DE4306742A1 - Werkzeug und Verfahren zur spanlosen Herstellung der Außenverzahnung von Getrieberädern - Google Patents
Werkzeug und Verfahren zur spanlosen Herstellung der Außenverzahnung von GetrieberädernInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
- B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
- B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Her
stellung der Außenverzahnung von Getrieberädern, bei welchem
auf einer Maschine zwischen zwei parallel zueinander verstell
baren, zahnstangenartigen Werkzeugen ein zu bearbeitendes Ge
trieberad eingespannt ist. Die Zähne der zahnstangenartigen
Werkzeuge weisen vom Beginn an eine zunehmende Höhe auf, so
daß über den Hubverlauf eine zunehmende Einarbeitung der
Verzahnung in das Getrieberad (Zahnflankenerzeugung) statt
findet.
Ein solches Werkzeug und Verfahren ist bereits aus einer
"Bedienungsanleitung für Roto-Flo" der Firma Michigan Tool
Company, 7171 E. McNichols Rd., Detroit, Michigan 48212, USA,
bekannt (siehe Seite 9). Die paarweise angeordneten Werkzeuge
sind an gegenläufig verschiebbaren Schlitten der Maschine
befestigt. Die zahnstangenartigen Werkzeuge sind so ausgelegt,
daß die Werkzeugteilung der Bogenteilung des Vorbearbeitungs
durchmessers des zu verzahnenden Getrieberades entspricht. Die
Werkzeuge sind als gerad- oder schrägverzahnte Walzstangen mit
stetig größer werdenden Zähnen ausgeführt, wobei das Bezugs
profil über die gesamte Zahnstangenlänge hin dasselbe ist. Die
Zahnteilung und damit der Eingriffswinkel und bei Schrägver
zahnungen der Schrägungswinkel dieser Werkzeuge ist durch den
Ausgangsdurchmesser des Getrieberades vor dem Walzen bestimmt.
Diese Festlegung nimmt ausschließlich auf die Getrieberad-
Zahnteilungsgenauigkeit Rücksicht. Die Profilform und die
Zahnrichtung sind hier noch nicht ausreichend berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität
und Funktionalität von Außenverzahnungen, die nach dem ein
gangs erwähnten Verfahren hergestellt werden, zu verbessern.
Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angeführte
Merkmalskombination gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestal
tungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung
ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche be
schränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle
Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen An
spruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß man
innerhalb des Umformprozesses Werkzeugabschnitte mit unter
schiedlichen Profilen mit dem Getrieberad in Eingriff bringt.
Die Werkzeugabschnitte sind dabei vorteilhaft an einer Zahn
stange nacheinander angeordnet, so daß beim Abrollen unter
schiedliche Bearbeitungsvorgänge aufeinanderfolgen oder
gleichzeitig wirksam werden.
Eine bevorzugte Anwendungsform ist so ausgestaltet, daß
man im ersten Abschnitt des zahnstangenartigen Werkzeugs
die Zahnflanken durch ein stetiges Wachsen der Werkzeugzahn
höhen vorprofiliert und gleichzeitig einen Kopfkantenbruch
anformt. Sollte es erforderlich sein, läßt sich in diesem
Abschnitt zusätzlich zur Zahnflanken-Vorprofilierung und zum
Kopfkantenbruch noch ein Überwalzen der Zahnköpfe vornehmen.
Dieses Überwalzen der Zahnköpfe begrenzt einen beim Einar
beiten der Zähne entstehenden Kopfgrat. Ebenso kann im ersten
Abschnitt bedarfsweise eine Fußfreiarbeitung erzeugt werden.
Im zweiten Abschnitt des Werkzeugs, nachdem die Zähne einge
walzt sind, erfolgt die Kalibrierung der Verzahnung des Ge
trieberades. In diesem zweiten Abschnitt des Werkzeugs kann
man ein Profil festlegen, das durch den vorausgegangenen
Umformprozeß bedingte, unerwünschte Geometrieabweichungen
minimiert. Im zweiten Abschnitt weist das Profil des Werk
zeugs eine gegenüber dem ersten Abschnitt geänderte, bei
gleicher Eingriffsteilung vom Vorbearbeitungsdurchmesser
jedoch unabhängige Zahnteilung auf. Wie dem Fachmann bekannt,
entspricht bei evolventischen Schrägverzahnungen der geänder
ten Zahnteilung ein anderer Eingriffswinkel und ein anderer
Schrägungswinkel. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ab
schnitt der beiden Werkzeuge ist zweckmäßig ein Verbindungs
teil angebracht, das gewährleistet, daß sich das Getrieberad
weiterdreht und mit dem zweiten Abschnitt wieder in Eingriff
kommt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer, beispiels
weiser Ausgestaltungen und Anwendungsfälle des Walzwerkzeugs
näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 das Werkzeugsystem für eine Geradverzahnung
im Eingriff mit einer Außenverzahnung eines
Getrieberades;
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit entsprechend dem
Ausschnitt II der Fig. 1;
Fig. 3 eine weitere vergrößerte Einzelheit entspre
chend dem Ausschnitt III der Fig. 1;
Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch das Werk
zeugsystem in Höhe der zu Beginn des Walzver
fahrens in Eingriff befindlichen Werkzeugab
schnitte, wobei diese die volle Verzahnungs
breite und Zahnhöhe aufweisen, im Eingriff mit
einem Getrieberad;
Fig. 5 einen weiteren Querschnitt entsprechend Fig. 4,
jedoch durch die auf die ersten Werkzeugab
schnitte folgenden zweiten Abschnitte, in
denen die Verzahnungsbreite und die Zahnhöhe
des Werkzeugs kleiner als in den ersten Ab
schnitten ausgeführt ist und
Fig. 6 die Draufsicht auf die Verzahnung eines der
beiden identisch ausgebildeten Werkzeuge
mit den beiden Abschnitten für die Herstellung
einer Schrägverzahnung, wobei zwischen diesen
Abschnitten ein Verbindungsteil angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt ein Werkzeugsystem, das aus zwei parallel
geführten, zahnstangenartigen Werkzeugen 1 und 2 besteht,
zwischen welchen ein zu einem Getrieberad 3 umzuformendes
Werkstück abrollt. Die zahnstangenartigen Werkzeuge 1 und 2
sind aus zeichnerischen Gründen nicht in ihrer vollen Länge
dargestellt. In den Abschnitten 5 und 6 entspricht die Werk
zeugteilung ungefähr der Bogenteilung eines Vorbearbeitungs
durchmessers 4 des zu verzahnenden Getrieberades 3. Der Vor
bearbeitungsdurchmesser 4 ist so zu wählen, daß die am ferti
gen Getrieberad außerhalb dieses Durchmessers liegenden Mate
rialanteile volumenmäßig den innerhalb dieses Durchmessers
liegenden Lückenanteilen entsprechen. Zu Beginn des Walz
vorganges in Eingriff gebrachte erste Abschnitte 5 und 6 der
zahnstangenförmigen Werkzeuge 1 bzw. 2 weisen über den Hub
verlauf eine ansteigende Zahnhöhe auf, so daß eine stetig
anwachsende Materialverdrängung und damit eine zunehmende
Einarbeitung eines Zahnprofiles 3A in das Getrieberad 3 statt
findet. Die Zahnfußlinie der Abschnitte 5 und 6 wählt man
dabei zweckmäßig so, daß kein wesentlicher Grat an den Zahn
köpfen 3B des Getrieberades 3 aufsteigen kann. Gleichzeitig
mit der Erzeugung der Zahnflanken läßt sich durch ein im
Zahnfußbereich des Werkzeugabschnitts 5 und 6 vorgesehenes
Knickprofil 7 (Fig. 3) ein Kopfkantenbruch 8 (Fig. 2) an den
Zahnköpfen 3B anformen.
Durch eine Protuberanz 10 (Fig. 3) an den Zahnköpfen 11
der Abschnitte 5 und 6 kann man am Getrieberad 3 auch eine
Fußfreiarbeitung 19 (Fig. 2) erzeugen, die für die Funktion
oder eine Weiterbearbeitung der Verzahnung des Getrieberades 3
günstig ist.
Die vorbeschriebene Herstellung der Verzahnung ist in
den ersten Abschnitten 5 und 6 vorgegeben. In diesen Ab
schnitten, mit denen der Umformprozeß begonnen wurde, ist die
Zahnteilung 13 und bei Evolventenverzahnungen auch der Ein
griffswinkel 14 sowie bei Evolventenschrägverzahnungen auch
der Schrägungswinkel 15 (Fig. 6) der zahnstangenförmigen Werk
zeuge 1 und 2 in Abhängigkeit vom Vorbearbeitungsdurchmes
ser 4 festgelegt. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des
Werkzeugsystems kann man jedoch in einem zweiten Abschnitt 16
bzw. 17 bei gleicher Eingriffsteilung 9 die Zahnteilung 13
unabhängig vom Vorbearbeitungsdurchmesser 4 festlegen. Dieser
geänderten Zahnteilung 13A entspricht bei Evolventenschräg
verzahnungen ein anderer Eingriffswinkel 14A (Fig. 1) und
ein anderer Schrägungswinkel 15A (Fig. 6) in den zweiten Ab
schnitten 16 und 17. Es steht somit ein weiterer Freiheits
grad zur Verfügung, der dazu dient, ein Profil vorzusehen,
das durch den Umformprozeß bedingte, unerwünschte Geometrie
abweichungen minimiert. Außerdem lassen sich in diesen Ab
schnitten 16 und 17 die Werkzeugzähne an ihren Zahnköpfen
so verkürzen, daß die Zahnkopflinie 18 eine geringere Höhe
aufweist als im Endbereich der ersten Abschnitte 5 und 6.
Durch diese Maßnahme läßt sich erreichen, daß in den Ab
schnitten 16 und 17 nur die Zahnflanken des Getrieberades 3
bearbeitet werden.
Bei Getrieberädern 3, bei denen aus konstruktiven Grün
den die zu walzende Verzahnung unmittelbar benachbart zu
einem Bund 21 mit größerem Durchmesser 21A als der Fußkreis
durchmesser 22 liegt, und zwischen diesem Bund 21 und der
Verzahnung kein genügend tiefer Einstich erlaubt ist, ent
steht üblicherweise ein schräger oder gerundeter Verzahnungs
auslauf 23 (Fig. 4). Dadurch entstehen während des Umform
vorganges bei voller Breite 24 des Abschnittes 16 bzw. 17
hohe Axialkräfte, welche die Verzahnungsqualität, insbesondere
bei Schrägverzahnungen, ungünstig beeinflussen können. Eine
Qualitätseinbuße läßt sich nach Fig. 5 vermeiden, wenn man
die später in das Getrieberad 3 eingreifenden Abschnitte 16
und 17 gegenüber den vorher eingreifenden Abschnitten 5 und 6
auf der dem Auslauf zugewandten Seite auf die Breite 24A ver
kleinert.
Ordnet man die Abschnitte 5 und 16 des Werkzeugs 1 bzw.
die Abschnitte 6 und 17 des Werkzeugs 2 hintereinander auf
einer einzigen Maschine an, so koppelt man die zusammengehö
rigen Abschnitte vorteilhaft durch verzahnte Verbindungs
teile 26 und 27 (Fig. 1 und 6). Diese Verbindungsteile sorgen
dafür, daß sich das Getrieberad 3 zwischen den Abschnitten
weiterdreht und der folgende Abschnitt mit der vorgeformten
Verzahnung des Getrieberades im Eingriff kommt. Im vorlie
genden Falle sind, wie in Fig. 1 und 6 gezeichnet, die Ver
bindungsteile 26 und 27 verzahnt. Es ist auch denkbar, die
Verbindungsteile 26 und 27 mit einer Reibmitnahmefläche zu
versehen.
Die Verbindungsteile 26 und 27 sind besonders dann von
Vorteil, wenn Getrieberäder mit großen Massen hergestellt
werden sollen. Die notwendige Änderung der Rotationsgeschwin
digkeit des Getrieberades 3 zwischen den Abschnitten 5 und 6
einerseits und den Abschnitten 16 und 17 mit einer anderen
Zahnteilung andererseits erfolgt dann stetig und ohne Stöße. In
diesem Fall müssen die Zahnformen der Verbindungsteile 26 und
27 einer Zahnstangenverzahnung mit veränderlicher Über
setzung entsprechen (Fig. 6).
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, die in den
Werkzeugabschnitten 5, 6 und 16, 17 aufeinanderfolgenden Ar
beitsgänge mit voneinander getrennten Werkzeugen und ent
sprechend höherem Werkzeug- und Umspannaufwand auf getrenn
ten Maschinen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste
1 zahnstangenförmiges Werkzeug
2 zahnstangenförmiges Werkzeug
3 Getrieberad
3A Zahnprofil
3B Zahnköpfe
4 Vorbearbeitungsdurchmesser
5 erster Abschnitt des Werkzeugs 1
6 erster Abschnitt des Werkzeugs 2
7 Knickprofil
8 Kopfkantenbruch
9 Eingriffsteilung
10 Protuberanz
11 Zahnkopf
12 -
13 Zahnteilung
13A Zahnteilung
14 Eingriffswinkel
14A Eingriffswinkel
15 Schrägungswinkel
15A Schrägungswinkel
16 zweiter Abschnitt des Werkzeugs 1
17 zweiter Abschnitt des Werkzeugs 2
18 Zahnkopflinie
19 Fußfreiarbeitung
20 -
21 Bund
21A Durchmesser von 21
22 Fußkreisdurchmesser
23 Verzahnungsauslauf
24 Zahnbreite von 5 und 6
24A Zahnbreite von 16 und 17
25 -
26 Verbindungsteil an 1
27 Verbindungsteil an 2
2 zahnstangenförmiges Werkzeug
3 Getrieberad
3A Zahnprofil
3B Zahnköpfe
4 Vorbearbeitungsdurchmesser
5 erster Abschnitt des Werkzeugs 1
6 erster Abschnitt des Werkzeugs 2
7 Knickprofil
8 Kopfkantenbruch
9 Eingriffsteilung
10 Protuberanz
11 Zahnkopf
12 -
13 Zahnteilung
13A Zahnteilung
14 Eingriffswinkel
14A Eingriffswinkel
15 Schrägungswinkel
15A Schrägungswinkel
16 zweiter Abschnitt des Werkzeugs 1
17 zweiter Abschnitt des Werkzeugs 2
18 Zahnkopflinie
19 Fußfreiarbeitung
20 -
21 Bund
21A Durchmesser von 21
22 Fußkreisdurchmesser
23 Verzahnungsauslauf
24 Zahnbreite von 5 und 6
24A Zahnbreite von 16 und 17
25 -
26 Verbindungsteil an 1
27 Verbindungsteil an 2
Claims (8)
1. Werkzeug zur spanlosen Herstellung der Außenverzahnung
von Getrieberädern mit folgenden Merkmalen:
- - auf einer Maschine ist zwischen zwei parallel zueinander verstellbaren, zahnstangenartigen Werkzeugen (1, 2) ein zu bearbeitendes Getrieberad (3) eingespannt;
- - die Zähne der zahnstangenartigen Werkzeuge (1, 2) weisen
eine stetig wachsende Höhe auf, so daß über den Hubver
lauf eine zunehmende Einarbeitung der Verzahnung in das
Getrieberad stattfindet,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - - die zahnstangenartigen Werkzeuge (1, 2) weisen minde stens zwei nacheinander angeordnete Abschnitte (5, 16 bzw. 6, 17) auf;
- - die Abschnitte (16, 17) sind unterschiedlich gestaltet und beim Abrollen unabhängig voneinander an unterschied lichen Bearbeitungsvorgängen eines Zahnprofils (3A) be teiligt.
2. Verfahren zur spanlosen Herstellung der Außenver
zahnungen von Getrieberädern mit einem Werkzeug nach An
spruch 1, gekennzeichnet durch folgende
Merkmale:
- - im ersten Abschnitt (5, 6) der zahnstangenartigen Werk zeuge (1 bzw. 2) erfolgt die Vorprofilierung (Zahn flankenerzeugung) des Zahnprofils (3A) und gleichzeitig die Anformung eines Kopfkantenbruchs (8) und
- - im zweiten Abschnitt (16, 17) erfolgt die Kalibrierung der Verzahnung des Getrieberades (3).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten Abschnitt (5, 6) außer der
Vorprofilierung und der Anformung des Kopfkantenbruchs (8)
gleichzeitig das Überwalzen der Zahnköpfe (3B) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten Abschnitt (5, 6) die
Vorprofilierung des Zahnprofils und gleichzeitig die Anfor
mung einer Fußfreiarbeitung (19) im Bereich des Zahn
fußes (12) des Getrieberades erfolgt.
5. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
- - im ersten Abschnitt (5, 6) der zahnstangenartigen Werk zeuge erfolgt die Vorprofilierung des Zahnprofils (3A);
- - der zweite Abschnitt (16, 17) enthält eine gegenüber dem ersten Abschnitt (5, 6) vom Vorbearbeitungsdurchmes ser (4) unabhängig festgelegte Zahnteilung (13), wobei die Zahnteilung bei Evolventenverzahnungen durch An passung des Eingriffswinkels (14) dieselbe Eingriffs teilung (9) aufweist wie die ersten Abschnitte (5, 6).
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnköpfe (11) im zweiten Ab
schnitt (16, 17) des Werkzeugs (1 bzw. 2) niedriger sind als
im ersten Abschnitt (5 bzw. 6).
7. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß im zweiten Abschnitt (16, 17) an der
einem Verzahnungsauslauf (23) zugewandten Seite des Getriebe
rades (3) die Zahnbreite (24A) kleiner ist als die Zahn
breite (24) im ersten Abschnitt (5, 6).
8. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem ersten (5 bzw. 6) und
dem zweiten Abschnitt (16 bzw. 17) des Werkzeugs (1 bzw. 2)
ein Verbindungsteil (26 bzw. 27) angeordnet ist, welches das
Getrieberad (3) weiterdreht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934306742 DE4306742A1 (de) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | Werkzeug und Verfahren zur spanlosen Herstellung der Außenverzahnung von Getrieberädern |
PCT/EP1994/000589 WO1994020238A1 (de) | 1993-03-04 | 1994-03-01 | Werkzeug und verfahren zur spanlosen herstellung der aussenverzahnung von getrieberädern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934306742 DE4306742A1 (de) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | Werkzeug und Verfahren zur spanlosen Herstellung der Außenverzahnung von Getrieberädern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4306742A1 true DE4306742A1 (de) | 1994-09-08 |
Family
ID=6481908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934306742 Withdrawn DE4306742A1 (de) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | Werkzeug und Verfahren zur spanlosen Herstellung der Außenverzahnung von Getrieberädern |
Country Status (2)
Country | Link |
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