EP0815984A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Feinbearbeitung der Zahnflanken eines Zahnrades auf einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung für die Feinbearbeitung der Zahnflanken eines Zahnrades auf einer Werkzeugmaschine Download PDF

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EP0815984A1
EP0815984A1 EP97110002A EP97110002A EP0815984A1 EP 0815984 A1 EP0815984 A1 EP 0815984A1 EP 97110002 A EP97110002 A EP 97110002A EP 97110002 A EP97110002 A EP 97110002A EP 0815984 A1 EP0815984 A1 EP 0815984A1
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EP
European Patent Office
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gear
machining
machining tool
tool
machined
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Withdrawn
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EP97110002A
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English (en)
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Inventor
Martin Kapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kapp & Co Kg Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Kapp & Co Kg Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
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Classifications

    • 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
    • B21H5/022—Finishing gear teeth with cylindrical outline, e.g. burnishing

Definitions

  • the invention relates to a method for finishing the Tooth flanks of a gearwheel on a machine tool in which a essentially rotationally symmetrical machining tool with the Tooth flanks of the gear to be machined is engaged, the machining tool around its during machining Axis of rotation and the gear rotates about its axis of rotation.
  • the invention relates to a device for performing of the procedure.
  • gear mills When hard machining gears, gear mills and are often hardened gears by grinding with the exact Provide tooth flank profile contour (involute). Sometimes that will Grinding is followed by a honing process, after grinding to minimize remaining gearing errors.
  • Gear honing is particularly popular in high volume production Gears are used because the honing process takes relatively little time is claimed. In this process it rotates machining gear around its axis of rotation. It combs with you Honing tool, which - in the case of external teeth to be machined - has the shape of an internally toothed ring. The honing tool rotates also around its axis of rotation. The internal toothing of the honing tool corresponds - taking into account the rotary movement between tools and workpiece - exactly the contour of the tooth flanks to be machined; the Gear geometry of the honing tool is so designed that it exactly the desired geometry of the tooth flanks to be machined generated.
  • the working surface of the honing tool is provided with abrasive particles.
  • An abrasion takes place by z. B. driven the tool and that Workpiece is subjected to a certain braking torque.
  • the invention is therefore based on the object to provide a fine machining method and a corresponding device for machining the tooth flanks of gear wheels, which provide a remedy here in order to achieve an improvement in the surfaces of the tooth flanks and thus a higher load share during operation of the gear wheels.
  • the achievement of the object by the invention is characterized in that it is provided in the method described in the introduction that the machining surfaces (6) of the machining tool (1) do not carry out any abrasive removal from the tooth flanks (3) to be machined.
  • the machining surfaces (6) of the machining tool (1) only smooth the surface of the tooth flanks (3) to be machined without chip removal from the surface of the tooth flanks (3) to be machined.
  • the invention is based on the knowledge that also by extensive abrasive processing the surface geometry is not arbitrary can be improved, however, by non-abrasive rolling contact as final hard machining improvements in the sense of task according to the invention can be achieved.
  • the axis of rotation (4) of the Machining tool (1) and the axis of rotation (5) of the gear (2) one Axis crossing angle between 0 ° and 20 °, preferably between 3 ° and 15 °. This ensures that even in the pitch circle, where otherwise no relative speed at an axis crossing angle of 0 ° the rolling flanks of tools and Workpiece would exist, such (at an axis crossing angle not equal to 0 °).
  • the processing tool (1) is driven and the gear wheel (2) is braked so that it is non-positive Contact between the machining surfaces (6) of the machining tool (1) and the tooth flanks (3) of the gear to be machined (2) is present.
  • the processing tool (1) is braked and the gear wheel (2) is driven, so that it is non-positive Contact between the machining surfaces (6) of the machining tool (1) and the tooth flanks (3) of the gear to be machined (2) is present.
  • This device is characterized in that the Machining surfaces (6) of the machining tool (1) are not abrasive are.
  • the axis of rotation (4) of the Machining tool (1) and the axis of rotation (5) of the gear (2) one Axis crossing angle between 0 ° and 20 °, preferably between 3 ° and 15 °.
  • machining surfaces (6) of the Machining tool (1) are hardened.
  • the processing surfaces (6) the machining tool (1) with hard metal or another low-wear material are coated.
  • Hard metals primarily, for example, on a diamond layer or thought of a layer of boron nitride.
  • the machining surfaces (6) of the machining tool are coated, in particular plasma-coated. For such a coating such materials come into question that have a very high hardness, if possible combined with high ductility.
  • the processing tool can advantageously essentially be in one piece and from a steel body, alternatively of course also a ceramic body.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment according to the invention is shown in the drawing.
  • the figure schematically shows an engaged one Machining tool located gear.
  • a gear wheel 2 in the form of an externally toothed spur gear is finally machined by means of an annular machining tool 1.
  • the gear wheel was subjected to hard fine machining after soft machining (hobbing) and hardening; the gear was first profile ground and then honed or machined by so-called coroning R.
  • the fine finishing process is carried out, for example, by a special high-performance machining using Coroning R.
  • This is a method developed by Kapp GmbH, Coburg, in which a steel ring coated with abrasive particles (the arrangement is similar to that in the figure) is in engagement with the workpiece.
  • both axes 4 and 5 usually close one Axis crossing angle up to 20 ° or even more, preferably between 3 ° and 15 °. This ensures that even in the pitch circle of the gear a relative speed between the machining surface 6 of the tool 1 and the tooth flanks 3 to be machined takes place. It can also be provided that the axis crossing angle is varied during processing within the stated limits.
  • Processing tool 1 and gear 2 are in the Connection to the final grinding / honing Processing in progress.
  • the tooth flanks 3 of the to be machined Gear 2 are in rolling engagement with the machining surfaces 6 of the Machining tool 1.
  • the machining tool 1 rotates during machining its axis of rotation 4 in the direction of rotation 7; accordingly it rotates Gear 2 about its axis of rotation 5 in the direction of rotation 8.
  • the processing surfaces 6 of the tool 1 are with hard metal or with coated with another hard, wear-resistant material. As Coating material comes alongside hard metals, for example Diamond or ceramic in question.
  • the provision of the processing areas 6 can be done, for example, by plasma coating.
  • the rotary movement of the tool 1 is via an 'electronic shaft' and that of the gear 2 coupled. That is, the relative rotation between Machining tool 1 and gear 2 correspond to the 'ideal' Correlation with faultless gearing.
  • the aim of the procedure according to the invention is that during the Machining the toothing of the gear 2 by the machining tool 1 - in the microscopic range - protruding tips that a deviation from the ideal involute shape of the tooth flank 3 represent, indented or also blasted off. This happens but not due to the abrasive effect of the machining tool 1 the tooth flank 3 of the workpiece 2 to be machined, but that the machining surfaces 6 of the tool 1 are reshaping Smooth the surface of the tooth flanks 3 to be machined.
  • protruding tips on the tooth flank of the gear pressed in and possibly also protruding (micro) ridges in the area of Tooth flank depressed.
  • the processing surfaces 6 are super hard Provide materials that are as tough as possible exhibit. Such materials are well known and need no further mention. It is particularly conceivable that the Processing areas 6 in a coating process, in particular in a plasma coating process, with CBN (cubic crystalline Boron nitride), provided with diamond or with nitrides of other elements will. On the other hand, of course, there are also hard metals like those in the machining are usually used as Coating material for the processing surfaces 6 also in Consideration.
  • CBN cylindrical crystalline Boron nitride
  • tool 1 When rolling the tool 1 with the workpiece 2, in particular with rolling coupling, tool 1 forms with its Machining surfaces 6 on the tooth flanks 3 of the gear 2 Counter profile that corresponds to the ideal tooth flank geometry.
  • the processing tool 1 must have a stable structure overall have, which is why it is advantageously provided that the tool 1 consists of a steel base body, which - with regard to the processing surfaces 6 - according to the involute target profile of the gear processed (ground).
  • the inventive method is an improvement in Tooth flank geometry 3 of the gear 2, that is, the surface of the Tread reached, so that the load share in later operation two meshing gears increased. It is possible by appropriate design of the processing surface 6 at the Procedure according to the invention also the tooth base of the toothing to collaborate on the gear 2, d. H. the area between two adjacent tooth flanks 3.
  • This advantage is both in the forced coupling of the rotary motion achieved by tool 1 and workpiece 2, as well as in the event that Tool or workpiece is driven and the other wheel is applied with a braking torque.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Feinbearbeitung der Zahnflanken (3) eines Zahnrades (2) auf einer Werkzeugmaschine, bei dem ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Bearbeitungswerkzeug (1) mit den Zahnflanken (3) des zu bearbeitenden Zahnrades (2) in Eingriff gebracht wird, wobei während der Bearbeitung das Bearbeitungswerkzeug (1) um seine Drehachse (4) und das Zahnrad (2) um seine Drehachse (5) rotiert. Die Erfindung besteht darin, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) keinen abrasiven Abtrag von den zu bearbeitenden Zahnflanken (3), sondern lediglich eine Glättung der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken (3) ohne Spanabtrag von der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken (3) vornehmen. Der Traganteil der Verzahnung wird dadurch erhöht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Feinbearbeitung der Zahnflanken eines Zahnrades auf einer Werkzeugmaschine, bei dem ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Bearbeitungswerzeug mit den Zahnflanken des zu bearbeitenden Zahnrades in Eingriff gebracht wird, wobei während der Bearbeitung das Bearbeitungswerkzeug um seine Drehachse und das Zahnrad um seine Drehachse rotiert.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Hartbearbeitung von Zahnrädern werden häufig wälzgefräste und gehärtete Zahnräder durch eine Schleifbearbeitung mit der exakten Zahnflankenprofilkontur (Evolvente) versehen. Manchmal wird dem Schleifen ein Honvorgang nachgeschaltet, um noch nach dem Schleifen verbliebene Verzahnungsfehler zu minimieren.
Zahnradhonen kommt insbesondere in der Großserienfertigung von Zahnrädern zum Einsatz, weil für den Honprozeß nur relativ wenig Zeit in Anspruch genommen wird. Bei diesem Prozeß rotiert das zu bearbeitende Zahnrad um seine Drehachse. Dabei kämmt es mit einem Honwerkzeug, das - im Falle einer zu bearbeitenden Außenverzahnung - die Form eines innenverzahnten Ringes hat. Das Honwerkzeug rotiert ebenfalls um seine Drehachse. Die Innenverzahnung des Honwerkzeugs entspricht - bei Berücksichtigung der Drehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück - genau der Kontur der zu bearbeitenden Zahnflanken; die Verzahnunsgeometrie des Honwerkzeugs ist also so ausgebildet, daß sie genau die gewünschte Geometrie der zu bearbeitenden Zahnflanken erzeugt.
Um Materialabtrag vom hartfeinzubearbeitenden Zahnrad zu erreichen, ist die Arbeitsfläche des Honwerkzeugs mit Abrasivpartikeln versehen. Ein Abtrag erfolgt, indem z. B. das Werkzeug angetrieben und das Werkstück mit einem gewissen Bremsmoment beaufschlagt wird. Alternativ kann vorgesehen werden, daß zwischen der Drehbewegung des Werkzeugs und derjenigen des Werkstücks eine Zwangskopplung vorliegt.
Es hat sich herausgestellt, daß auch einwandfrei geschliffene und gehonte Zahnräder im Betrieb unter Umständen kein optimales Laufverhalten an den Tag legen. Untersuchungen haben gezeigt, daß dies durch die Mikro-Oberflächenstruktur der Flanken des Zahnrades bedingt ist. Im mikroskopischen Bereich sind häufig auch nach dem Schleifen und Honen noch "Gebirge" auf den Zahnflanken vorhanden, also Abweichungen von der idealen (Evolventen-)Form. Hieraus ergibt sich, daß der Traganteil, also der Bereich, über den Kontakt zwischen den beiden in Eingriff stehenden Zahnrädern vorliegt, nicht maximal ist.
Weiterhin hat sich herausgestellt, daß manche dieser Unebenheiten ("Gebirgszüge") auch durch weitere Abrasivbearbeitung (Schleifen, Honen, Läppen) nicht abgebaut werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feinbearbeitungsverfahren und eine entsprechende Vorrichtung für die Bearbeitung der Zahnflanken von Zahnrädern zu schaffen, die hier Abhilfe schaffen, um eine Verbesserung der Oberflächen der Zahnflanken und damit einen höheren Traganteil im Betrieb der Zahnräder zu erreichen.
Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß beim eingangs beschriebenen Verfahren vorgesehen ist, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) keinen abrasiven Abtrag von den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) vornehmen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) lediglich eine Glättung der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken (3) ohne Spanabtrag von der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken (3) vornehmen.
Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß auch durch extensive Abrasivbearbeitung die Oberflächengeometrie nicht beliebig verbessert werden kann, daß jedoch durch nicht-abrasiven Wälzkontakt als abschließende Hartbearbeitung Verbesserungen im Sinne der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung erreicht werden können.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Drehachse (4) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und die Drehachse (5) des Zahnrads (2) einen Achskreuzungswinkel zwischen 0 ° und 20 °, vorzugsweise zwischen 3 ° und 15 °, einschließen. Dadurch wird erreicht, daß auch im Wälzkreis, wo ansonsten bei einem Achskreuzungswinkel von 0 ° keine Relativgeschwindigkeit der sich abwälzenden Flanken von Werkzeug und Werkstück vorliegen würde, eine solche (bei einem Achskreuzungswinkel ungleich 0 °) doch gegeben ist.
Weiterhin sind verschiedene Antriebskonzepte für das Verfahren angedacht:
Zunächst kann vorgesehen sein, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) angetrieben ist und das Zahnrad (2) gebremst ist, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
Alternativ dazu ist es möglich, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) gebremst ist und das Zahnrad (2) angetrieben ist, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
Schließlich ist auch denkbar, daß die Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (1) und die Drehbewegung des Zahnrads (2) einer Zwangskopplung unterliegen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist auf:
  • ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Bearbeitungswerkzeug (1) und
  • ein zu bearbeitendes Zahnrad (2),
wobei sich das Bearbeitungswerkzeug (1) um seine Drehachse (4) dreht und mit dem zu bearbeitenden Zahnrad (2), das sich um seine Drehachse (5) dreht, in Eingriff steht.
Diese Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) nicht abrasiv sind.
Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, daß die Drehachse (4) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und die Drehachse (5) des Zahnrads (2) einen Achskreuzungswinkel zwischen 0 ° und 20 °, vorzugsweise zwischen 3 ° und 15 °, einschließen.
Wesentlich für eine lange Standzeit des Werkzeugs und eine effiziente Bearbeitung des Werkstücks ist, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) gehärtet sind.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) mit Hartmetall oder einem anderen verschleißarmen Material beschichtet sind. Hierbei ist - neben Hartmetallen - in erster Linie beispielsweise an eine Diamantschicht oder an eine Schicht Bornitrid gedacht. Schließlich ist es auch möglich, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs beschichtet, insbesondere plasmabeschichtet, sind. Für eine solche Beschichtung kommen solche Materialien in Frage, die eine sehr hohe Härte, möglichst kombiniert mit einer hohen Duktilität, aufweisen.
Für die Realisierung der unterschiedlichen Antriebskonzepte ist zunächst angedacht, daß Mittel vorgesehen sind, um das Bearbeitungswerkzeug (1) anzutreiben, und Mittel, um das Zahnrad (2) zu bremsen, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
Alternativ dazu ist es auch möglich, daß Mittel vorgesehen sind, um das Bearbeitungswerkzeug (1) zu bremsen, und Mittel, um das Zahnrad (2) anzutreiben, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
Schließlich ist vorgesehen, daß Mittel vorgesehen sind, um eine Zwangskopplung der Drehbewegungen von Bearbeitungswerkzeug (1) und Zahnrad (2) herzustellen.
Das Bearbeitungswerkzeug kann vorteilhafterweise im wesentlichen einstückig sein und aus einem Stahlkörper, alternativ natürlich auch aus einem keramischen Grundkörper, bestehen.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Figur zeigt schematisch ein sich im Eingriff mit einem Bearbeitungswerkzeug befindliches Zahnrad.
Gezeigt ist der Fall, daß ein Zahnrad 2 in Form eines außenverzahnten Stirnrades mittels eines ringförmigen Bearbeitungswerkzeugs 1 abschließend bearbeitet wird. Das Zahnrad wurde nach der Weichbearbeitung (Wälzfräsen) und dem Härten einer Hartfeinbearbeitung unterzogen; hierbei wurde das Zahnrad zunächst profilgeschliffen und anschließend gehont oder durch sogenanntes Coronieren R bearbeitet.
Der Feinschlichtvorgang erfolgt also beispielsweise durch eine spezielle Hochleistungsbearbeitung mittels Coronieren R. Dies ist ein von der Firma Kapp GmbH, Coburg, entwickeltes Verfahren, bei dem sich ein mit Abrasivpartikeln beschichteter Stahlring (die Anordnung ist ähnlich wie die in der Figur) mit dem Werkstück in Eingriff befindet. Zwischen der Drehung des Coronier R - Rings und des Werkstücks liegt dabei eine Zwangskopplung vor, die elektronisch geregelt wird.
Aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung ist der Fall dargestellt, daß die Drehachse 4 des Bearbeitungswerkzeugs 1 und die Drehachse 5 des Zahnrades 2 parallel angeordnet sind. Dies ist in der Praxis nicht der Normalfall. Vielmehr schließen beide Achsen 4 und 5 in der Regel einen Achskreuzungswinkel bis zu 20 ° oder sogar mehr ein, vorzugsweise zwischen 3 ° und 15 °. Damit ist gewährleistet, daß auch im Wälzkreis des Zahnrades eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Bearbeitungsfläche 6 des Werkzeugs 1 und den zu bearbeitenden Zahnflanken 3 stattfindet. Vorgesehen kann auch werden, daß der Achskreuzungswinkel während der Bearbeitung innerhalb der genannten Grenzen variiert wird.
Bearbeitungswerkzeug 1 und Zahnrad 2 befinden sich bei der im Anschluß an das Schleifen/Honen stattfindenden abschließenden Bearbeitung in Eingriff. Die Zahnflanken 3 des zu bearbeitenden Zahnrades 2 sind so im Wälzeingriff mit den Bearbeitungsflächen 6 des Bearbeitungswerkzeugs 1.
Das Bearbeitungswerkzeug 1 dreht sich während der Bearbeitung um seine Drehachse 4 in der Drehrichtung 7; entsprechend rotiert das Zahnrad 2 um seine Drehachse 5 in der Drehrichtung 8.
Die Bearbeitungsflächen 6 des Werkzeugs 1 sind mit Hartmetall oder mit einem anderen harten, verschleißarmen Material beschichtet. Als Beschichtungsmaterial kommt neben Hartmetallen beispielsweise Diamant oder Keramik in Frage. Das Versehung der Bearbeitungsflächen 6 kann beispielsweise per Plasmabeschichtung erfolgen.
Über eine 'elektronische Welle' ist die Drehbewegung des Werkzeugs 1 und die des Zahnrads 2 gekoppelt. D. h. die relative Drehung zwischen Bearbeitungswerkzeug 1 und Zahnrad 2 entspricht der 'idealen' Korrelation bei fehlerfreier Verzahnung.
Ziel der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist es, daß während der Bearbeitung der Verzahnung des Zahnrades 2 durch das Bearbeitungswerkzeug 1 - im mikroskopischen Bereich - überstehende Spitzen, die eine Abweichung von der idealen Evolventenform der Zahnflanke 3 darstellen, eingedrückt oder auch abgesprengt werden. Dies geschieht jedoch nicht durch abrasive Wirkung des Bearbeitungswerkzeugs 1 auf die zu bearbeitende Zahnflanke 3 des Werkstücks 2, sondern dadurch, daß die Bearbeitungsflächen 6 des Werkzeugs 1 eine umformende Glättung der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken 3 vornehmen. So werden überstehende Spitzen auf der Zahnflanke des Zahnrads hineingedrückt und ggf. auch überstehende (Mikro-)Grate im Bereich der Zahnflanke abgedrückt.
Zu diesem Zwecke sind die Bearbeitungsflächen 6 mit superharten Materialien versehen, die möglichst gleichzeitig auch eine hohe Zähigkeit aufweisen. Solche Materialien sind hinlänglich bekannt und bedürfen keiner weiteren Erwähnung. Denkbar ist insbesodere, daß die Bearbeitungsflächen 6 in einem Beschichtungsprozeß, insbesondere in einem Plasmabeschichtungsprozeß, mit CBN (kubisch kristallinem Bornitrid), mit Diamant oder mit Nitriden anderer Elemente versehen werden. Andererseits kommen natürlich auch Hartmetalle, wie sie in der spanenden Fertigung üblicherweise zum Einsatz kommen, als Beschichtungsmaterial für die Bearbeitungsflächen 6 ebenfalls in Betracht.
Beim Abwälzen des Werkzeugs 1 mit dem Werkstück 2, insbesondere bei Wälzkopplung, bildet dabei das Werkzeug 1 mit seinen Bearbeitungsflächen 6 auf den Zahnflanken 3 des Zahnrads 2 das Gegenprofil ab, das der idealen Zahnflankengeomtrie entspricht. Hierzu muß das Bearbeitungswerkzeug 1 insgesamt einen stabilen Aufbau haben, weswegen vorteilhafterweise vorgesehen ist, daß das Werkzeug 1 aus einem Stahlgrundkörper besteht, der - bezüglich der Bearbeitungsflächen 6 - entsprechend des Evolventen-Sollprofils des Zahnrads bearbeitet (geschliffen) ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Verbesserung der Zahnflankengeometrie 3 des Zahnrads 2, also der Oberfläche der Lauffläche, erreicht, so daß sich im späteren Betrieb der Traganteil zweier in Eingriff stehender Zahnräder erhöht. Dabei ist es möglich, durch entsprechende Auslegung der Bearbeitungsfläche 6 bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise auch den Zahnfuß der Verzahnung des Zahnrades 2 mitzubearbeiten, d. h. den Bereich, der zwischen zwei benachbarten Zahnflanken 3 liegt.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß durch die Bearbeitung der Zahnflanken 3 durch die Bearbeitungsflächen 6 eine Druckbeaufschlagung der Zahnflanken 3 erfolgt. Diese hat zur Folge, daß die Druckeigenspannungen im Oberflächenbereich der Zahnflanken erhöht werden. Hohe Druckeigenspannungen wirken sich jedoch günstig auf die Lebensdauer der Verzahnung aus.
Dieser Vorteil wird sowohl bei der Zwangskopplung der Drehbewegung von Werkzeug 1 und Werkstück 2 erzielt, als auch für den Fall, daß Werkzeug bzw. Werkstück angetrieben wird und das jeweils andere Rad mit einem Bremsmoment beaufschlagt wird.
Obwohl es sich bei der beschriebenen Technologie im wesentlichen um ein spanloses Verfahren handelt, ist es trotzdem vorteilhaft, wenn das Verfahren unter Beigabe von Öl, Emulsion oder einem anderen Kühlschmiermittel ausgeführt wird
Bezugszeichenliste:
1
Bearbeitungswerkzeug
2
Zahnrad
3
Zahnflanken des zu bearbeitenden Zahnrades
4
Drehachse des Bearbeitungswerkzeugs
5
Drehachse des Zahnrades
6
Bearbeitungsflächen des Bearbeitungswerkzeugs
7
Drehrichtung des Bearbeitungswerkzeugs
8
Drehrichtung des Zahnrades

Claims (15)

  1. Verfahren für die Feinbearbeitung der Zahnflanken (3) eines Zahnrades (2) auf einer Werkzeugmaschine, bei dem ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Bearbeitungswerkzeug (1) mit den Zahnflanken (3) des zu bearbeitenden Zahnrades (2) in Eingriff gebracht wird,
    wobei während der Bearbeitung das Bearbeitungswerkzeug (1) um seine Drehachse (4) und das Zahnrad (2) um seine Drehachse (5) rotiert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) keinen abrasiven Abtrag von den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) vornehmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) lediglich eine Glättung der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken (3) ohne Spanabtrag von der Oberfläche der zu bearbeitenden Zahnflanken (3) vornehmen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (4) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und die Drehachse (5) des Zahnrads (2) einen Achskreuzungswinkel zwischen 0 ° und 20 °, vorzugsweise zwischen 3 ° und 15 °, einschließen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) angetrieben ist und das Zahnrad (2) gebremst ist, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) gebremst ist und das Zahnrad (2) angetrieben ist, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daµ die Drehbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (1) und die Drehbewegung des Zahnrads (2) einer Zwangskopplung unterliegen.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die aufweist
    ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Bearbeitungswerkzeug (1) und
    ein zu bearbeitendes Zahnrad (2),
    wobei sich das Bearbeitungswerkzeug (1) um seine Drehachse (4) dreht und mit dem zu bearbeitenden Zahnrad (2), das sich um seine Drehachse (5) dreht, in Eingriff steht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) nicht abrasiv sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (4) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und die Drehachse (5) des Zahnrads (2) einen Achskreuzungswinkel zwischen 0 ° und 20 °, vorzugsweise zwischen 3 ° und 15 °, einschließen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) gehärtet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) mit Hartmetall oder einem anderen verschleißarmen Material beschichtet sind.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) beschichtet, insbesondere plasmabeschichtet, sind.
  12. Vorichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das Bearbeitungswerkzeug (1) anzutreiben, und Mittel, um das Zahnrad (2) zu bremsen, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
  13. Vorichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das Bearbeitungswerkzeug (1) zu bremsen, und Mittel, um das Zahnrad (2) anzutreiben, so daß kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Bearbeitungsflächen (6) des Bearbeitungswerkzeugs (1) und den zu bearbeitenden Zahnflanken (3) des Zahnrads (2) vorliegt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um eine Zwangskopplung der Drehbewegungen von Bearbeitungswerkzeug (1) und Zahnrad (2) herzustellen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungswerkzeug (1) im wesentlichen einstückig ist und aus einem Stahlkörper besteht.
EP97110002A 1996-06-25 1997-06-19 Verfahren und Vorrichtung für die Feinbearbeitung der Zahnflanken eines Zahnrades auf einer Werkzeugmaschine Withdrawn EP0815984A1 (de)

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JP (1) JPH10113820A (de)
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DE (1) DE19625285A1 (de)

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