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Verfahren zur Nachbearbeitung von vorgeschnittenen Stirnrädern mit
gerade oder schraubenförri@ig verlaufenden Zähnen In Maschinen zum Nachbearbeiten
von vorgeschnittenen Zahnrädern hat man - bereits vorgeschlagen, eine als Schneidwerkzeug
dienende Zahnplatte in einem Schlitten-unterzubringen und diesem Schlitten eine
Längsbewegung zu übermitteln. Ein zweiter Schlitten nahm die zu bearbeitenden Zahnräder
auf, und diesem zweiten Schlitten wurde eine Querbewegung mit Bezug auf den ersten
Schlitten mitgeteilt, während die zu bearbeitenden Zahnräder sich in Eingriff mit
den diagonal verlaufenden Zähnen der Werkzeugplatte befanden. Eine derartige Zusammenstellung
machte die Maschine sehr breit und nicht sehr zugänglich für die Bedienung.
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,Klan hat auch schon vorgeschlagen, Kegelräder mit vorgeschnittenen
Zähnen dadurch fertig zu bearbeiten oder Kegelräder dadurch herzustellen, daß man
den Kegel auf einem Zahnrad abrollen läßt, dessen Zähne mit Schneidekanten versehen
sind. Die Zähne der Werkzeugräder oder Scheiben waren bei solchen Zahnschneidemaschinen
längs Spirallinien angeordnet, die vom Umfang der Scheibe gegen die Mitte hin verliefen,
wobei in jeder solchen spiralförmigen Gruppe von Zähnen die Richtungslinien der
Zähne als Tangenten an einem Kreis angeordnet waren; dessen Halbmesser dem Abstand
der Achse des zu schneidenden Rades von der Achse des Werkzeugrades entsprach.
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Ein weiterer Vorschlag, der noch nicht zum Stand der Technik gehört,
besteht darin, die Nachbearbeitung der vorgeschnittenen Stirnräder mit gerade oder
schraubenförmig verlaufenden Zähnen durch Abrollen auf einem als Stirnrad ausgebildeten
Werkzeug vorzunehmen. Hierbei kreuzt die Achse des Werkzeugs die zu bearbeitende
Stirnradachse.
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Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung darin, daß man das
Werkstückrad und das Werkzeugrad, das in an sich bekannter Weise parallel oder geneigt
zu den Stirnflächen verlaufende Schneidkanten besitzt, relativ in Richtung der Werkstückachse
gegeneinander bewegt. Durch die neu hinzugekommene Relativbewegung-zwischen Werkzeug
und Werkstück in Richtung der Werkstückachse wird die Schneidwirkung bei der Gleitbewegung
zwischen den Flanken des
Werkstücks und rIes Werkzeugs ivesentlicli
verstärkt. 1:ine zusätzliche Relativhewegtin" ist zwar hei der Schleifbearbeittin
von Stirn-I r iidern bereits vorgeschlagen, gehört aber noch nicht zum Stand der
Technik, so dal'-liier grundsätzlich, wie im vorliegenden Falle. die Bewegtingsverhä
ltnisse die gleichen sind Iin vorliegenden Falle handelt es sich Beingegenüber darum.
ein Werkzeugrad mit Schneidkanten 711 bearbeiten, wodurch eilig schnellere und weitergreifende
Bearbeitung ermöglicht wird.
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Die Zeichnungen stellen ein .#usführungsbeispiel einer Vorrichtung
zur Ausführung des Verfahrens dar und erörtern auch zeichtierisch das ganze Verfahren.
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Abb. i ist eine schaubildliche _@risicht einer -Maschine. in welcher
Werkzeug und Werkstück in Eingriff miteinander stehen.
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,Uh. z ist ein senkrechter -Mittelschnitt durch die
-Maschine.
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Abb. 3 ist eine Draufsicht und teilweise waagerechter Schnitt durch
Einzelteile, =Ub..I -zeigt sc@iaubildlich einen Teil eitles Werkzeugs und eines
@erl,-stücl;s in Arbeitslage.
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Abb. t; ist eine schematische Darstellung der _%rbeitsteile der Maschine
und des elektrisch -überwachten -Mechanismus zur zeitweisen Verstellung der Teile,
_1bh. und (' -)a zeigen in Draufsicht und Schnitt einen Zahn eine. Werkzettgs in
einet etwas abgeänderten Ausführuu-sforni, =1)h. ; , 7 a bii r, r r a zeigen in
ällillic11eil _-\w- ichten andere Ausführungsformen von jfierl;zeugzähnen.
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Abb. 1 2 ist eine Draufsicht auf den Unilangsteil eine: Werkzeugs
anderer -,@usführung.
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Abb. 13 stellt sclieniatiscli -die Abnahme -eine. Spans durch das
Werkzeug dar, Abb. 14 zeigt schaubildlich einen Zahn eines Werkzeugs finit einer
gut in der Flanke, _11)b. i; ist eine Draufsicht auf den Unitang eines 1:l'earl)eitungszalniratles
geinäl Abb. .M, Abh. l6 ist ein T#-,inzellieitssclniitt durch eine Zahnlücke nach
i(-j() der Abb. iII.
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Abb. 1; ist eine Draufsicht auf eine weitere abgeänderte 2#tisführungsforin
des Werkzeugrades, und _%hb. 18 zeigt schematisch Werkstück und Werkzeug iin Schnitt.
sowie die Lage d?i-Teilkreisebenen zur Darstellung der Arbeit des Werkzeti-s.
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Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung beruht auf den folgenden
theoretischen Erwägungen: Zierden zwei Zylinder, deren Achsen in einem Winkel zueinander
liegen, an ihrem Umfang in Berührung miteinander gebracht,
In Wirklichkeit ist jedoch die Kontaktstelle nicht ein Punkt, sondern eine Fläche.
Die Ausmessung dieser Fläche verändert sich nun. und zwar je nach dein Berührungsdruck
der beiden Zylinder und je nach der Winkellage, die die_Achsen der beiden Zylinder
zueinander einnehmen. Die Fläche wird dabei um so breiter, je geringer der Unterschied
in der Winkellage der beiden _lchsen ist, und die Fläche wird um so schmäler, je
größer der Winkel zwischen den beiden _\ch:en wird. Bei der Drelitin- der beiden
Zvlindcr um ihre Achsen hcfi ndet sich dann die Berülirnngs-Hä ehe auf einer jeden
Zylinder umgellenden Bandzone. Die hröße dieser Fläche. all weI-clier die beiden
Zylinder in Berührung stehen. Hängt auch, wie erwähnt, von dein Druck a1), also
von einer Deformation der beiden Zylinder. Haben die beiden Zylinder gleiche Materialstärke,
so wird in beiden Zylindern die .11)inessun- dieser Bandzone gleich sein. Ist -jedoch
der eine Zylinder härter als der andere, so drückt sich der härtere Zylinder -<rewisserlnaLlen
in den weicheren hinein, und die Def()rniiei-uti" nder die Einhaticluing wird in
dein weicheren Zylinder größer sein. Wenn an der Oherläclie des härteren Zylinders
sich ein Ausschnitt befindet, :n wird an dieser Alissclinittstelle wohl keine Deformierung
des weicheren Zylinders stattfinden, aber die nebele der Ausschnittstelle gelegenen
Teile des härteren Zylinders werden in den weicheren Zylinder einbeillen und während
der Drehung der beiden Zylinder eine Schneidewirkung in dein weicheren Zylinder
hervorrufen.
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Nun kann man Zahnräder -für das Verständnis der vorliegenden als Zy_
linder betrachten, d. h. als Zvlillder mit L'uterl@rechungsstellen, und nimmt inan
min zwei in Eingriff stehende Zahnräder mit zueinanrlet-gehö -eigen Zähnen an, die
ihre Achsaa nicht parallel und auch nicht in einer gemeinsanl(,n Ebene haben. so
werden die Vorgänge bei der Berührttii- und -11)wälztili" der Zahnräder aufeinander
entsprechend jenen Vorgängen sein, die hei der I',eriilirung zwischen Zylindern
Zylindern Grund eben dieser hesproxlien theoretischen wurden. Erwä gttiigeil ist
nun in der vorliegenden Erfindung ein Schneidewerkzeug entwickelt worden, hesteh
en d ans einem Körper finit Zähmn,- (mitsprechend den Zähnen des zu bearbeitenden
i Zahnrades. Der Schraubenwinkel dieser Zähne ist jedoch so gewählt, daß die Achse
des
Werkzeugs bei richtigem Eingriff dieser Schraubenzähne in die
Zähne des zu bearbeitenden Zahnrades nicht parallel zur Achse des Werkstücks lie@at
und :auch nicht in einer Ebene mit demselben. Die Winkellage der beiden Achsen zueinander
schwankt dabei zwischen 3° und 3o°. Befindet sich dann in der LTmfängfläche der
Zähne des Werkzeugrades eine Umfangsnut oder ein Umfangsschlitz, der sich im wesentlichen
in einer Richtung quer zur Fortschrittsrichtung der Reibungskontaktstelle erstreckt,
und läßt nian dieses Werkzeug in Eingriff mit dem Arbeitsstück unter einer bestimmten
Druckbelastung laufen, so -wird das Werkstück dadurch be--arl'eitet. Läßt man gleichzeitig
dabei das Werkstück auch langsam in Richtung seiner _Xc11se «-andern, so erstrecht
sich diese Bearbeitung über die ganze Achslänge der Zähne des Werkstücks, und dadurch
wird die Form dieser Zähne richtiggestellt.
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Maschine zur Ausführung des Verfahrens Die Maschine zur Durchführung
des Verfahrens kann ähnlich jenen Werkzeugmaschinen ausgebildet sein, die für die
Glättung der Zähne von gehärteten Zahnrädern schon bekamit sind. Nach Abb. r und
3 - hat diese Maschine eine Welle A für das :3#rbeitsstück Q und eine Welle B für
das Werkzeug P. Die Unterstützungen dieser beiden Wellen sind nun in der Maschine
so afigeordnet, daß ihre Entfernung voneinander und ihre Winkellage zueinander geändert
werden können, damit man das Arbeitsstück in Kammeingriff mit dein Werkzeug bringen
kann. Nach Abb: 5 wird die Welle B des Werkzeugs von einem Motor C angetrieben.
Der Antrieb ist ein mittelbarer durch das ins Langsame übersetzende Getriebe D,-
dessen Schneckenrad auf der Welle Dl (Abb. 5) sitzt und durch die Rienienscheibe
D= den Riemen E antreibt, welcher auch um die Scheibe El auf der Welle B gc:legt
ist. Die Welle A des Arbeitsstücks befindet sich zwischen den beiden Lagerstöcken
F und G (Abb. i) eines Schlittens H, der in den Führungen Il eines in der Senk-.
rechten verschiebbaren Schlittens I an dein ..-Aufsatz T der Maschine verstellbar
ist. Dieser nach oben ragende Fortsatz T wird auf dein Maschinenbett L' so angeordnet,
daß er um eine senkrechte Achse verstellt werden kann, und zu diesem Zweck befinden
sich in dein Bett und in der Unterfläche des-Aufsatzes die Führungen I. Die Lager
für die Welle B des Werkzeugs sind jedoch an dem Bett L angeordnet. Man kann also
die Welle _4 des Arbeitsstücks im Winkel zur Walle B des Werkzeugs durch Drehung
des Aufsatzes I verstellen. Der Abstand der beiden Wellen in der Senkrechten kann
dadurch verändert werden. daß man den senkrechten Schlitten I an dem Aufsatz J nach
oben oder unten verschiebt, und schließlich kann gemäß der obigen Beschreibung die
Welle _d des Arbeitsstiicl;s in ihrer Achsrichtung verschoben werden, indem man
den Schlitten H waagerecht an dem Schlitten I verschiebt. Zur waagerechten Verschiebung
dieses Schlittens H und damit zur waagerechten Hinundherschiebung des Arbeitsstücks
ist nach -1b. 5 wieder ein Getriebe angeordnet, das von dem Motor C in Bewegung
gesetzt wird und im Zusatz zur Schnecke 1I und dem zugehörigen Schneckenrad den
Kurbelzapfen 1111 umfaßt, dessen Abstand vorn :Mittelpunkt veränderlich ist. Dieser
Kurbelzapfen steht durch die Stange h' und einen Lenker mit der senkrechten Welle
:1 '1 in Antriebsverbindung. Auf dieser senkrechten Welle ist ein Zahnbogen l'=
durch Keile und Federn so befestigt. da11 er die Drehung der Welle mitmacht, dabei
jedoch in seiner Höhenlage verschiebbar ist. Der Zahnbogen 1-2 steht in Eingriff
-mit einer Verzahnung 1'3 des Schlittens H. Es wird demnach durch dieses Getriebe
gleichzeitig mit der Drehung der Wellen A und B der -Welle _-? auch eine langsame
Hinundherbewegung in ihrer Achsrichtung erteilt, da diese Welle ja in dem so hin
und her bewegten Schlitten II gelagert ist. Die Größe des Hubs der `'Felle A in
ihrer Achsrichtung hängt von der Einstellung des Kurbelzapfens lIl an dem Schneckengetriebe
JI ab. Zweckmäßig werden die Umsetzungsverhältnisse so gewählt, daß bei einer Drehgeschwindigkeit
von 4oo Umdrehungen per Minute die Größe des Hubs in der Achsrichtung q" ungefähr
roo mm beträgt. Die Hinundlierbewegung soll mit Bezug auf den Durchmesser des Arbeitsstücks
so groß angenommen «-erden, daß auf jede Umdrehung des Arbeitsstücks :eine wahlweise
zu bestimmende und von der Härte des Werkstoffe, abhängig gemachte Schaltung des
Arbeitsstücks eintritt. Die Größe des Hubs in der Achsrichtung ist demnach gerade
genügend groß, um die Schneidkanten des Werkzeugs zu veranlassen, über die ganze
Achslänge de, Arbeits=stücks hinzuwandern, ohne jedoch dabei dein Arbeitsstück zti
gestatten, jemals außer Berührung mit den Führungsflächen des Werkzeugzahnrades
an den beiden entgegengesetzten Seiten der Schneidekanten zu geraten.
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Die Maschine ist fernerhin zweckmäßig mit einer selbsttätigen Umkehrvorrichtung
au,-gestattet. Diese Umkehrvorrichtung bezweckt; das Arbeitsstück nach Vollendung
eines Hubs in der Achsrichtung umzukehren und diese, Arbeitsstück in der entgegengesetzten
Richtun
- zu führen. Es ist ferner zweckmäßig, die Drehrichtung
des Arbeitsstücks und des Werkzeugs umzukehren, wenn die Zuleitung des Arbeitsstücks
unigekehrt wird. Irgendein Umkehrmechanismus kann zu diesem Zweck dienen. In Abb.
5 ist beispielsweise schematisch ein Umkehrschalter O angedeutet, welcher seinerseits
von der vom Motor C angetriebenen Welle Dl durch ein Getriebe 01 in Bewegung
gesetzt wird, nachdem der 1Iotor C immer eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen zurückgelegt
hat.
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Um die beste Schneidwirkung zu erreichen, muß die Richtung. in welcher
das Arbeitsstück axial geschaltet wird, in einer bestimmten Beziehung zur Richtung
stehen, in welcher das Werkzeug gedreht wird. Es sei hier beispielsweise auf die
Darstellung nach Abb. d. und 5 Bezug genommen. In Abb. :4. wird angenommen, daß
das Werkzeug P in Richtung des Pfeiles V1 gedreht wird, so daß sich das Arbeitsstück
Q in Richtung des Pfeiles l'= dreht. In der Draufsicht nach Abb. 5 würde dann anzunehmen
sein, daß die obere Hälfte des Werkzeugs P sich in der Richtung des Pfeiles L'3
bewegt und daß die untere Hälfte oder die damit in Eingriff stehende `Länge des
Arbeitsstücks Q sich in Richtung des Pfeiles P4 bewegt. Das Werkstück Q schneidet
gewissermaßen bei dieser Annahme <las tVerlzzeug P in der Richtung von links
nach rechts. Die axiale Weiterschaltung des \Verkstücks O sollte demnach bei dieser
Drehrichtung der Teile ebenfalls von links nach rechts stattfinden oder in der Richtung
des Pfeiles I-5 (Abb. 5). Es ist also bei Zusammenstellung der Getriebe, die von
dem Motor C ihre Bewegung ableiten, darauf zu achten, daß die Hinundherschaltung
der Welle-1 für das Arbeitsstück und die Drehung der Welle B für das Werkzeug immer
in der erwähnten Beziehung zueinander stehen. Wird, wie oben erwähnt, die Schaltbewegung
des Werkstücks umgekehrt, s0 ist es zweckmäßig, gleichzeitig auch die Drehrichtung
des Werkzeugs umzukehren. um die beste Schneidewirkung ztt erzielen. Das Werkzeug
Wie erwähnt. hat das Werkzeug hier die Ausbildung eines mit dem Arbeitsstück zusammenarbeitenden
Zahnrades, und zwar sind die Schrau;benzälrne .des Werkzeugs mit Bezug auf die des
zu bearbeitenden Werkstücks so auf dem Zahnrad des @V'erkzeu-s verlegt. daß die
Achse <leg beiden Wellen B, .1 dieser Zahnräder in einem bestimmten Winkel zueinander
angeordnet sind. Die Winkellage schwankt zwischen 3- und 30= und ist vorzugsweise
1o'. Um nun eine Schneidewirkung herc-orzurufen, haben die Zähne des Werkzeugs e
eine Nut oder einen Schlitz. Die Zähne erstrecken sich also nicht ohne Unterbrechung
von der einen Stirnseite nach der anderen. Diese Nut ist nun so verlegt, daß sie
quer zur Richtung der sich .beständig ändernden Kontaktstelle verläuft.
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In Abb. 4 sind die Zähne des Werkzeugs P durch eine Nut P1 unterteilt,
die gerade in der Mitte zwischen den beiden Stirnseiten c,n-eordnet ist und die
parallel zur Ebene der Drehung dieses Werkzeugzahnrades verläuft. Die Tiefe der
Nut ist dabei ebenso groß wie die Höhe der Zähne. Es ist nicht notwendig, daß die
Seitenwände der Nut senkrecht zur Achse, also parallel zur Drehungsebene stehen:
sie verlaufen schräg nach auswärts, und zwar ist der Winkel. unter welchem diese
Seitenwände der Nut zum Boden der Nut geneigt sind, zweckmäßig derselbe Winkel,
welcher auch zwischen den Wellen A und I? bzw. den Schraubenzähnen der Räder auf
diesen Wellen gebildet wird, d. h. der Winkel ist to'.
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Zur Herrichtung dieser Maschine für den Betrieb wird das grob vorbereitete
Zahnrad O auf die Welle : I aufgesetzt und das @@'erkzeug auf die Welle B. Das Werkzeug
wird in der Achsrichtung so verstellt, daß die Nut PI sich zu beiden Seiten des
theoretischen Kontaktpunktes zwischen den Zähnen der beiden Räder befindet. Dann
wird der senkrecht bewegliche Schlitten I nach abwärts verstellt, urn das Arbeitsstückrad
Q unter einem bestimmten Druck gegen das Werkzeugzahnrad P anzupressen. Dieser Druck
wird abgelesen oder sonstwie bestimmt. und dann %vird der Schlitten wieder hochgehoben,
und nun werden die Teile so verschoben, daß der Schlitten bei seiner nächsten Senkung
nunmehr mit der Kante des Schneidewerkzeug in Druckberührung gerät. jetzt läßt man
den Motor C anlaufen. und es werden nunmehr die beiden Zahnräder P und <> in
Eingriff miteinander :ich aufeinander abwälzen. während gleichzeitig eine langsame
Bewegung in der Achsrichtung dein _@rbeitsstiick Q übermittelt wird. Infolge dieser
gegenseitigen Alwälzung und gleichzeitig stattfindenden Axialverschiebung werden
die Zähne des Zahnrades Q durch die eine Kante der Nut P1 des anderen Zahnrades
nachgearbeitet, da diese Kante in das Material des Arbeitsstückes einbeißt.
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Es läßt sich das vielleicht am besten an Hand der Abb. 13 erklären.
In dieser Abhildung bedeutet a-a. die ursprüngliche, gekrümmte Oberfläche eines
Zahnes in dem Werkstück l?, d. h. einer Oberfläche, die eine fle arbeitung erfahren
soll. Der Bogen b-lr stellt die ursprüngliche gekrümmte Fläche des
Zahnes
in dem Werkzeugrad P dar. Diese Bögen überlaufen oder durchschneiden sich. Die Nut
F1 in dem Werkzeugrad P erstreckt sich nach beiden Seiten der. Mitte dieser Überlappungsstelle
hin. Wenn nun angenommen wird, daß die beiden Räder O und P nach Berührung miteinander
gegeneinander hingedreht werden, so wird dadurch die Wirkung erreicht, daß die Oberfläche
jedes Rades abgeflacht wird, und zwar je auf jeder Seite der Mitte. der Nut.
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Die Abflachung würde sich .also entsprechend den geraden Linien c-c
bzw. ci-ci ergeben. In jenem Mittelteil des Arbeitsstückes 0, der sich gerade in
Gegenüberstellung zur Nut P1 befindet, wird jedoch die Oberfläche nach außen ragen,
so daß sie in die Bogenlinie a-a zu liegen kommt. Werden nun die Teile P und O mit
Bezug aufeinander in Richtung der Pfeile bewegt, so beißt die scharfe Kante d auf
einer Seite der Nut P1 in das Arbeitsstück ein und nimmt einen Span e ab von jenem
Teil, der sich, in die Nut hinein erstreckt, um schließlich eine Fläche herzustellen,
die die Form nach dl-d' annimmt. In dem Schaubild nach Abb: i3 sind natürlich diese
Verhältnisse stark übertrieben dargestellt: Es handelt sich um weniger als i`ioo
mm oder uni nicht viel größere wegzunehmende Stellen.
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Sollte das Arbeitsstück in seiner allgemeinen Ausbildung fehlerhaft
sein, beispielsweise etwas exzentrisch sein, so wird ein erhöhter Druck von seiten
des Werkzeugs auf das Arbeitsstücke an jenen Stellen des letzteren ausgeübt, die
den längeren Halbmesser haben, und es wird also entsprechend dieser-Erhöhung des
Druckes auch ein größerer Span von den Stellen mit. größerem Krümmungshalbmesser
abgenommen, um die Exzentrizität zu beseitigen. Ähnlich auch, wenn sich Buckel oder
andere Unebenheiten in der Zahngestalt selbst vorfinden. Es wird auch hierdurch
die Erhebungen der Druck zwischen Werkzeug und Arbeitsstück größer werden und dadurch
die Spantiefe ebenfalls vergrößert werden. Wenn man also das Werkstück und das Werkzeug
abwechselnd nach entgegengesetzten Richtungen in Umdrehung bringt, während sie sich
in Eingriff miteinander befinden, so wird jeder Zahn auf beiden Seiten bearbeitet
werden und Ungleichheiten in der Form werden ausgeglichen.
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Das ,Werkzeug kann je nach der Arbeit, die vorzunehmen ist, verschiedene
Ausbildung haben. Wird beispielsweise gewünscht, die Urnrißlinie der Zähne zu verbessern,
so kann man eine derartige Verbesserung vornehmen, indem man die Breite der Nut
verändert, je nachdem die zu beseitigenden Fehler größer oder weniger groß sind.
Einige dieser Formen des Werkzeugs sind in den Abb. 6 bis i i dargestellt. Bei allen
diesen verschiedenen Ausführungsformen haben die Zähne des Werkzeugrades Nuten.
Der Winkel der Seitenwände dieser Nuten ist nun in den verschiedenen Ausführungsformen
verschieden gewählt, und während nach Abb. 6 bis 8 die Nut sich gegen den äußeren
Umfang hin verbreitert, ist in den Ausführungsformen nach Abb. g bis i i die Nut
am Boden verschieden breit gehalten, während der Schlitz am oberen -Ende gleich
oder ebenfalls verschieden sein mag.
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Abb. 1q. zeigt einen Zahn einer anderen Ausführungsform eines Werkzeuges.
Bei diesem Zahn ist die Nut P° an der Flanke des Zahnes angeordnet, und zwar erstreckt
sich die Nut unter einem Winkel- zur Drehungsebene des Zahnrades, dessen Zähne selbst
wieder schraubenförmig ausgebildet sein können. Diese Anordnung führt zur Aufrechterhaltung
von Drücken von sehen des Werkzeugs auf das Arbeitsstück, wobei diese Drücke zu
beiden Seiten der theoretischen Druckpunktstelle gleichförmig entfernt sind. Es
entsteht dadurch eine gleichförmige Eindringtiefe der Schneidekante unter die Oberfläche
des Arbeitsstückes.
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Eine weitere Ausführungsform eines solchen -IATerkzeugzahnrades ist
in Abb. 12 gezeigt. Anstatt das Werkzeugrad aus einem einzigen Stück herzustellen
und an Stelle eines Zahnkranzes mit in der Umfangsrichtung verlaufenden Nuten besteht
das Werkzeugzahnrad nach Abb. i2 aus einer Anzahl von gezähnten Scheiben, die in
der Achsrichtung dicht nebeneinander angereiht sind. Die beiden Endscheiben R, R1
haben Zähne des gleichen Umfangs und des gleichen Schraubenwirj@els. Neben diesen
Endscheiben befinden sich zwei andere dünnere Scheiben R', R3, die ebenfalls je
die gleiche Zahngestalt, jedoch nicht genau den bleichen Neigungswinkel der Zähne
zur Achse des Zahnes haben. Zwischen diesen beiden dünneren Scheiben befindet sich
eine glatte dünne Abstandsscheibe R4. Bei der Aneinanderreihung solcher gezahnter
Scheiben entsteht auf diese Weise ein Werkzeugrad mit Schneidekanten zwischen den
Stoßflächen der Scheiben R=, R3, die auf beiden Seiten des Zahnes aneinander v orbeiragen.
Die Kante der Scheibe R= auf der einen Seite bildet also die Schneidekante, und
auch die Kante der Scheibe R3 auf der anderen Seite des Zahnes bildet die Schneidekante.
Diese Kanten haben nun genau den Umfang der Zähne in den Scheiben R, R1 und liegen
in der Verlängerung der Oberfläche dieser Zähne. Da jedoch ein Unterschied in der
Winkelverlegung der Zähne vorhanden ist, so entstehen Nuten auf entgegengesetzten
Seiten
der Schneidel,-anten. Die Zähne können über die Verlängerung
der Oberfläche hinaus gesetzt werden, und dann wird eine größer= Schnittiefe erreicht.
Auch können natürlich die Zähne mit einem gewissen Abstand unter die Verlängerung
der Oberfläche gesetzt werden, und es wird dann auch eine-Schneidewirkung erreicht,
die jedoch etwas verringert ist. Ein Vorteil der Ausführungsform nach Abb. 12 ist,
daß die für die Einführung der eigentlichen Schneidekante dienenden Scheiben R und
R' aus einem Metall hergestellt werden können, das verschieden ist von dem Metall
der Schneidescheiben mit den Zähnen R= und R3. So Izönneli beispielsweise die äußeren
oder Einführungsscheiben R, R' aus Gußeisen mit einem anderen dem Druck widerstehenden
:Metall erzeugt werden, und die dünneren Scheiben R= und R' bestellen ans Werkzeugstahl.
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Abb. i j zeigt eine weitere Ausführungsform, Dieses Werkzeug besteht
aus Scheiben .5', S=, S3, S', alle mit ähnlichen Zähnen besetzt. Uni nun itil einer
solchen Zusamineilstellung Schneidekanters hervorzurufen, ist die Flanke des Zahnes
neben der leitelideii Kante der nächsten Scheibe etwas zurückgestellt öder sonstwie
geschwächt, wie bei 7" auf der einen Seite des Zahnes und bei T= auf der anderen
Seite des Zahnes angedeutet. Es entstehen demnach mehrere scharfe Schneidekanten
T3 an jeder Scheibe. Die Seiten der Zähne in jeder Scheibe sind auch teilweise weggenoininen,
und es verbleiben dann die vollen Stellen neben diesen abgenommenen, wie bei T4
angedeutet; diese vollen Stellen dienen zur Führung des dartut in Eingriff befindlichen
Arbeitsstückes. Mali sieht auch, claß jede Schileidelmrlte T3 sich zwischen zwei
Führungsseiten TI befindet.
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Es wurde oben erwähnt, daß der Kontaktdruck zwischen Werkzeug und
Arbeitsstück durch Anpressung des einen gegen das andere leervorgerufen würde. Man
kann jedoch auch diesen Berührungsdruck erzielen oder den gleichen Erfolg erreichen,
wenn man das Arbeitsstück belastet oder der Drehung des Arbeitsstückes ehren Widerstand
entgegensetz~. Dabei wird angeilominen, daß das Arbeitsstiick von dein Werkzeug
in Drehung versetzt wird. Diese Abänderung des Verfahrens würde Fehler- in der Zahnforen
und ins Schraubenwinkel der Zähne richtigstellen, jedoch ist die Andrängung der
beiden Räder gegeneinander besser geeignet, Fehler im Arbeitsstück, die sich auf
Teilung und Exzentrizität beziehen, richti:gzustellen, und a.ußerdein beseitigt
das Verfahren der Gegeneinanderdrängung und gegenseitigen Abwä lzung auch Fehler,
die mit dein Schraubenwinkel der Zähne und der Zahnform zu tun haben. Die verschiedenen
hier dargestellten Ausführtnigsforinen dieser Werkzeuge haben die Anordnung der
Schneidekanten mit Bezug auf die Kanten der: zu bearbeitenden Zähne gemeinsam. Dabei
ist jedoch das Verfahren der I@earbeitung dieser Zähne gänzlich verschieden von
den früheren Verfahren zur Fertigat-lltnig grob vorbearbeiteter Zahnräder.
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Gegenüber den bekannten Verfahren wird nach dem vorliegenden Verfahren
das Arl)eitsstiiclc durch ein drehendes Werkzeug, da.s eine Selineidekante hat,
fertiggestellt. Diese: Kennzeichen ist allen Ausführungsformen genleinsain. Ferner
ist allen Ausführungsformen gemeinsam, daß eine Zahnradübersetzung zwischen dem
Z@'erhzeug und dem Werkstück nicht vorhanden ist. In dein Verfahren ist die Drehung
des Arbeitsstückes mit Bezug auf das Werkzeug nur von dem Zahneingriff der beiden
Teile abhängig. Die Genauigkeit der- Arbeit wird ausschließlich durch die Genauigkeit
des Werkzeugs bestimmt, ins Gegen-.
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satt zti den bekanntere Zalinbearbeitttngswerlczeugen. in welchen
die richtige Einstellurig der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs uii 1 des Arbeitsstückes
von aussclilaggebendei-Bedeutung sind.
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Ferner zeichnet :ich die Erfindung dadurch aus. daß in dein Werkzeug
jene Teile, die gerade in Wirkung stehen, stets zwischen zwei Führungsflächen gelegen
sind. Das Werkzeug dient demnach nicht nur als ein Schneidewerkzeug, sondern auch
als Führtirigsniittel, um die äußerste Genauigkeit des Schnittes zu gewährleisten.
Diese Wirkung gellt- besonders aus Abb. r8 hervor: es ist dort ein Schnitt durch
die Teilkreisebene eines Zahnes des zu bearbeitenden Rades und eines Zahnsatzes
des Werlczetigzahnrades dar-#lestellt. Es ist anzunehmen, daß das zu bearbeitende
Rad n sich oberhalb des Bearleeittuigs7alinrades P befindet. Die Aclesen der beiden
Räder liegen wieder in einem Winkel zueinander in den Grenzen zwischen d= und 3o=.
Die Nut P°- in dem Werkzeugrad teilt jeden Zahn in zwei Teile, so daß in dein Zahnpaar
die Teile P3, P'' zu eineng Zahn, P5, 1' zum nächstgelegenen Zahn gehören.
Der Zahn n' des zu bearbeitenden Rades befindet sich gerade in der Lücke dieses
Zahnpaares. Wenn nun dieser Zahn n' in Richtung des . Pfeiles (T' bewegt wird, so
wird die Kante X' zur Schneidekante. Es ist dies die Kante'an der Ecke des Zahnteiles
P', die nach der -mit 1'= hin gekehrt ist. Der Winkel an dieser Ecke ist kleiner
als c)o°. Während 111111 diese Schneidewirkung an dieser Ecke <I' stattfindet,
liegt der zu bearbeitende Zahn an den Flächen 1", Y=, I'3 und I'4 an, so dala demnach
während der Bearbeitung durch die Schneidekante der zu bearbeitende Zahn ganz
genau
geführt ist und die richtige Lage mit Bezug auf die Schneidekante einnimmt. Bewegt
sich der Zahn Q1 aber in eines: Richtung entgegengesetzt der Pfeilrichtung TU',
so wird die diagonal gegenüberliegende Kante 3= zur Schneidekante. Aber selbst während
sich der Zahn in einer dem Pfeil UI entgegengesetzten Richtung verschiebt, wird
er bei der Arbeit in den Führungsflächen Y1, Y", Y3, Y4 gehalten.
Die Schneidewirkung ist also nach dein vorliegenden Verfahren eine äußerst genaue,
da der zu bearbeitende Zahn auf entgegengesetzten Seiten der Schneidekante durch
die Führungsflächen Y1, Y`, Y3 undY4 gehalten wird.
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Es sei ferner bemerkt, daß die Genauigkeit der Schneidewirkung auf
die zahlreichen, beständig sich ändernden Kontaktpunkte jede zu schneidenden Zahnes
mit den Zähnen des Werkzeugzahnrades zurückzuführen ist. Die Teilung des Arbeitsstückes
wird demnach infolge der Bearbeitung durch dieses Werkzeug genauer als die Teilung
des Werkzeugs selbst. Infolge der zahlreichen Berührungspunkte oder der Eingriffsstellen,
an welchen das drehende Werkzeug mit verschiedenen Punkten an der Seite des zu bearbeitenden
Zahnes und an den Seiten aller Zähne in Eingriff kommt, werden auch die Exzentrizität
und die Gestalt des Zahnes in dem zu erzeugenden Arbeitsstuck verbessert. Schließlich
hilft auch dieses Werkzeug beträchtlich dazu, die Winkelstellung des Zahnes an dem
Arbeitsstück r ichtigzustel:len bzw. durch ,die Bearbeitung dem Zahn die richtige
Winkellage zu erteilen.
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Wie oben erwähnt, ist es zweckmäßig, zwischen der Achse des Arbeitsstückes
und der Achse des drehenden Werkzeugs einen Winkel zu belassen, dessen Grenzen zwischen
3° und 30° liegen. Selbst bei Annahme eines verhältnismäßig kleinen Winkels zwischen
' den Achsen des Werkzeugs und des Arbeitsstücks , beispielsweise bei ein.ern Winkel
von nur io°, wird eine freie Schnittwirkung auch bei geringem Druck leervorgerufen,
und das Werkzeug dient dabei gleichzeitig zur Führung des Arbeitsstücks und zur
Abstützung desselben an dem dein Arbeitspunkt anliegenden oder gegenüberliegenden
Punkt. Wird der Winkel wesentlich über 3o° hinaus vergrößert, o Wird dadurch der
Eingriff des Werkzeugs .auf das Arbeitsstuck etwas verringert, und die Führung ist
nun nicht mehr imstande, die äußerste Genauigkeit bei der Schneidung der Zähne aufrechtzuerhalten.