,
wobei dieser Betrag von 15′ bis 1° reicht.
Durch die vorerwähnten Zahnflanken 200 kann das
Material, das durch den oberen Endabschnitt oder
spitzen Endabschnitt 700 a der Schleifscheibe 700
entfernt werden soll, auf einen geeigneten Betrag
eingestellt werden, so daß es möglich ist, den punkt-
oder linienförmigen bzw. örtlichen Verschleiß der
Schleifscheibe 700 zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines Bogenzahnkegelrades, bei dem im voraus ein
bestimmter Betrag der Verformung eines
Boden-Zwischenzahnbereiches jedes Zahnradzahnes
angenommen bzw. berücksichtigt wird, die durch eine
Wärmebehandlung verursacht wird. Die Zähne des
Zahnrades werden so erzeugt, daß ein
Boden-Zwischenzahnsteg jedes Zahnes eine solche Form
besitzt, daß die Verformung kompensiert wird.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines Bogenzahnkegelrades,
mit den Verfahrensschritten:
Vorbereiten eines Rohteiles; Erzeugen einer Verzahnung auf dem Rohteil,
Behandeln des Rohteiles durch eine Wärmebehandlung, und einen Schleifprozeß im Anschluß an die Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbehandlung nach Berücksichtigung einer wärmebedingten Verformung, hervorgerufen durch die Wärmebehandlung, erfolgt, wobei die Erzeugung der Verzahnung auf dem Rohteil (100) das Annehmen bzw. die Berücksichtigung eines Verformungsbetrages für einen Boden-Zahnzwischenraum (400) für jeden Zahn enthält, wobei diese Verformung durch die Wärmebehandlung verursacht wird, und jeder Boden-Zahnzwischenraum (400) bei der Erzeugung der Verzahnung in eine Form gebracht wird, derart, daß die nachfolgende, wärmebehandlungsbedingte Verformung kompensierend berücksichtigt wird.
Vorbereiten eines Rohteiles; Erzeugen einer Verzahnung auf dem Rohteil,
Behandeln des Rohteiles durch eine Wärmebehandlung, und einen Schleifprozeß im Anschluß an die Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbehandlung nach Berücksichtigung einer wärmebedingten Verformung, hervorgerufen durch die Wärmebehandlung, erfolgt, wobei die Erzeugung der Verzahnung auf dem Rohteil (100) das Annehmen bzw. die Berücksichtigung eines Verformungsbetrages für einen Boden-Zahnzwischenraum (400) für jeden Zahn enthält, wobei diese Verformung durch die Wärmebehandlung verursacht wird, und jeder Boden-Zahnzwischenraum (400) bei der Erzeugung der Verzahnung in eine Form gebracht wird, derart, daß die nachfolgende, wärmebehandlungsbedingte Verformung kompensierend berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt der Erzeugung der Verzahnung an dem
Rohteil (100) enthält das Ausbilden der Zähne (200)
derart, daß sie einen Eingriffswinkel (R1) aufweisen,
der kleiner ist als derjenige (R2) einer Schleifscheibe
(700), die während des Schleifprozesses verwendet wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Bogenzahnkegelrades
mit den Verfahrensschritten:
Vorbereiten eines Rohteiles,
Erzeugen einer Verzahnung auf dem Rohteil,
Behandeln des Rohteiles durch eine Wärmebehandlung und Vornehmen einer Schleifbehandlung im Anschluß an die Wärmebehandlung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbehandlung der Zähne (200) derart erfolgt, daß ein Boden-Zahnzwischenraum (400) und seine benachbarten beiden Flanken (200) gleichzeitig geschliffen werden, und,
daß die Schleifbehandlung nach Berücksichtigung einer wärmebedingten Verformung, hervorgerufen durch die Wärmebehandlung, erfolgt,
wobei die Erzeugung der Verzahnung auf dem Rohteil (100) das Annehmen bzw. die Berücksichtigung eines Verformungsbetrages für einen Boden-Zahnzwischenraum (400) für jeden Zahn enthält, wobei dieser Verformungsbetrag durch die Wärmebehandlung verursacht wird und jeder Boden-Zahnzwischenraum (400) bei der Erzeugung der Verzahnung in eine Lage bzw. Position gebracht wird, derart, daß die nachfolgende, wärmebehandlungsbedingte Verformung kompensierend berücksichtigt wird.
Vorbereiten eines Rohteiles,
Erzeugen einer Verzahnung auf dem Rohteil,
Behandeln des Rohteiles durch eine Wärmebehandlung und Vornehmen einer Schleifbehandlung im Anschluß an die Wärmebehandlung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbehandlung der Zähne (200) derart erfolgt, daß ein Boden-Zahnzwischenraum (400) und seine benachbarten beiden Flanken (200) gleichzeitig geschliffen werden, und,
daß die Schleifbehandlung nach Berücksichtigung einer wärmebedingten Verformung, hervorgerufen durch die Wärmebehandlung, erfolgt,
wobei die Erzeugung der Verzahnung auf dem Rohteil (100) das Annehmen bzw. die Berücksichtigung eines Verformungsbetrages für einen Boden-Zahnzwischenraum (400) für jeden Zahn enthält, wobei dieser Verformungsbetrag durch die Wärmebehandlung verursacht wird und jeder Boden-Zahnzwischenraum (400) bei der Erzeugung der Verzahnung in eine Lage bzw. Position gebracht wird, derart, daß die nachfolgende, wärmebehandlungsbedingte Verformung kompensierend berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erzeugung der Verzahnung außerdem beinhaltet
das Ausbilden der Zähne (200) in solch einer Weise, daß
sie einen Eingriffswinkel (R1) aufweisen, der kleiner
ist als ein Eingriffswinkel (R2), den die Zähne bzw.
Zahnflanken (200) nach dem Schleifen aufweisen.
5. Verfahren zur Herstellung eines Bogenzahnkegelrades,
mit den Verfahrensschritten:
Vorbereiten eines Rohteiles,
Erzeugen einer Verzahnung auf dem Rohteil,
Behandeln des Rohteiles durch eine Wärmebehandlung, und anschließende Schleifbehandlung des Zahnkörper-Rohteiles,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbehandlung nach Berücksichtigung einer wärmebedingten Verformung, hervorgerufen durch die Wärmebehandlung, erfolgt, wobei die Erzeugung der Verzahnung auf dem Rohteil (100) das Annehmen bzw. die Berücksichtigung eines Verformungsbetrages eines Boden-Zahnzwischenraumes (400) für jeden der Zähne enthält, wobei diese Verformung durch die Wärmebehandlung verursacht wird, und jeder Boden-Zahnzwischenraum (400) bei Erzeugung der Verzahnung in eine Form gebracht wird, die von einer gewünschten Form sich durch den angenommenen Betrag der Verformung unterscheidet bzw. um diesen Betrag abweicht, um hierdurch die Verformung zu kompensieren.
Vorbereiten eines Rohteiles,
Erzeugen einer Verzahnung auf dem Rohteil,
Behandeln des Rohteiles durch eine Wärmebehandlung, und anschließende Schleifbehandlung des Zahnkörper-Rohteiles,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbehandlung nach Berücksichtigung einer wärmebedingten Verformung, hervorgerufen durch die Wärmebehandlung, erfolgt, wobei die Erzeugung der Verzahnung auf dem Rohteil (100) das Annehmen bzw. die Berücksichtigung eines Verformungsbetrages eines Boden-Zahnzwischenraumes (400) für jeden der Zähne enthält, wobei diese Verformung durch die Wärmebehandlung verursacht wird, und jeder Boden-Zahnzwischenraum (400) bei Erzeugung der Verzahnung in eine Form gebracht wird, die von einer gewünschten Form sich durch den angenommenen Betrag der Verformung unterscheidet bzw. um diesen Betrag abweicht, um hierdurch die Verformung zu kompensieren.
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