DE4316765A1 - Vorrichtung zum Erzeugen bzw. Bearbeiten von Zahnrädern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen bzw. Bearbeiten von Zahnrädern nach dem Prinzip des Zahnrad­ stossens mit einem Aufspanntisch für ein Werkrad, einer Stoßspindel mit einem daran befestigten Schneidrad großer Härte, einem die Stoßspindel in eine Hubbewegung mit ge­ gebenenfalls überlagerter Wälzbewegung versetzenden Stoß­ antrieb und einem Zustellantrieb.

Beim Stoßen bzw. Wälzstoßen von Zahnrädern wird das als Schneidrad ausgebildete Werkzeug mittels der Stoßspindel in einer Stoßbewegung, gegebenenfalls überlagert von einer Wälzbewegung, geführt. Beim Stoßhub wird am Werkrad ein der eingestellten Schnittbreite entsprechender Span ab­ genommen. Gegen Ende des Stoßhubs wird das Schneidrad radial abgehoben, um beim Rückhub berührungsfrei am Werk­ rad vorbei laufen zu können. Am Ende des Rückhubs wird das Schneidrad wieder in Schnittstellung gebracht und um das notwendige Maß zugestellt, um beim folgenden Stoß­ hub den nächsten Schnitt auszuführen. Die Abhebebewegung wird heute üblicherweise vom Schneidrad ausgeführt, indem die Stoßspindel in einem Werkzeugträgerkopf gelagert ist, der die eigentliche Abhebebewegung ausführt.

Die Abhebebewegung mit dem Abhebe- und dem Anstellhub erfordert für den Werkzeugträger gesonderte Führungen bzw. Lager sowie Antriebs- bzw. Steuerungsmittel und somit einen entsprechenden konstruktiven Aufwand. Durch die zusätzlichen Führungen und Lager sowie die zu bewegenden Massen leidet die Schwingungssteifigkeit der Stoßmaschine, was entweder auf Kosten der Präzision des Werkrades und der Standzeit des Schneidrades geht oder aber zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der Schwingungs­ steifigkeit erfordert.

Mit den vorgenannten Problemen geht einher das Problem der Verschleißfestigkeit der Schneidräder, deren Schneid­ zähne an der Zahnbrust mit einer Freifläche versehen sind, die bei HS-Stählen und Hartmetallstählen zur Vermeidung zu hoher Reibung notwendig ist. Bei dieser Ausbildung der Schneidzähne beschränkt sich der Verschleiß vornehmlich auf die Schneide bzw. Spanfläche. Der Verschleiß zwingt zum gelegentlichen Nachschleifen auf speziellen Schärf­ maschinen. Daneben sind Schneidräder mit Hartstoff-Be­ schichtung z. B. Titannitrit, bekannt, die an der Schneide eine erheblich höhere Standzeit aufweisen. Der Verschleiß verlagert sich weitgehend auf die Spanfläche und besteht vornehmlich in einer Kolkbildung. Schließlich sind zur Vermeidung des Schärfens dünne Schneidringe be­ kannt (sogenannte "Wafer"-Werkzeuge), die nach Erreichen der Standzeit nicht mehr nachgeschliffen, sondern ausge­ tauscht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Vorrichtung des eingangs genannten Aufbaus eine größere Schwingungs­ steifigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung des konstruktiven Aufwandes zu verleihen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneidzähne des Schneidrades über ihre gesamte Er­ streckung in Schnittrichtung auf einer kreiszylindrischen Hüllfläche liegen und an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Schneidrades je eine Schneide aufweisen, und daß das Schneidrad beim Stoß- und beim Rückhub der Stoßspindel um jeweils eine Spanbreite zustellbar ist.

Im Gegensatz zu der herkömmlichen Ausbildung eines Schneid­ rades, das neben der freigeschnittenen Schneide (Spanfläche) eine zurückgeschnittene Freifläche aufweist, kann das erfindungsgemäß ausgebildete Schneidrad über seine gesamte Höhe kreiszylindrische Schneidzähne aufweisen, die also keine Freifläche besitzen. Damit wird eine gewisse Reibung zwischen Schneidzahn und Werkradzahn während der Schnitt­ bewegung in Kauf genommen. Praktische Versuche haben aber überraschenderweise gezeigt, daß diese erhöhte Reibung keine nennenswerte Erhöhung des Verschleißes mit sich bringt, insbesondere wenn das Schneidrad als dünne Scheibe ausgebildet ist. Es ergeben sich allenfalls Einschränkungen bei größeren Schnittbreiten. Diese werden aber durch die erheblichen Vorteile, welche die Erfindung mit sich bringt, aufgewogen. Durch die Tatsache, daß nicht nur beim Stoßhub, sondern auch beim Rückhub eine Schnittbewegung stattfindet, entfällt der bisher durch die Abhebebewegung gegebene Leerhub, so daß die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt wird. Weiterhin wird durch den Wegfall der Abhebebewegung der gesamte hiermit in Verbindung stehende konstruktive Aufwand vermieden und insbesondere die Schwingungssteifig­ keit wesentlich verbessert, da nur noch eine Vertikalbe­ wegung, gegebenenfalls überlagert von einer Wälzbewegung, lager-und führungstechnisch zu beherrschen ist. Durch den Wegfall des für die Abhebebewegung notwendigen Freiheits­ grades ergibt sich somit insgesamt eine konstruktive Ver­ einfachung bei gleichzeitiger Erhöhung der Schwingungs­ steifigkeit. Letztere wiederum ermöglicht eine Verbesserung in der Fertigungspräzision, und führt zu einer Verminderung des Verschleißes.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Schneidrad als dünner Ring aus­ gebildet und zwischen zwei Stützringen zentriert angeordnet ist, die an ihrer Peripherie den Schneidzähnen ent­ sprechende, jedoch mit Untermaß versehene Stützzähne auf­ weisen, und daß die Schneidzähne zwischen den Stützzähnen eingespannt sind.

Das Schneidrad ist also bei dieser Ausführung ähnlich dem bekannten "Wafer" ausgebildet und in ähnlicher Weise eingespannt. Ein solcher dünner Schneidring wird nach Er­ reichen der Standzeit geschärft, kann aber aufgrund der günstigen Kostensituation auch gegen einen neuen Schneid­ ring ausgetauscht werden.

Eine ähnlich vorteilhafte Ausbildung ergibt sich dann, wenn das Schneidrad in einer Diametralebene unter Bildung von zwei dünnen, planparallelen Schneidringen geteilt ist, die unter Zwischenschaltung eines Distanzrings zwischen zwei äußeren Stützringen angeordnet sind, und die Stütz­ ringe und der Distanzring an ihrer Peripherie den schneid­ zähnen entsprechende, jedoch mit Untermaß versehene Stütz­ zähne aufweisen, wobei die Schneidzähne jedes Schneid­ rings zwischen den Stützzähnen des Distanzrings und den Stützzähnen jeweils eines Stützrings eingespannt sind.

Bei dieser Ausführung führt der untere Schneidring beim Stoßhub die Schnittbewegung aus, während beim Rückhub der obere Schneidring wirksam ist.

Die letztgenannte Ausführungsform läßt sich dadurch noch in fertigungstechnischer Hinsicht vereinfachen, daß die beiden planparallelen Schneidringe mit ihrer Diametralebene etwa unter dem jeweiligen Schneidenwinkel angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform wird der Schneidring an den Schneidflächen lediglich plangeschliffen. Er weist über seine gesamte Ringbreite gleiche Dicke auf, so daß er besonders stabil ist und sich fehlerfrei mit Hartstoff beschichten läßt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele beschrieben.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Axialschnitt eines Ausführungsbei­ spiels eines Schneidrings und

Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung sind die Einzelheiten einer Stoßmaschine bzw. Wälzstoßmaschine nicht gezeigt, da sie geläufiger Stand der Technik sind. Fig. 1 zeigt ein auf einem Auf­ spanntisch befestigtes Werkrad 1, das mit einer Verzahnung 2 zu versehen ist. Hierzu dient ein Schneidrad 3, das am unteren Ende einer nicht gezeigten Stoßspindel befestigt ist. Die Stoßspindel bewegt das Schneidrad 3 entsprechend dem Doppelpfeil a in vertikaler Richtung. Das Schneidrad 3 führt also einen Stoßhub und einen Rückhub aus. Die Vektoren von Stoßhub und Rückhub liegen auf einer Linie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wälzstoßmaschinen führt das Schneidrad 3 neben dem Stoßhub und dem Rückhub gemäß Rich­ tungspfeil a lediglich noch eine Zustellbewegung ent­ sprechend dem Richtungspfeil b aus, die für die notwen­ dige Spanbreite am Werkrad 1 sorgt.

Das Schneidrad 3 ist als relativ dünne Scheibe ausgebildet und weist an ihrer Peripherie Schneidzähne 4 auf, die in ihrer Geometrie entsprechend der am Werkrad 1 her zu­ stellenden Verzahnung 2 ausgebildet sind. Die Schneidzähne 4 weisen eine Zahnbrust 5 auf, die über die gesamte Höhe des Schneidrades 3 auf einer kreiszylindrischen Hüllfläche liegt. Es fehlt also an einer Freifläche. Ferner weisen die Schneidzähne 4 an gegenüberliegenden Seiten je eine Schneide 6, 7 auf. Die untere Schneide 6 wird nach Zu­ stellung um die Spanbreite beim Stoßhub wirksam. Hat das Schneidrad die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete untere Stellung erreicht, wird es wiederum um die Span­ breite entsprechend dem Richtungspfeil b zugestellt, so daß beim Rückhub die obere Schneide 7 eine Schnittbewegung ausführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Schneid­ rad 3 als dünner Schneidring 8 ausgebildet, der wiederum an der Peripherie mit den Schneidzähnen 4 versehen ist. Der Schneidring 8 ist zwischen einem oberen Stützring 9 und einem unteren Stützring 10 angeordnet. Der Schneidring 8 und der untere Stützring 10 sind am oberen Stützring 9 zentriert. Beide Stützringe 9, 10 weisen an ihrer Peri­ pherie Stützzähne 11, 12 auf, die gegenüber den Schneid­ zähnen 4 Untermaß aufweisen. Die Schneidzähne 4 und damit der Schneidring 8 sind zwischen den Stützzähnen 11 und 12 eingespannt. Hierzu dient beispielsweise die Spannhülse 13, die auf die Stoßspindel 14 aufgeschraubt ist und die aus den Stützringen 9, 10 und dem Schneidring 8 bestehende Werkzeugeinheit gegen eine Schulter 15 an der Stoßspindel verspannt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das Schneid­ rad in einer Diametralebene in zwei dünne Schneidringe 16, 17 geteilt, die unter Zwischenschaltung eines Distanz­ rings 18 wiederum zwischen einem oberen Stützring 19 und einem unteren Stützring 20 angeordnet sind. Die Schneidringe 16, 17 weisen planparallele Stirnseiten auf und sind unter dem Schneidenwinkel geneigt angeordnet. Der Distanzring 18 und die Stützringe 19, 20 weisen wiederum Stützzähne 21, 22 und 23 auf, so daß der obere Schneidring 16 zwischen den Stützzähnen 21 des Distanzrings 18 einerseits und den Stützzähnen 22 des oberen Stützrings 19 andererseits eingespannt ist, während der untere Schneidring 17 zwischen den Stützzähnen 21 des Distanzrings 18 und den Stützzähnen 23 des unteren Stützrings 20 verspannt ist. Im übrigen sind auch hier die Schneidringe 16, 17, wie auch der - Distanzring 18 am oberen Stützring 19 zentriert.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Erzeugen bzw. Bearbeiten von Zahnrädern nach dem Prinzip des Zahnradstoßens mit einem Aufspann­ tisch für ein Werkrad, einer Stoßspindel mit einem daran befestigten Schneidrad großer Härte, einem die Stoß­ spindel in eine Hubbewegung mit gegebenenfalls über­ lagerter Wälzbewegung versetzenden Stoßantrieb und einem Zustellantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid­ zähne des Schneidrades (3) über ihre gesamte Erstreckung in Schnittrichtung auf einer kreiszylindrischen Hüll­ fläche liegen und an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Schneidrades je eine Schneide aufweisen, und daß das Schneidrad beim Stoß- und beim Rückhub der Stoß­ spindel um jeweils eine Spanbreite zustellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad (3) als dünne Scheibe ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad (3) als dünner Ring (8) ausgebildet und zwischen zwei Stützringen (9, 10) angeordnet ist, die an ihrer Peripherie den Schneidzähnen (4) ent­ sprechende, jedoch mit Untermaß versehene Stützzähne (11, 12) aufweisen, und daß die Schneidzähne zwischen den Stützzähnen eingespannt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad (3) in einer Diametralebene unter Bildung von zwei dünnen, planparallelen Schneidringen (16, 17) geteilt ist, die unter Zwischenschaltung eines Distanzrings (18) zwischen zwei äußeren Stützringen (19, 20) angeordnet sind, und daß die Stützringe und der Distanzring an ihrer Peripherie den Schneidzähnen (4) entsprechende, jedoch mit Untermaß versehene Stütz­ zähne (21, 22, 23) aufweisen, wobei die Schneidzähne (4) jedes Schneidrings (16, 17) zwischen den Stützzähnen (21) des Distanzrings (18) und den Stützzähnen (22, 23) jeweils eines Stützrings (22, 23) eingespannt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schneidringe (16, 17) mit ihrer Diametral­ ebene etwa unter dem jeweiligen Schneidenwinkel geneigt angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidrad (3) bzw. die Schneid­ ringe (16, 17) an ihren gegenüberliegenden Planseiten mit einem Scharfschliff ausgeführt sind.