DE466784C - Verfahren zur Herstellung bogenfoermiger Verzahnungen an Kegelraedern - Google Patents

Description

Soll ein Kegelrad an Stelle der geradlinigen Zähne kurvenförmige Zähne erhalten., so "ist es im allgemeinen erforderlich, dem Rade während des Vorschuhes des Fräsers über die Radbreite eine entsprechende Drehbewegung um seine Achse zu erteilen. Die hierbei entstehenden gekrümmten Zahnformen können beispielsweise die Form von auf die Kegelfläche aufgewickelten zyklischen Kurven oder

ίο Spiralen erhalten. Sie sind jedoch stets sowohl in der Richtung ihrer Breite wie auch quer dazu gekrümmt, d. h. sie stellen stets doppelt gekrümmte Raumkurven dar. Dies ist der Fall bei allen Herstellungsverfahren, welche die Zahnform durch relative Vorschubbewegungen zwischen Rad und Werkzeug, d.h. im Abwälzverfahren;, erzeugen.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn die gekrümmte Grundform des Zahnes nicht das Produkt einer kombinierten Vorschubbewegung darstellt, sondern wenn das Werkzeug selbst einen den Zahnkrümmungen entsprachenden Kreisbogen beschreibt. Beim Schneiden kreisbogenförmiger Verzahnungen mit einem rotierenden Stirnfräskopf wird bereits durch den einfachen kontinuierlichen Kreislauf der Fräs- oder Hobelmesser- quer über die Radbreite ein bogenförmiger Zahn von zunächst der einfachen Grundform eines ebenen Kreisbogens erzeugt. Hierbei wird der ebene Kreisbogen demnach auf die denkbar einfachste Weise durch eine Art Rundhobelbewegung erzeugt, während eine relative Vorschubbewegung oder Drehbewegung zwischen Rad und Fräskopf erst zum Zwecke der Abwälzung, d.h. also zur Umgestaltung dieser ebenen Kreiskurve in eine Raumkurve, erforderlich wird. Während sich die Zahnform bei dem zuerst erwähnten Arbeitsverfahren somit unmittelbar als einfachstes Produkt des Vorganges ergab, ist zur Erreichung des gleichen Zieles beim Rundhobelverfahren eine besondere zusätzliche Abwälzbewegung zwischen Rad und Werkzeug erforderlich.

Die Erfindung betrifft die zweitgenannte Art des ZahnradhersteUungsverfahrens, setzt also die Anwendung eines Werkzeuges voraus, das in einem der 'Zahnradkrümmung entsprechenden Kreisbogen bewegt wird.

Zweck vorliegender Erfindung ist die Schaffung einer kreisbogenförmigen Verzahnung für zwei zusammenarbeitende Räder, bei deren Herstellung diese zusätzliche, die Einfachheit und Leistungsfähigkeit des Arbeitsprozesses außerordentlich beeinträchtigende Abwälzbewegung zum überwiegenden Teil, d.h. bei dem größeren Rad, vermieden wird.

Der Erfindung gemäß erfolgt die Herstellung des großen Rades des Getriebes ohne Abwälzbewegung. Auf diesem (gedachten) großen Rade wälzt erfindungsgemäß später bei Herstellung des kleineren Rades im Abwälzverfahren das kleine Rad ab im Gegensatz zu dem Abwälzen auf dem gedachten Planrade gemäß dem bekannten Verfahren.

Insbesondere bei geringer Zähnezahl des großen Rades und bei starker Abweichung des Tedlikegelwinkels vom Plankegelwinfcel muß bei diesem Verfahren die Achse des zur Herstellung· der 'Zahnflanken des großen Rades dienenden Werkzeuges zur Symmetrieachse des mittleren 'Zahnprofils in dessen Ebene eine Neigung erhalten.

Die Vorteile des der Erfindung entsprechenden Verfahrens sind im wesentlichen folgende: Den Hauptarbeitsaufwand 'erfordert die Herstellung des großen Rades wegen seiner großen 'Zähnezahl. Da der Erfindung gemäß bei Herstellung des großen Rades die Abwälzbewegung vermieden wird, können die Maschinen, die zu seiner Herstellung dienen, eine ganz erheblich, einfachere Ausbildung erhalten. Naturgemäß müssen zur Erzeugung einer bestimmten Anzahl von Rädern pro ao Tag 'eine bestimmte Anzahl von Maschinen vorhanden sein. Ein Teil dieser Maschinen wird lediglich zur Herstellung des großen Rades benutzt; wenn dieser Teil der Maschinen einfacher und daher billiger ist, so mindern sich mit den Anschaffungskosten die Amortisationskosten; es ist bei dem neuen Verfahren nur eine ganz geringe Anzahl an komplizierten Maschinen notwendig, so daß also insgesamt die Herstellung der Rädersätze ganz wesentlich verbilligt wird. Eine VerscHschterung des Produktes infolge der Verbilligung des HersteUungsverfahrens findet nicht statt, denn die Abweichungen in der 'Zahnform des großen Rades gegenüber der durch das Abwälzverfahren erzielten Zahnform sind so gering, daß sie praktisch kaum erkennbar sind. Soweit Abweichungen überhaupt vorliegen, werden sie dadurch ausgeglichen, daß die Abweichungen des großen Rades sich bei Herstellung des kleinen Rades dadurch, ausgleichen, daß dieses kleine Rad der Erfindung gemäß im Abwälzverfahren aus dem großen Rad entwickelt wird. Wie oben 'erwähnt, wird in gewissen Fällen die Achse des zur Herstellung des großen Rades dienenden Werkzeuges geneigt zur Symmetrieachse des mittleren ^!Zahnprofils in der Ebene des letzteren angeordnet. Wenn nämlich, infolge geringer Zähnezahl des großen Rades die Krümmung seines Teilkegels sehr groß oder aber die Abweichung des Teilkegelwinkels vom Plarikegelwinkel sehr groß ist, wird die 'Zahntiefe in der Zahnmitte und an den 'Zahnenden verschieden, wenn die Drehachse des Werkzeuges parallel zur Symmetrieachse: des mittleren 'Zahnprofils steht, denn Mitte und Enden des 'Zahnprofils fegen bei der gekrümmten Zahnform auf verschiedenen Erzeugenden des Teilkegels. Ein mit dem Werkzeug am Grunde des 'Zahnes beschriebener Kreisbogen würde demzufolge in I der Mitte des 'Zahnes den Teilkegel tangieren, I während die Enden des Kreisbogens am Rande des Radkörpers in einer gewissen Höhe über dem TeiÜkegel lägen. Durch Nei-ι gung der Werkzeugachse können die Enden ■ des Kreisbogens zur Berührung mit der Teilkegelfläche an den Rändern des Radkörpers gebracht werden. Die zwischen der Mitte des Zahnes und den Enden desselben dann noch, bestehenden Höhendifferenzen zwischen Teilkegel und Kreisbogen sind so gering, daß sie mit bloßem Auge nicht festgestellt werden können. Durch diese Neigung der Werkzeugachse wird also die Höhe des Zahnes in allen seinen Teilen praktisch gleich. Bei dem der Erfindung entsprechenden neuen Verfahren werden also die 'Zahnflanken des großen Rades mittels eines im Kreisbogen bewegten Werkzeuges ohne jede Wälzbewegung hergestellt; die Zahnflanken des zugehörigen kleinen Rades werden durch Werkzeuge hergestellt, die in dem gleichen Kreisbogen wie bei dem großen Rad bewegt werden, die aber gleichzeitig tangential am Radkörper vorbeigeführt oder mit diesem zusammen abgewälzt werden. Das die Elemente der Abwälzbewegung bestimmende gedachte Erzeugungsrad !entspricht dabei voll· kommen dem zugehörigen großen Rade.

Auf der 'Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungsform des Erfmdungsgegenstandes Sichematisich. dargestellt.

Abb. ι zeigt von oben gesehen einen Zahn eines der Erfindung 'entsprechend bergestellten· großen Kegelrades.

Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch die Mantelfläche 'dieses Kegelrades nach, der Linie Z.-2. in Abb. 1.

Die Abb. 3 und 4 zeigen schematisch die Werkzeuge, die zur Herstellung der Zahnlücken und der 'Zähne von Rad und Gegenrad dienen, und zwar in dem Fall, daß, wie für das Ausführungsibeispiel angenommen ist, die Achse des Werkzeuges geneigt zur Symmetrieachse des mittleren 'Zahnprofils angeordnet ist.

Abb. s zeigt schematisch den Herstellungsvorgang. Dabei ist in Abb. 5 nur der Radkörper mit einem einzigen 'Zahn, im übrigen aber begrenzt durch einen Kegel entsprechend dem 'Zahngrunde dargestellt, um eine einfachere Darstellung des Vorganges zu ermöglichen.

Abb. 6 zeigt schematisch das bekannte Abwälzverfahren,

Abb. 7 das der Erfindung entsprechende, bei Herstellung des kleineren Rades benutzte Abwälzverfahren.

In dem in Abb. 2 dargestellten Schnitt ist α das geschnittene Mittelprofil des 'Zahnes und b das 'Zahnprofil am Rande des Rad-

körpers. Da ein in der Richtung Y-Y durch den Kegelmantel geführter Schnitt eine gewölbte Linie ergibt, so liegt in Abb. 2 das am Rande gelegene Profil δ nicht auf der Schnittkurve cd, sondern auf einer tiefer liegenden Randkurve«/. Eine derartige 'Zahnlage wird bei den bekannten Verfahren, bei denen die Zahnform durch ein Abwälzen des zu erzeugenden Rades auf dem Plankegelrad ίο erzeugt wird, ohne weiteres erzielt. Bei dem vorliegenden Verfahren wird dagegen eine derartige Zahnlage dadurch erreicht, daß der Zahn nicht um eine zur Symmetrieachse A-B seines Mittelprofils parallele, sondern um eine um den Winkel α geneigt in der Ebene des mittleren Zahnprofils liegende Achse C-D gekrümmt ist.

Die Lage des Werkzeuges ist aus Abb. 5 ersichtlich. In derselben ist der Radkörper perspektivisch dargestellt unter Fortlassung sämtlicher Zähne bis auf einen. Die Mittelebene E des Zahnes 2 ist durch Schrafrur angedeutet.

Diese Mittelebene enthält die Symnietrieachse A-B des Zahnmittelprofils, und sie steht senkrecht zur Erzeugenden e des Teilkegels. Diese Erzeugendem wieder schließt den Winkel γ mit der Grundfläche des Teilkegels ein. Das Werkzeug 3 ist in der Lage eingezeichnet. in welcher seine Längsachse in die Ebene E fällt. In dieser Ebene liegt auch die Drehachse des Werkzeuges W entsprechend der Linie C-D in Abb. 2. Die Drehachse W liegt um den Winkel α geneigt zu der Parallelen W₁ zur Symmetrieachse A-B des Zahnmittelprofils. Die Symmetrieachse A-B des in dem Werkzeug ausgebildeten Zahnprofils liegt zur Senkrechten auf die Längsachse des Werkzeuges gleichfalls um den Winkel α geneigt, wie Abb. 4 erkennen läßt. Die untere Kante des in dem Werkzeug ausgesparten Zahnprofils beschreibt bei der Drehung des· Werkzeuges die Kurve w.

Wäre die Drehachse W des Werkzeuges nicht geneigt, sondern läge sie, wie üblich, in der Linie W₁, so würde die untere Kante des im Werkzeug ausgesparten Zahnprofils die KUrVeW₁ beschreiben. Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind die Enden dieser Kurve erheblich von den Kanten des Zahnradfcegels entfernt, so daß die Zahntiefe recht verschieden werden würde, wenn die Drehachse des Werkzeuges nicht die Neigung« hätte.

'Zur Ausarbeitung des zu dem großen Rad 1 gehörigen Gegenrades dient ein Werkzeug, wie es in Abb. 3 dargestellt ist. Während also der schneidende Teil des Werkzeuges für das Hauptrad entsprechend dem Querschnitt des Zahnes ausgebildet ist, ist der schneidende Teil des Werkzeuges für das Gegenrad entsprechend der Zahnlücke ausgebildet. In bezug auf Neigung dieses Profils gilt das oben Gesagte. Selbstverständlich könnte auch umgekehrt das Werkzeug für das Hauptrad die Zahnlücke ausschneiden und das Werkzeug für das Gegenrad die Zähne.

Je stumpfwinkliger der Kegelkörper ist, desto geringer wird seine Wölbung und demgemäß die Krümmung der Kurve c d und ef sowie ihr Abstand voneinander. Bei größeren Übersetzungsverhältnissen des Getriebes oder bei großem Kegelwinkel des großen Rades fallen die Unterschiede zwischen den bisher üblichen abgewälzten und daher doppelt gekrümmten und der vorliegenden einfach gekrümmten Zahnform verschwindend gering aus. Diese kleinsten Differenzen stellen bei einem Getriebe gemäß vorliegender Erfindung keine, wenn auch noch so geringfügige Fehlerquelle dar, sondern werden bei der Formgebung für das kleine Rad oder Ritzel theoretisch dadurch fehlerfrei ausgeglichen, daß dieses Ritzel durch Zusammenwälzen mit einem Erzeugungsrad entwickelt wird, welches nicht dem bisher als Zwischenglied benutzten Plankegelrad, sondern unmittelbar dem zugehörigen stumpfwinkligen Gegenrad entspricht. Zur Klarstellung des Vorganges ist in Abb. 6 das bekannte Abwälzverfahren dargestellt und in Abb. 7 das neue bei Herstellung des kleinen Rades benutzte Abwälzverfahren. Gemäß Abb. 6 rollt das Kegelrad./^ zusammen mit einem Planrad P. Ein Zahn dieses Planrades P wird bei der Bewegung des rotierenden Werkzeuges T verkörpert. Für die Zahnformung durch Abwälzung ist es erforderlich, das Rad K, und das Planrad P zwangläufig um ihre Achsen zu drehen. Denkt man sich den rotierenden Werkzeugträger auf einer Planscheibe mit der Achse Y, Y₁ angeordnet, so wird der Werkzeugträger T zusammen mit der Planscheibe langsam um die Planachse Y, Y₁ eine Drehbewegung ausfüh- · ren. Zu gleicher -Zeit dreht sich das Kegelrad K. um seine eigene Achse. Die beiden Achsen für die Wälzbewegung X, X₁ und Y, Y₁ liegen hierbei um den halben Kegelwinkel des zu verzahnenden Rades geneigt zueinander.

Im Gegensatz hierzu zeigt Abb. 7 die Wälzbewegung des gleichen Kegelrades K. nach dem neuen Verfahren. Das Planrad/³ der Abb. ι ist nunmehr durch ein stumpf kegeliges gedachtes Gegenrad P₁ ersetzt, welches genau dem wirklich später mit dem Kegelrad A[ zusammenarbeitenden Gegenrad entspricht. Ein Zahn dieses gedachten Gegenrades P₁ wird'in ähnlicher Weise wie in Abb. 1 bei der Drehbewegung eines Werkzeugträgers T verkörpert. Im Gegensatz zu Abb. 6 ist aber der Werkzeugträger T in bezug auf das Kegelrad K. und das Gegenrad P₁ in eine entspre-

chende Schräglage gebracht. Die Abwälzung des Kegelrades K erfolgt dann auf dem gedachten stumpfwinkligen Gegenrad P₁ und besteht in einer langsamen Drehbewegung des gedachten Gegenrades P₁ oder einer entsprechenden Planscheibe, auf welcher der um die Achse Y, Y₁ rotierende "Werkzeugträger T Ln entsprechendem Winkel angeordnet ist. Zu gleicher ^!Zeit rotiert das Kegelrad Ιζ um seine

ίο AChSeX-X₁. Die Achsen für die Wälzbewegung X-X₁ bzw. Y-Y₁ bilden in diesem Falle einen rechten Winkel miteinander. Der rotierende Werkzeugkörper liegt nicht mehr in der Ebene der Planscheibe mit der Achse Y-Yχ, sondern schräg auf dieser Planscheibe. Bei einem derartigen Arbeitsprozeß verkörpern demnach die Werkzeugschnitte nicht den Zahn eines Plarikegelrades, sondern unmittelbar den Zahn des zugehörigen Gegenrades.

Die so erzeugten Zähne des Ritzels besitzen eine von der bisherigen etwas abweichende, aber nach wie vor nach doppelt gekrümmten Flächen gebildete Form. Der Vorteil der neuen Verzahnung, nämlich die einfache und billige Hersteüungsmöglichikeit, tritt also nicht bei Herstellung der wenigen nach wie vor durch Abwälzen erzeugten Ritzelzähne, sondern bei der Herstellung der vielen und daher für die Gesamtkosten des Getriebes ausschlaggebenden Zähne des großen Kegelrades zutage. Da, wie oben erwähnt, die Zahnform des kleinen Rades unmittelbar an den 'Zähnen des großen Rades entwickelt wird, so spielt das Profil des letzteren bei diesem Verfahren nur eine untergeordnete Rolle.

Das Profil der Zahnflanken des großen Rades kann geradlinig, kreisbogen-, evolventen-, zyldoidenförmig oder sonstwie geformt sein.

Die Flankenflächen der nach dem neuen Verfahren hergestellten großen Kegelräder stellen, wie dies bisher nur für die Flankenflächen des Plarikegelrades der Fall war. Teile der Oberfläche von Rotationskörpern dar, und zwar je nachdem Zahnprofilteile von Kegelmänteln oder von irgendwie kurvenförmig begrenzten Rotationskörpern.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung bogenförmiger Verzahnungen für Kegelräder, bei welchen die Flanken der Zähne des großen Rades mittels eines Werkzeuges hergestellt werden, das in 'einem der Zahnkrümmung 'entsprechenden Kreisbogen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das große Rad ohne Abwälzbewegung erzeugt wird, während das nach dem Abwälzverfahren herzustellende kleine Rad nicht auf einem gedachten Planrade, sondern auf einem dem großen Rade 'entsprechenden gedachten Kegelrade abgewälzt wird und daß die Achse des zur Herstellung der 'Zahnflanken des großen Rades dienenden Werkzeuges, insbesondere bei geringer Zähnezahl und bei starker Abweichung des Teilkegelwinkels vom Plankegelwinkel, in der Ebene des mittleren Zahnprofils zu dessen Symmetrieachse geneigt liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen