DE9007184U1 - Vorrichtung zum spanlosen oder spanenden Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von Zahnrädern - Google Patents

Description

2503 Lfl/Wo OOO.OO.36

Vorrichtung zum spanlosen oder spanenden Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanlosen oder spanenden Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Damit geht die Erfindung aus von einem Stand der Technik, wie er z.B. durch das DE-Gbm 8307877 bekannt ist. Dabei werden mit bekannten zahnradartigen Werkzeugen, die beiderseits eines mit dem Werkstück-Zahnrad kämmenden Führungsrades angeordnet sind, die Stirnkanten an den Zahnflanken und im Bereich des Zahngrundes einschließlich der dazwischenliegenden Übergänge entgratet oder gebrochen und dabei die vom Verzahnen in diesen Bereichen evtl. vorhandenen überstehenden Grate entfernt. Ein bei dieser Bearbeitung entstehender Sekundärgrat an den Stirnseiten des Zahnrades wird mit an diesen Stirnseiten anliegenen Schneidscheiben entfernt. Mit diesen Schneidscheiben ist aber das Entfernen des Sekundärgrates nur bei solchen Werkstücken möglich, bei denen die Stirnflächen der Zähne senkrecht zur Werkstückachse liegen.

In der Praxis kommt es aber häufig vor, daß Zahnräder entgratet werden müssen, bei denen die Stirnflächen der Zähne schräg zur Werkstückachse liegen. Für solche Werkstücke müssen, damit die Stellung der Schneidkanten der Neigung der Stirnfläche entspricht, abhängig vom Neigungswinkel der Stirnfläche, eigene Entgratwerkzeuge angefertigt werden, die den bekannten Drehstählen ähnlich sind. Um ein solches Entgratwerkzeug universeller einsetzen zu können, ist auch schon vorgeschlagen worden, einen Schneidenhalter in einem dreh- und winkeleinstellbaren Kugelgelenk anzuordnen (DE-Gbm 8l 3k 5kk).

Diese Werkzeuge sind jedoch nicht geeignet, wenn der Sekundärgrat an hochbelasteten Zahnrädern entfernt werden soll: durch die an den Schneidkanten vorbei bewegten Zahnlücken ergeben sich ständig ändernde Schnittbedingungen, im Extremfall unterbrochene Schnitte, was zu einer Riefenbildung und zu Rattermarken an den Stirnflächen der Zähne und in Folge davon zu (Härte-)Rissen und Ausbrüchen im Betrieb führt. Dazu kommt, daß die Schneiden bei schrägen Stirnflächen nicht radial zur Werkstückachse gerichtet sind, sondern in Umfangsrichtung schräg auf einer durch die schrägen Stirnflächen definierten Kegelmantelfläche, was wirklich exakt nur unter unverhältnismäßig großem Herstellaufwand (die Schneide muß ja konkav sein, um sich an die Kegelmantelfläche anzuschmiegen) möglich ist.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, daß die Schneiden des Sekundärentgratwerkzeugs exakt an eine evtl. vorhandene Schräge der Zahn-Stirnflächen angepaßt werden können und daß eine einwandfreie Oberfläche am Werkstück erzeugt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Aufnahme der Sekundärentgratstähle in koaxial zur Werkstückachse angeordneten, nicht drehbaren Werkzeugträgern ermöglicht ein einfaches Schleifen der Schneiden, z. B. mit einer Schleifscheibe, die eine der erwähnten Kegelmantelfläche entsprechende Form hat. Die kardanische Beweglichkeit der Werkzeugträger stellt, in Verbindung mit ihrer Anfederung, ein ständiges Anliegen der Schneiden am Werkstück sicher.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt. Anspruch 2 gibt eine einfache Ausführung für die Werkstückaufnahme an, Anspruch 3 eine darauf abgestimmte Anordnung der Werkzeugträger und Anspruch 4 eine ebenfalls darauf abgestimmte Anordnung zum Abstreifen der entgrateten Werkstücke. Für die kardanische Einstellung des Werkzeugträgers ist die Ausgestaltung nach Anspruch 5 sinnvoll, insbesondere in Verbindung mit den Ansprüchen 6 und/oder 7. Wenngleich schon mit einem Sekundärentgratstahl pro Werkzeugträger gute Arbeitsergebnisse erreichbar sind, können diese nach Anspruch 8 noch verbessert werden, auch das Schleifen der Schneiden ist damit einfacher. Auf das Arbeitsergebnis wirken sich auch die Ansprüche 9 und 10 vorteilhaft aus.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in 3 Figuren dargestellt ist. Dabei zeigen

- Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße

Vorrichtung

- Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie II - II,

und

- Figur 3 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 1, aber in einer

anderen Ebene und unter Weglassung von aus Fig. 1 bereits ersichtlichen Details.

Zum Entgraten der stirnseitigen Zahnkanten eines Zahnrades (Werkstück W) ist ein bekanntes und deshalb nur schematisch dargestelltes Entgratwerkzeug 1 vorgesehen, das aus zwei die Zahnkanten spanlos oder spanend bearbeitenden, zahnradartigen Werkzeugen 31, 32 und einem dazwischen angeordneten Führungsrad 33 besteht. Das Entgratwerkzeug 1 wird mit nicht dargestellten Mitteln drehend angetrieben und treibt seinerseits über das Führungsrad 33 das mit diesem im Zahneingriff stehende Werkstück W. In der Zeichnung ist dieses ein Zahnrad für ein Schaltgetriebe mit einer Boh-

rung 34, in der es in einer nicht gezeigten Bearbeitungsmaschine aufgenommen ist, und zwar zwischen zwei Reitstöcken 12, 22 mit nicht drehbaren, aber in bekannter Weise axial verschiebbaren Pinolen 13, 23 oder dergleichen. Dazu ist die eine Pinole 13 mit einem Halter 14 bestückt, auf die ein frei drehbarer, der Werkstück-Bohrung 34 angepaßter Adapter 15 aufgesetzt ist, der das Werkstück W trägt. Die andere Pinole 23 ist mit einem Halter 24 bestückt, in dem frei drehbar ein Zapfen 4 mit einem Adapter 25 gelagert ist, der unter Einwirkung einer Feder 7 und/oder einer die Pinole 23 verschiebenden Einrichtung das Werkstück W in axiale Richtung festlegt.

Auf jeden Halter 14, 24 ist ein ringförmiger Werkzeugträger 16, 26 aufgesetzt und mit je einem Stift 7 gegen Verdrehen gesichert. Die Werkzeugträger 16, 26 sind über eine umlaufende Kante 17 in der Art eines Schneidenlagers oder über einen umlaufenden Wulst 27 so auf der Haltern 14, 24 zentriert, daß sie sich innerhalb gewisser Grenzen kardanisch und unter der Einwirkung von Federn 8 auch axial bewegen können, wobei die Stifte 7 diese Bewegung nicht behindern.

In die Werkzeugträger 16, 26 sind Sekundärentgratstähle 10, 20 eingesetzt und geklemmt, die mit ihren Schneiden 19, 29 an den schrägen, d. h. zur Rotationsebene des Werkstücks W geneigten Zahn-Stirnflächen 35, 36 anliegen. Die Schneiden sind dabei um einen Winkel Qi gegenüber einer Radialen R schräg gestellt, um immer Kontakt mit dem Werkstück W zu haben und keinen durch die Zahnlücken möglichen unterbrochenen Schnitt zu haben. Diese Schrägstellung bedingt leicht konkave Schneiden 19, 29, damit sie ganz auf der die Zahn-Stirnflächen einhüllenden Kegelmantelfläche anliegen. Die Richtung der Spanabnahme verläuft dabei von einem radial äußeren Punkt zu einem radial inneren Punkt, um den zu beseitigenden Sekundärgrat mit Sicherheit vom Zahn weg und gegebenenfalls zu einer Planfläche Pl, P2 zu bringen, wo er wie nachstehend angegeben wird - noch völlig beseitigt werden kann.

In den Werkzeugträgern 16, 26 sind außer den Sekundärentgratstählen 10, 20 noch sog. Stützschneiden 11, 21 angeordnet, die unter der Einwirkung von Druckfedern 6 an den Planflächen Pl, P2 des Werkzeugs W anliegen und dabei eine Doppelfunktion ausüben. Sie dienen einerseits zur Anpassung der Einstellung der Werkzeugträger 16, 26 an einen am Werkstück W evtl. vorhandenen Tau- &idiagr;

melschlag, um die Sekundärentgratstähle 10, 20 bzw. ihre Schneiden 19, 29 stets in der richtigen Stellung zu den Zahnstirnflächen 35, 36 zu haben, und andererseits um evtl. noch vorhandene Reste der Sekundärgrate von den Planflächen Pl, P2 zu beseitigen bzw. um an den Planflächen Pl, P2 eine Verbesserung der Oberflächen- ,

struktur zu erzielen. Um diesen Anforderungen gerecht '

zu werden, haben sie einen Freiwinkel von nur 0°, d. h., daß sie mehr glättend als schneidend wirken. Ähnlich

den Schneiden 19, 29 sind auch sie gegenüber einer Radialen R¹ schräg gestellt, und zwar um einen Winkel &bgr; und so, daß auch hier die Spanabnahme von einem radial äußeren Punkt zu einem radial inneren Punkt verläuft. Wegen der erforderlichen Federung kann die Stellung der Stützschneiden 11, 21 nicht wie bei den Sekundärentgratstählen 10, 20 durch Klemmung sichergestellt werden, sondern erfolgt durch Anliegen an einer entsprechenden Fläche von Anschlägen 9, die den Federweg begrenzen.

Die Wirkung der beschriebenen Einrichtung ist folgende. Das Werkstück W befindet sich in der Bearbeitungsposition und ist vom Adapter 15 aufgenommen. Die Pinole mit dem Adapter 25 wird bis zur Anlage der Schneiden 19, 29 an den Zahnstirnflächen 35, 36 an das Werkzeug W herangeführt und das Werkstück W axial gesichert, indem es vom Adapter 25 gegen einen Bund am Adapter 15 gedrückt wird. Breitentoleranzen des Werkstücks W werden von der Feder 5 ausgeglichen bzw. von den Federn 8, die eine Fortsetzung der Pinolenbewegung auch bei bereits anliegenden Schneiden 19, 29 in gewissem Maß zulassen. Schon vorher sind die Stützschneiden 11, 21 an den Planflächen Pl, P2 zur Anlage gekommen, wo sie gegen die Kraft der Druckfeder 6 bei noch nicht beendeter Pinolenbewegung zurückweichen können und wo sie über ihre Führung im Werkzeugträger 16, 26 diesen um die Kante 17 bzw. den Wulst 27 so einstellen können, daß er bzw. die Schneiden 19, 29 einen evtl. am Werkstück W vorhandenen Taumelfehler oder eine Schiefstellung des Werkstücks ausgleichen kann bzw. können. Dazu sind vorteilhafterweise je drei Stützschneiden 11, 21 auf jeder Seite vorgesehen.

Damit das Werkstück W nach dem Entgratvorgang problemlos vom Adapter 15 oder auch von dem mit einer nur kurzen Zentrierung versehenen Adapter 25 abgezogen werden kann, sind an den Reitstöcken 12, 22 parallel zur Werkstückachse 3 feststehende Stangen 18, 28 angebracht, die mit einem freien Ende die Werkstückträger 16, 26 mit radialem Spiel durchdringen und bis auf einen geringen axialen Abstand an das Werkstück heranreichen. Beim Zurückziehen der Pinolen 13, 23 kommt das Werkstück W an einer Stange zur Anlage und wird von ihr vom Adapter abgestreift.

Die Vorrichtung ist unter Weglassen eines Werkzeugträgers 16, 26 mitsamt seinem Sekundärentgratstählen 10, 20 und Stützschneiden 11, 21 auch bei solchen Werkstücken anwendbar, wo nur auf einer Seite ein Entgraten bzw. Kantenbrechen mit Sekundärgratentfernen durchgeführt werden kann oder soll. Bei Werkstücken mit nicht schrägliegenden Zahn-Stirnflächen können die Sekundärentgratstähle 10, 20 auch parallel zur Werkzeugachse 3 gerichtet sein. Es hat sich gezeigt, daß mit je drei Sekundärentgratstählen auf jeder Seite des Werkstückes sehr gute Bearbeitungsergebnisse erzielt werden, es können aber auch mehr oder weniger sein,

doch wird das Schleifen der der oben erwähnten Kegelmantelfläche angepaßten konkaven Schneiden 19, 29 insbes. bei nur einem Sekundärentgratstahl pro Werkzeugträger erschwert.

Claims (1)

1. ANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zum spanlosen oder spanenden Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern (Werkstücke),

   - mit mindestens einem mit dem drehbar aufgenommenen Werkstücke kämmenden, die Zahnkanten bearbeitenden, zahnradartigen Werkzeug

   - mit einem mit dem Werkstück kämmenden und dieses antreibenden Führungsrad, und

   - mit mindestens einem an einer Stirnseite des Werkstücks wirksamen, eine Schneide aufweisenden Werkzeug zum Entfernen der Sekundärgrate (Sekundärentgratstahl),

   dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sekundärentgratstahl (10, 20) in einem koaxial mit der Werkstückachse (3) in die Werkstückaufnahme (2) integrierten, nicht drehbaren, aber kardanisch beweglichen und axial federnd gegen das Werkstück (W) anstellbaren Werkzeugträger (16, 26) aufgenommen ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Werkstückaufnahme (2) zwei in der Art von Reitstock-Pinolen axial verschiebbare, nicht drehbare Halter (14, 24) vorgesehen sind, von denen der eine (14) einen zum tragenden Aufnehmen des Werkstücks (W) ausgebildeten, drehbar gelagerten ersten Adapter (15) und der andere (24) einen zum axialen Halten des Werkstücks (W) ausgebildeten, drehbar gelagerten und axial federnden zweiten Adapter (25) aufweist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einem Halter (14, 24) ein Werkzeugträger (16, 26) mit mindestens einem Sekundärentgratstahl (10, 20) angeordnet ist, wobei die Zentrierung des Werkzeugträgers (16, 26) über eine(n) die kardanische Beweglichkeit ermöglichende(n) ringförmige(n) Kante (17) oder Wulst (27) erfolgt.

   4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine feststehende, mit einem freien Ende eine Bohrung des Werkzeugträgers (16, 26) durchdringende, die kardanische Bewegungsmöglichkeit nicht behindernde Stange (18, 28), deren stirnseitiges Ende bis nahe an das Werkstück (W) reicht, als Werkstück-Abstreifer.

   5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem mindestens einen Sekundärentgratstahl (10, 20), dessen Schneide das Werkstück (W) im Bereich der Zahnstirnflächen bearbeitet, noch zusätzliche Stützschneiden (11, 21) im Werkzeugträger bzw. in den Werkzeugträgern (16, 26) vorhanden sind, die unter der Einwirkung einer Federkraft (Druckfeder 6) an einer Planfläche (Pl, P2) des Werkstücks (W) anliegen.

   6. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß

   an jeweils einem Halter (14, 24) 3 Stützschneiden (11, 21) vorgesehen sind.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschneiden (11, 21) einen Freiwinkel = 0° haben.

   8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Werkzeugträger bzw. in den Werkzeugträgern (16, 26) jeweils 3 Sekundärentgratstähle (10, 20) vorgesehen sind.

   Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, für Werkstücke mit schräger bzw. schrägen Zahnstirnfläche(&eegr;), dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide des Sekundärentgratstahles bzw. die Schneiden der Sekundärentgratstähle (10, 20) auf einer durch die Schräge der Zahnstirnflächen definierten Kegelmantelfläche liegen.

   10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide(n) des Sekundärentgratstahles bwz. der -stähle (10, 20) und die Stützschneiden (11, 21) jeweils unter einem Winkel (ty, &bgr;) zu einer von der Werkstückachse (3) ausgehenden Radialen (R) angeordnet sind, derart, daß eine Spanabnahme immer von einem radial äußeren zu einem radial inneren Punkt verläuft.