EP1817131A1 - Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken, insbesondere mit einer stirnverzahnung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken, insbesondere mit einer stirnverzahnung

Info

Publication number
EP1817131A1
EP1817131A1 EP05811047A EP05811047A EP1817131A1 EP 1817131 A1 EP1817131 A1 EP 1817131A1 EP 05811047 A EP05811047 A EP 05811047A EP 05811047 A EP05811047 A EP 05811047A EP 1817131 A1 EP1817131 A1 EP 1817131A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
axis
tool spindle
toothing
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05811047A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Strauch
Wolfgang Heinemann
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.)
Profilator GmbH and Co KG
Original Assignee
Profilator GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Profilator GmbH and Co KG filed Critical Profilator GmbH and Co KG
Publication of EP1817131A1 publication Critical patent/EP1817131A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F15/00—Methods or machines for making gear wheels of special kinds not covered by groups B23F7/00 - B23F13/00
    • B23F15/06—Making gear teeth on the front surface of wheels, e.g. for clutches or couplings with toothed faces

Definitions

  • the invention relates to a device for toothing workpieces with a tool spindle and a workpiece spindle, which are rotationally driven in a fixed rotational speed ratio and whose axes have a center distance, wherein the tool spindle carries at least one cutter head which has a cutting tool and which bears on the tool head Workpiece is deliverable and during the machining of the workpiece in a feed direction is continuously displaceable, wherein the feed direction has a running in the Achsab- direction radial component.
  • the invention further relates to a method for cutting workpieces having the features:
  • a workpiece to be toothed is rotationally driven by a workpiece spindle about a workpiece spindle axis;
  • a cutter head having at least one beater blade is rotationally driven by a tool spindle about a tool spindle axis
  • the tool spindle and the workpiece spindle run in a fixed speed ratio to each other;
  • the tool spindle axis and the workpiece spindle axis have an axial distance from each other;
  • the feed has a radial component in the direction of the axial distance.
  • a device and a method are known from DE 2650 955 C1, in which a beater knife carried by a knife head dips into a rotating workpiece.
  • the tool spindle axis can be adjusted about an inclination axis to influence the cross-sectional profile of the groove produced.
  • the feed takes place here parallel to the extension direction of the workpiece axis.
  • the invention has the object of developing the generic method or the generic device to the effect that even teeth with flank profiles, which have a component in the radial direction, get tooth flanks, which run essentially flat.
  • the claim 2 provides, first and foremost, that in the process during the feed, the inclination angle of the tool spindle axis about a tilting axis extending essentially parallel to the workpiece spindle axis is changed along with the changing center distance.
  • face gears such as, for example, serrations or also conically running toothings can be achieved with flanks which run towards the center of the workpiece.
  • the change in the inclination angle takes place in accordance with a predetermined function of the axial spacing.
  • the direction of the change in the angle of inclination corresponds to the direction of rotation of the workpiece spindle as the center distance increases.
  • the inclination angle is changed such that the cutting direction of the workpiece relative to the cutting direction taking place at different radial spacings are substantially parallel to one another.
  • the workpiece spindle axis lies in the Z-axis.
  • the radial direction then corresponds to the X-axis.
  • the tool spindle axis lies essentially in the Y axis and in the X direction offset from the Z axis.
  • the offset in the X direction is the radial distance.
  • the feed has at least one component in the direction of the X-axis.
  • the variation of the tilt angle occurs within the XY plane.
  • the tool axis can have both negative and positive tilt angles with respect to the Y-axis.
  • the feed is preferably carried out in the direction away from the Z axis, ie toward increasing radial distances along the X axis, while the deepest point of engagement of the flywheel on a Z-axis intersecting radial line.
  • the pivot axis is preferably not only substantially parallel to the Z-axis, but also in the circulation plane of the flywheel with respect to the cutter head.
  • the cutter head can have a plurality of striking blades which are equally spaced in the circumferential direction and located in a common plane. With the invention plan flanks can be achieved with high accuracy.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the geometric arrangement of
  • FIG. 2 is a plan view of the arrangement shown in Fig. 1 in the Y direction
  • FIG. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2, looking X-
  • FIG. 5 shows a schematic illustration which is greatly distorted for clarity in different feed positions of successively produced individual sections 10 on a workpiece end face in the reference system of the workpiece, wherein the inclination angle ⁇ of the tool axis has remained unchanged;
  • FIG. 6 is a view according to FIG. 5, but with the inclination angle ⁇ changed in the course of increasing the axial distance R,
  • FIG. 7 shows an illustration approximately according to FIG. 4 for clarifying the change in the cutting direction 5 1 of the flywheel 5 in the machine-fixed reference system as a function of the axial distance R, FIG.
  • FIG. 8 shows an illustration according to FIG. 2 of a second exemplary embodiment of the method for producing a serration
  • FIG. 9 shows a third embodiment in a representation according to FIG. 2 for producing a serration
  • FIG. 10 is a view according to FIG. 2 of a fourth embodiment for producing a conical circumferential toothing
  • FIG. 11 shows a representation according to FIG. 7, wherein the feed also has a movement component in the Y direction.
  • FIG. 1 shows a workpiece 1, which is driven in rotation in the direction of the circumferential axis shown there around a workpiece spindle axis 2.
  • the drive motor and the work piece 1 receiving the workpiece spindle are not shown for the sake of clarity.
  • the end face of the tool 1 is to be provided with a serration, this consists of radially extending star-shaped teeth.
  • the tooth gaps are to be produced in the machining process.
  • This purpose is served by the cutter head, which is designated by the reference number 3 and which is shown as a cylindrical body for the sake of simplicity, which is rotated about a tool spindle axis 4.
  • the tool spindle and the tool spindle motor are also not shown here for the sake of clarity.
  • the illustration shows that the flywheel blades 5, which are assigned to the cutter head 3 in a uniform circumferential distribution, lie in a common plane. This plane passes through the inclination axis 12, designated by the reference numeral 12, about which the tool spindle axis 4 is pivotable in the direction - ⁇ or + ⁇ in the XY plane.
  • the inclination axis 12 runs parallel to the Z axis of the machine-fixed reference system forming the workpiece spindle axis.
  • the tool spindle axis 4 is roughly in the direction of the Y axis.
  • the delivery of the cutter head 3 with respect to the workpiece 1 takes place in the direction of the Z axis and is denoted by S.
  • the feed takes place in a direction transverse to the Z axis, namely in the X direction and is denoted by R. With R, the respective distance of the lowest point of engagement of the flywheel 5 is designated by the workpiece spindle axis 2.
  • the feed takes place away from the workpiece spindle axis, so that the radial distance R increases during the feed.
  • the inclination angle ⁇ of the tool spindle axis 4 varies within the XY plane.
  • the inclination angle ⁇ preferably changes only in one direction, namely in the direction of rotation of the workpiece 1. The change takes place continuously.
  • the reference numeral 9 represents an auxiliary line which runs parallel to the groove bottom 7.
  • the drawn auxiliary line serves to clarify the technical effect of an embodiment of the method and in particular the technical success of the pivoting in the course of the radial feed, since the flanks of the teeth become wider as the radius increases.
  • the auxiliary lines indicate the course of grooves milled with the method when the feed path is so small that the surface of the workpiece is only scratched with the flywheel knives.
  • the time at which the beater blade 5 dives through the plane defined by the auxiliary line 9 is denoted by h.
  • the time at which the cutting blade 5 reaches its greatest depth of immersion into the workpiece 1 is denoted by t 2 at t 2 and the time at which the beater 5 passes the plane defined by the auxiliary line 9 in the direction of exchange.
  • the angle of inclination ⁇ were constant over the entire feed rate V, ie at each axial distance R, then the immersion time h and the dipping time t3 would correspond to the same rotation angle O) 1 or GQ 3 of the workpiece 1 independently of the radial distance R it roughly in Fig. 5 simplified and with an exaggerated large distance between O) 1 , 0) 2 and 0) 3 and the auxiliary lines 9 is shown. From Fig.
  • FIG. 4 shows how the inclination angle ⁇ changes as the radial distance R increases.
  • the tool spindle axis 4 is inclined by an angle ⁇ l in the counterclockwise direction to the Y-axis.
  • the angle of inclination ⁇ changes in a clockwise direction with increasing radial distance R. It is equal to zero here only as an example for the radial distance R2.
  • the inclination angle ⁇ has only positive values.
  • the tool spindle axis 4 is inclined clockwise by the angle ⁇ 3 relative to the Y-axis.
  • FIG. 6 The accompanying individual sections 10 between the auxiliary lines 9 are shown in FIG. 6.
  • the representations correspond to low tool deliveries, so that only a small amount is worked into the material surface with the tip of the flywheel knife.
  • the cutting directions 11 of the individual sections run there substantially parallel to one another.
  • the immersion points h and the points of exchange t lie on parallel lines, namely the auxiliary lines 9.
  • Fig. 7 shows that the path 5 1 of the cutting tip of a flywheel 5 in the radial positions Rl and R3 is inclined to the XZ plane.
  • the flywheel in the radial position Rl not in the Drehwin- kel ein ⁇ l, but in an offset by ⁇ rotational position in the of Auxiliary line 9 dips defined plane and emerges in an offset by ⁇ in the opposite direction rotational position relative to ⁇ from this plane.
  • the beater blade 5 dips into and out of angular positions offset by a quantity ⁇ in the opposite direction, so that the cutting lengths of the individual slices 10 are essentially of equal length.
  • an obliquely extending ridge cloth 8 forms. If the feed motion V is superimposed on a movement direction in the -Z direction, as shown in FIG. 8, the groove bottom 7 1 receives a corresponding inclination to the transverse direction to the workpiece spindle axis 2.
  • the corresponding ridge line 8 1 can be selected with appropriate selection of the Feed in Z direction then run exactly in the transverse direction to the workpiece spindle axis 2.
  • the spur-toothed gear produced by the method according to FIG. 8 has a complementary toothing, to the end-toothed gear manufactured by the method illustrated in FIG. If these two gears 1, V are placed against each other, the tooth flanks lie flat against each other, so that a torque transmission is possible.
  • the movement component in the -Z direction of the feed V can also be selected such that both the groove base 7 "and the ridge line 8" run at the same angle to the transverse direction to the workpiece spindle axis 2.
  • the front-toothed gears thus produced are then complementary to one another.
  • the auxiliary lines 9 1 , 9 " for which the conditions according to FIG. 6 apply, extend parallel to the groove 7 ', 7".
  • the feed V has only a small radial component R.
  • an auxiliary line 9 '" runs parallel to the groove bottom 7", so that the conditions shown in FIG. 6 apply.
  • the feed from radially outward to radially inward takes place here, that is, toward the workpiece spindle 2.
  • the pivoting direction of the cutter head 3 about the inclination axis 12 must be adjusted accordingly.
  • the swivel angle ⁇ is changed in such a way with the changing axial distance R, that each change of the axial distance also corresponds to a change of the swivel angle.
  • the functional relationship R of ⁇ may also be more complicated. Mathematically, this relationship can be represented by a superposition of higher-order polynomials. The functional relationship can be determined by model calculations or by experiments.
  • the diameter of the tool ie the circle diameter of the cutting edge
  • the diameter of the tool is preferably larger than the diameter of the workpiece to be toothed.
  • the individual sections may be significantly longer than shown in the rough schematic representations.
  • the rotational speed or the inclination ⁇ is matched to the radial distance in the workpiece such that the individual sections lie essentially in the alignment position one behind the other. In this case, the individual individual sections often overlap to produce the flattest possible flank.
  • the angles of inclination should preferably be only positive, so that the first cut in a winch kel ⁇ is started equal to zero. Any deviations still present from the ideal flank design can be compensated for by additionally "shifting" the cutter head in the Y direction. The knife head swiveled in the X direction during its displacement is then additionally displaced in the Y direction, so that its path runs inclined to the X axis.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verzahnung von Werkstücken (1, 1', 1'', 1''') mit einer Werkzeugspindel und einer Werkstückspindel, die in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander drehangetrieben sind und deren Achsen (2, 4) einen Achsabstand (R) haben, wobei die Werkzeugspindel mindestens einen ein Schneidwerkzeug (5) aufweisenden Messerkopf (3) trägt, der auf das Werkstück (1, 1', 1'', 1''') zustellbar ist und während des spanabhebenden Bearbeitens des Werkstückes (1, 1', 1'', 1''') in einer Vorschubrichtung (V) kontinuierlich verlagerbar ist, wobei die Vorschubrichtung (V) eine in der Achsabstandsrichtung (R) verlaufende Radialkomponente aufweist. Zur Erzeugung von Stirnverzahnungen ist vorgesehen, dass die Werkzeugspindelachse (4) derart um eine im Wesentlichen parallel zur Werkstückspindelachse (2) verlaufende Neigungsachse (12) schwenkbar ist, dass sich ihr Neigungswinkel (f) um diese Achse (12) einhergehend mit der Änderung des Achsabstandes (R) ändert.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Verzahnen von Werkstücken, insbesondere mit einer Stirnverzahnung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verzahnung von Werkstücken mit einer Werkzeugspindel und einer Werkstückspindel, die in einem festen Dreh¬ zahlverhältnis drehangetrieben sind und deren Achsen einen Achsabstand ha¬ ben, wobei die Werkzeugspindel mindestens einen ein Schneidwerkzeug auf¬ weisenden Messerkopf trägt, der auf das Werkstück zustellbar ist und während des spanabhebenden Bearbeitens des Werkstückes in einer Vorschubrichtung kontinuierlich verlagerbar ist, wobei die Vorschubrichtung eine in der Achsab- standsrichtung verlaufende Radialkomponente aufweist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Verzahnen von Werkstücken mit den Merkmalen:
- ein zu verzahnendes Werkstück wird von einer Werkstückspindel um eine Werkstückspindelachse drehangetrieben;
- ein mindestens ein Schlagmesser aufweisender Messerkopf wird von einer Werkzeugspindel um eine Werkzeugspindelachse drehangetrieben;
- die Werkzeugspindel und die Werkstückspindel laufen in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander;
- die Werkzeugspindelachse und die Werkstückspindelachse haben einen Achsabstand zueinander;
- der Vorschub hat eine Radialkomponente in Richtung des Achsabstandes.
Die DE 10227423 Al beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Her¬ stellen von stirnseitigen Kupplungsverzahnungen. Dort sollen negative Mit- nahmeflächen erzeugt werden, indem die Werkzeugspindelachse vor dem Kopf des Werkstückes innerhalb einer gedachten axialen Verlängerung der Werk¬ stück-Umrisskontur liegt.
Aus der DE 2650 955 Cl ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei dem ein von einem Messerkopf getragenes Schlagmesser in ein drehangetrie¬ benes Werkstück spanabhebend eintaucht. Die Werkzeugspindelachse kann um eine Neigungsachse verstellt werden, um das Querschnittsprofil der erzeugten Nut zu beeinflussen. Der Vorschub erfolgt hier parallel zur Erstreckungsrich- tung der Werkstückachse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren bzw. die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass auch Zähne mit Flankenverläufen, die eine Komponente in Radialrichtung besitzen, Zahnflanken bekommen, die im Wesentlichen plan verlaufen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei der Anspruch 1 zunächst und im Wesentlichen vorsieht, dass bei der Vorrichtung die Werkzeugspindelachse um eine parallel zur Werkstückspin- delachse verlaufende Neigungsachse derart schwenkangetrieben ist, dass sich ihr Neigungswinkel um diese Achse einhergehend mit der Änderung des Achsabstandes ändert.
Der Anspruch 2 sieht zunächst und im Wesentlichen vor, dass bei dem Verfah- ren während des Vorschubs der Neigungswinkel der Werkzeugspindelachse um eine zur Werkstückspindelachse im Wesentlichen parallel verlaufende Nei¬ gungsachse einhergehend mit dem sich ändernden Achsabstand geändert wird.
Zufolge dieser Weiterbildung lassen sich insbesondere Planverzahnungen, wie bspw. Hirthverzahnungen oder auch konisch verlaufende Verzahnungen mit Planflanken erzielen, die auf die Mitte des Werkstückes hin zulaufen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Änderung des Nei¬ gungswinkels gemäß einer vorgegebenen Funktion des Achsabstandes erfolgt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Richtung der Änderung des Nei¬ gungswinkels bei größer werdendem Achsabstand der Drehrichtung der Werk- stückspindel entspricht. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Neigungswinkel derart geändert wird, dass die auf das Werkstück bezogene Schnittrichtung der aufeinander in verschiedenen Radialabständen erfolgenden Einzelschnitte im Wesentlichen parallel zueinander sind. Mit dem Verfahren und der Vorrich¬ tung sind auch Kegelräder erzeugbar. In einem maschinenbezogenen Koordina- tensystem liegt die Werkstückspindelachse in der Z- Achse. Die Radialrichtung entspricht dann der X-Achse. Die Werkzeugspindelachse liegt im Wesentlichen in der Y-Achse und in X-Richtung versetzt zur Z- Achse. Der Versatz in X- Richtung ist der Radialabstand. Der Vorschub hat zumindest eine Komponente in Richtung der X-Achse. Die Variation des Neigungswinkels erfolgt innerhalb der X-Y-Ebene. Dabei kann die Werkzeugachse sowohl negative als auch posi¬ tive Neigungswinkel in Bezug auf die Y-Achse besitzen. Der Vorschub erfolgt bevorzugt in Richtung weg von der Z- Achse, also hin zu größer werdenden Radialabständen entlang der X-Achse, dabei verläuft der tiefste Eingriffspunkt des Schlagmessers auf einer die Z- Achse schneidenden Radiallinie. Zufolge der Änderung des Neigungswinkels variieren die Eintrittspunkte und die Aus¬ trittspunkte des Schlagmessers in X-Richtung derart, dass die Schnittlinien be¬ zogen auf das Werkstück im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Schwenkachse liegt vorzugsweise nicht nur im Wesentlichen parallel zur Z- Achse, sondern auch in der Umlauf -Ebene des Schlagmessers bezogen auf den Messerkopf. Der Messerkopf kann mehrere in Umf angsrichtung gleich beabstandete und in einer gemeinsamen Ebene liegende Schlagmesser aufwei¬ sen. Mit der Erfindung sind Planflanken mit hoher Genauigkeit erzielbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der geometrischen Anordnung von
Werkstück und Werkzeug,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in Y- Richtung,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2, Blickrichtung X-
Richtung,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3, Blickrichtung Z-
Richtung, wobei das Schlagmesser in drei verschiedenen Vor¬ schubstellungen Rl, R2, R3, dargestellt ist,
Fig. 5 eine schematische und zur Verdeutlichung stark verzerrte Darstel- lung in verschiedenen Vorschubstellungen nacheinander erzeug¬ ter Einzelschnitte 10 auf einer Werkstückstirnfläche im Bezugssys¬ tem des Werkstückes, wobei der Neigungswinkel φ der Werk¬ zeugachse unverändert geblieben ist,
Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5, jedoch mit im Zuge größer wer¬ dendem Achsabstand R verändertem Neigungswinkel φ,
Fig. 7 eine Darstellung etwa gemäß Fig. 4 zur Verdeutlichung der Ände¬ rung der Schnittrichtung 51 des Schlagmessers 5 im maschinenfes- ten Bezugsystem als Funktion des Achsabstandes R,
Fig. 8 eine Darstellung gemäß Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Erzeugung einer Hirthverzahnung, Fig. 9 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß Fig. 2 zur Erzeugung einer Hirthverzahnung,
Fig. 10 eine Darstellung gemäß Fig. 2 eines vierten Ausführungsbeispiels zur Erzeugung einer konischen Umf angsverzahnung und
Fig. 11 eine Darstellung gemäß Fig. 7, wobei der Vorschub auch eine Be¬ wegungskomponente in Y-Richtung aufweist.
Die in der Fig. 1 dargestellte Übersichtsdarstellung zeigt ein Werkstück 1, wel¬ ches in Richtung des dort dargestellten Umf angspf eiles um eine Werkstück¬ spindelachse 2 drehangetrieben wird. Der Antriebsmotor und die das Werk¬ stück 1 aufnehmende Werkstückspindel sind der Übersicht halber nicht darge¬ stellt. Die Stirnfläche des Werkzeugs 1 soll mit einer Hirthverzahnung versehen werden, diese besteht aus in Radialrichtung sternförmig verlaufenden Zähnen.
Die Zahnlücken sollen im spanenden Verarbeitungsverfahren erzeugt werden. Hierzu dient der mit der Bezugsziffer 3 bezeichnete, der Einfachheit halber als zylindrischer Körper dargestellte Messerkopf, der um eine Werkzeugspindel- achse 4 gedreht wird. Die Werkzeugspindel und der Werkzeugspindelmotor sind auch hier der Übersicht halber nicht dargestellt. Aus der Darstellung geht hervor, dass die Schlagmesser 5, die in gleichmäßiger Umfangsverteilung dem Messerkopf 3 zugeordnet sind, in einer gemeinsamen Ebene liegen. Durch diese Ebene geht die mit der Bezugsziffer 12 bezeichnete Neigungsachse 12, um wel- che die Werkzeugspindelachse 4 in Richtung -φ bzw. +φ in der X-Y-Ebene schwenkbar ist. Die Neigungsachse 12 verläuft parallel zu der die Werkstück¬ spindelachse bildenden Z- Achse des maschinenfesten Bezugssystems. Die Werkzeugspindelachse 4 verläuft grob in Richtung der Y-Achse. Die Zustellung des Messerkopfes 3 in Bezug auf das Werkstück 1 erfolgt in Richtung der Z- Achse und ist mit S bezeichnet. Der Vorschub erfolgt in einer Richtung quer zur Z- Achse, nämlich in X-Richtung und ist mit R bezeichnet. Mit R ist der jeweilige Abstand des tiefsten Eingriffspunktes des Schlagmessers 5 von der Werkstückspindelachse 2 bezeichnet. Bei dem im ersten Ausfüh¬ rungsbeispiel dargestellten Verfahren erfolgt der Vorschub weg von der Werk¬ stückspindelachse, so dass während des Vorschubs der Radialabstand R zu¬ nimmt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass einhergehend mit dieser Ände¬ rung des Radialabstandes R der Neigungswinkel φ der Werkzeugspindelachse 4 innerhalb der X-Y-Ebene variiert. Dabei verändert sich der Neigungswinkel φ vorzugsweise nur in einer Richtung, nämlich in der Drehrichtung des Werkstü¬ ckes 1. Die Änderung erfolgt stetig.
In der in Fig. 2 dargestellten Prinzipskizze ist mit der Bezugsziffer 9 eine Hilf s- linie dargestellt, die parallel zum Nutgrund 7 verläuft. Die eingezeichnete Hilfs¬ linie dient der Verdeutlichung der technischen Wirkung eines Ausführungsbei¬ spiels des Verfahrens und insbesondere des technischen Erfolges der Schwen¬ kung im Zuge des Radialvorschubs, da die Flanken der Zähne mit zunehmen¬ dem Radius breiter werden. Die Hilfslinien deuten den Verlauf von mit dem Verfahren eingefrästen Nuten an, wenn der Zustellweg derart gering ist, dass mit den Schlagmessern die Oberfläche des Werkstücks gleichsam nur "ange¬ kratzt" wird. Der Zeitpunkt, in dem das Schlagmesser 5 durch die von der Hilfslinie 9 definierten Ebene taucht, wird mit h bezeichnet. Der Zeitpunkt, in dem das Schneidmesser 5 seine größte Eintauchtiefe in das Werkstück 1 er- reicht, wird mit t2 und der Zeitpunkt, in dem das Schlagmesser 5 die von der Hilfslinie 9 definierte Ebene in Austauchrichtung passiert, mit to bezeichnet. Würde der Neigungswinkel φ über dem gesamten Vorschub V, also zu jedem Axialabstand R konstant sein, so würde der Eintauchzeitpunkt h und der Aus¬ tauchzeitpunkt t3 unabhängig vom Radialabstand R jeweils dem gleichen Drehwinkel O)1 bzw. GQ3 des Werkstücks 1 entsprechen, wie es in der Fig. 5 grob vereinfacht und mit einem übertriebenen großen Abstand zwischen O)1, 0)2 und 0)3 bzw. der Hilfslinien 9 dargestellt ist. Aus der Fig. 5 ist zu ersehen, dass bei diesen Verhältnissen die Schnittlängen der Einzelschnitte 10 zwischen den Hilfslinien 9 mit zunehmendem Radialabstand R größer werden und im Bezug auf das Werkstück 1 unterschiedliche relative Schnittrichtungen 11 aufweisen. Dies hat zur Folge, dass sich der Flankenwinkel der Zahnflanken in Radialrich¬ tung ändert. Radial außen verlaufen die Flanken flacher. Über ihre Erstre- ckungslänge sind die Flanken somit geschränkt oder tordiert.
Die Figur 4 zeigt, wie sich der Neigungswinkel φ mit zunehmendem Radialab¬ stand R ändert. Beim Radialabstand Rl verläuft die Werkzeugspindelachse 4 um einen Winkel φl im Gegenuhrzeigersinn geneigt zur Y-Achse. Der Nei¬ gungswinkel φ ändert sich im Uhrzeigersinn mit zunehmendem Radialabstand R. Er ist hier nur beispielhaft beim Radialabstand R2 gleich Null. Bevorzugt hat der Neigungswinkel φ nur positive Werte. Bei dem weiter vergrößerten Radial¬ abstand R3 ist die Werkzeugspindelachse 4 im Uhrzeigersinn um den Winkel φ3 gegenüber der Y-Achse geneigt.
Die damit einhergehenden Einzelschnitte 10 zwischen den Hilfslinien 9 sind in der Fig. 6 dargestellt. Auch hier entsprechen die Darstellungen geringen Werk¬ zeugzustellungen, so dass mit der Spitze des Schlagmessers nur geringfügig tief in die Materialoberfläche eingearbeitet wird. Wie sich aus der Abbildung ergibt, verlaufen dort die Schnittrichtungen 11 der Einzelschnitte im Wesentlichen pa¬ rallel zueinander. Die Eintauchpunkte h bzw. die Austauchpunkte to liegen auf parallelen Linien, nämlich den Hilfslinien 9.
Die Fig. 7 zeigt, dass der Weg 51 der Schneidenspitze eines Schlagmessers 5 in den Radialstellungen Rl und R3 geneigt verläuft zur X-Z-Ebene. Dies hat zur Folge, dass das Schlagmesser bei der Radialstellung Rl nicht in die Drehwin- kelstellung ωl, sondern in einer um Δω versetzten Drehstellung in die von der Hilfslinie 9 definierte Ebene eintaucht und in einer um Δω in die Gegenrichtung versetzten Drehstellung gegenüber αθ aus dieser Ebene austaucht. In der Radi¬ alstellung R3 taucht das Schlagmesser 5 in um einen Betrag Δω in Gegenrich¬ tung versetzt liegenden Winkelstellungen ein bzw. wieder aus, so dass die Schnittlängen der Einzelschnitte 10 im Wesentlichen gleich lang sind.
Wie aus der Fig. 2 zu entnehmen ist, bildet sich bei einem quer zur Werkstück¬ spindelachse 2 verlaufenden Nutgrund 7 eine schräg dazu verlaufende Firstli¬ nie 8 aus. Überlagert man der Vorschubbewegung V - wie in Fig. 8 dargestellt - eine Bewegungsrichtung in -Z-Richtung, so erhält der Nutgrund 71 eine ent¬ sprechende Neigung zur Querrichtung zur Werkstückspindelachse 2. Die ent¬ sprechende Firstlinie 81 kann bei entsprechender Wahl des Vorschubs in Z- Richtung dann exakt in Querrichtung zur Werkstückspindelachse 2 verlaufen. Dies hat zur Folge, dass das mit dem Verfahren gemäß Fig. 8 gefertigte stirn- verzahnte Zahnrad eine Komplementärverzahnung aufweist, zu dem mit dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren gefertigten stirnverzahnten Zahnrad. Werden diese beiden Zahnräder 1, V gegeneinander gelegt, so liegen die Zahnflanken flächig aneinander, so dass eine Drehmomentübertragung möglich ist.
Alternativ kann die Bewegungskomponente in -Z-Richtung des Vorschubs V aber auch so gewählt werden, dass sowohl Nutgrund 7" als auch Firstlinie 8" um den selben Winkel geneigt zur Querrichtung zur Werkstückspindelachse 2 verlaufen. Die damit erzeugten stirnverzahnten Zahnräder sind dann komple¬ mentär zueinander.
Auch bei diesen, in den Fig. 8 und 9 dargestellten Verfahren verlaufen die Hilfs¬ linien 91, 9", für die die Bedingungen gemäß Fig. 6 gelten, parallel zum Nut¬ grund 7', 7". Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Vorschub V nur eine geringe Radialkomponente R. Auch hier verläuft eine Hilfslinie 9'" pa¬ rallel zum Nutgrund 7", so dass die in Fig. 6 dargestellten Bedingungen gelten. Anders als bei den vorher diskutierten Ausführungsbeispielen erfolgt hier aber der Vorschub von radial außen nach radial innen, also auf die Werkstückspin¬ delachse 2 zu. Die Schwenkrichtung des Messerkopfes 3 um die Neigungsachse 12 muss dementsprechend angepasst werden.
Gemäß den Darstellungen der Fig. 11 ist es nicht nur möglich, dem Vorschub eine Bewegungskomponente in Z-Richtung zu verlagern. Es ist auch möglich, dem Vorschub eine Bewegungsrichtung in Y-Richtung zu überlagern.
Der Schwenkwinkel φ wird derart mit dem sich ändernden Axialabstand R ge¬ ändert, dass jeder Änderung des Axialabstandes auch einer Änderung des Schwenkwinkels entspricht. Im einfachsten Falle besteht zwischen Schwenk¬ winkel φ und Radialabstand R ein proportionaler Zusammenhang. Der funkti¬ onelle Zusammenhang R von φ kann aber auch komplizierter gestaltet sein. Mathematisch kann dieser Zusammenhang durch eine Superposition von Poly¬ nomen höherer Ordnung dargestellt werden. Der funktionelle Zusammenhang kann durch Modellrechnungen oder durch Versuche ermittelt werden.
Der Durchmesser des Werkzeuges, also der Flugkreisdurchmesser der Schneide ist vorzugsweise größer, als der Durchmesser des zu verzahnenden Werkstü¬ ckes. Demzufolge können die Einzelschnitte erheblich länger sein, als in den grob schematischen Darstellungen gezeichnet ist. Insbesondere ist die Drehzahl bzw. die Neigung φ so auf den Radialabstand beim Werkstück abgestimmt, dass die Einzelschnitte im Wesentlichen in Fluchtlage hintereinander liegen. Dabei überlappen sich die einzelnen Einzelschnitte vielfach, um eine möglichst ebene Flanke zu erzeugen. Wie zuvor bereits ausgeführt, sollen die Neigungs- winkel vorzugsweise nur positiv sein, so dass der erste Schnitt bei einem Win- kel φ gleich Null begonnen wird. Eventuell von der Idealflankengestaltung noch vorhandene Abweichungen können dadurch kompensiert werden, dass der Messerkopf zusätzlich in Y-Richtung "geshiftet" wird. Der im Zuge seiner Verlagerung in X-Richtung geschwenkte Messerkopf wird dann zusätzlich in Y- Richtung verlagert, so dass seine Bahn geneigt zur X-Achse verläuft.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offen¬ barung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehö¬ rigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollin- haltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Verzahnung von Werkstücken (1, V, 1", 1'") mit einer Werkzeugspindel und einer Werkstückspindel, die in einem festen Dreh- zahlverhältnis zueinander drehangetrieben sind und deren Achsen (2, 4) einen Achsabstand (R) haben, wobei die Werkzeugspindel mindestens ei¬ nen ein Schneidwerkzeug (5) aufweisenden Messerkopf (3) trägt, der auf das Werkstück (1, V, 1", 1'") zustellbar ist und während des spanabheben¬ den Bearbeitens des Werkstückes (1, V, 1", 1'") in einer Vorschubrichtung kontinuierlich verlagerbar ist, wobei die Vorschubrichtung (V) eine in der
Achsabstandsrichtung (R) verlaufende Radialkomponente aufweist, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindelachse (4) derart um eine im Wesentlichen parallel zur Werkstückspindelachse (2) verlaufende Nei¬ gungsachse (12) schwenkbar ist, dass sich ihr Neigungswinkel (φ) um diese Achse (12) einhergehend mit der Änderung des Achsabstandes (R) ändert.
2. Verfahren zum Verzahnen von Werkstücken (1, V, 1", 1'") mit den Merkma¬ len:
- ein zu verzahnendes Werkstück (1, V, 1",1'") wird von einer Werkstück¬ spindel um eine Werkstückspindelachse (2) drehangetrieben;
- ein mindestens ein Schlagmesser (5) aufweisender Messerkopf (3) wird von einer Werkzeugspindel um eine Werkzeugspindelachse (4) drehange- trieben;
- die Werkzeugspindel und die Werkstückspindel laufen in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander; - die Werkzeugspindelachse (4) und die Werkstückspindelachse (2) haben einen Achsabstand (R) zueinander;
- der Vorschub (V) hat eine Radialkomponente in Richtung des Achsab- Standes (R);
dadurch gekennzeichnet, dass während des Vorschubs (V) der Neigungs¬ winkel (φ) der Werkzeugspindelachse (4) um eine zur Werkstückspindel¬ achse (2) im Wesentlichen parallel verlaufenden Neigungsachse (12) ein- hergehend mit dem sich ändernden Achsabstand (R) geändert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, oder Verfahren nach Anspruch 2 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Neigungswinkels (φ) gemäß einer vorgegebenen, insbe- sondere monoton steigenden oder fallenden Funktion des Achsabstandes
(R) erfolgt.
4. Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen¬ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Änderung des Neigungswinkels (φ) bei größer werden¬ dem Achsabstand (R) der Drehrichtung der Werkzeugspindel (2) ent¬ spricht.
5. Vorrichtung oder Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen- den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (φ) derart geändert wird, dass die auf das Werkstück (1, V1 1", 1'") bezogene Schnittrichtung (11) der aufeinander in verschiede¬ nen Radialabständen (R) erfolgenden Einzelschnitte (10) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke mit einer Plan-, insbesondere einer Hirthverzahnung verzahnt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke mit einer Umf angsverzahnung verzahnt werden, deren Zähne konisch verlau¬ fen.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke Kegel¬ räder sind.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub (V) vor eine Bewegungskomponente in Y-Richtung besitzt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub eine Bewegungskomponente in Z-Richtung besitzt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewe¬ gung um die Neigungsachse (12) bei einem Winkel φ beginnt, der gleich Null ist.
EP05811047A 2004-11-20 2005-11-11 Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken, insbesondere mit einer stirnverzahnung Withdrawn EP1817131A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410056171 DE102004056171A1 (de) 2004-11-20 2004-11-20 Vorrichtung und Verfahren zum Verzahnen von Werkstücken, insbesondere mit einer Stirnverzahnung
PCT/EP2005/055900 WO2006053854A1 (de) 2004-11-20 2005-11-11 Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken, insbesondere mit einer stirnverzahnung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1817131A1 true EP1817131A1 (de) 2007-08-15

Family

ID=35539679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05811047A Withdrawn EP1817131A1 (de) 2004-11-20 2005-11-11 Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken, insbesondere mit einer stirnverzahnung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1817131A1 (de)
DE (1) DE102004056171A1 (de)
WO (1) WO2006053854A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005006123A1 (de) 2005-02-09 2006-08-10 Wera-Werk Hermann Werner Gmbh & Co. Kg Drehlager für ein drehangetriebenes längliches Werkstück, insbesondere für eine Kurbelwelle
DE102010042835A1 (de) * 2010-10-22 2012-04-26 Sandvik Intellectual Property Ab Zahnfräser und Verfahren zum Fräsen der Zähne von Zahngetriebeelementen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE747611C (de) * 1941-06-28 1944-10-09 Klingelnberg Soehne Ferd Verfahren zur Herstellung von Kegelraedern mit geraden Zaehnen mittels Formfraesers, der in Laengsrichtung der Zaehne vorgeschoben und quer zur Vorschubrichtung um eine Achse pendelnd schwingt
US2976773A (en) * 1956-03-21 1961-03-28 Wildhaber Ernest Method for form-cutting teeth on non-cylindrical blanks
DE2650955C2 (de) * 1976-11-08 1985-06-27 Hermann Werner Gmbh & Co, 5600 Wuppertal Schlagmesser-Fräsmaschine
NL9300617A (nl) * 1993-04-08 1994-11-01 Crown Gear Bv Werkwijze voor het vervaardigen van een kroonwiel.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006053854A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004056171A1 (de) 2006-06-14
WO2006053854A1 (de) 2006-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2385885B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken sowie zugehöriges werkzeugset
DE102008037514B4 (de) Wälzschälvorrichtung und -verfahren
EP3389906B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur fertigung einer fase an einem verzahnten werkrad
EP2665574B9 (de) Verfahren des wälzschälens oder hartschälens eines werkstückes und dazu ausgelegte werkzeugmaschine
EP2520391B1 (de) Verfahren zum Wälzschälen
EP3027345B1 (de) Verfahren zum bearbeiten von zahnkanten und dazu ausgelegte bearbeitungsstation
EP3271100B1 (de) Verzahnungsverfahren mit zahnnachbearbeitung und kombiwerkzeug dafür
EP3147060A1 (de) Verfahren zum entgraten eines zahnradrohlings und vorrichtung zur durchführung eines derartigen verfahrens
EP3651925B1 (de) Verfahren zum erzeugen eines verzahnten werkstücks, sowie dazu geeignete steuerprogramm, wekzeuge und verzahnungsmaschine
EP3546101B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verzahnen von werkrädern durch wälzschälen
EP3230001A1 (de) Verfahren zum bearbeiten einer verzahnung, werkzeuganordnung und verzahnungsmaschine
DE102018108632A1 (de) Vorrichtung zur Anfasbearbeitung eines Werkstücks
DE10230148B4 (de) Verfahren zum Bearbeiten von mittels Wälzfräsen hergestellten Zahnrädern
EP2370227B1 (de) Vorrichtung und verzahnen von werkrädern mit einem konischen wälzfräser
DE20320294U1 (de) Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrads
DE3727103A1 (de) Werkzeug zum entgraten des uebergangs zwischen zwei bohrungen
EP1817131A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum verzahnen von werkstücken, insbesondere mit einer stirnverzahnung
WO2019161823A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum anfasen verzahnter werkstücke
DE2644331B2 (de) Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten von Stirnrädern
DE3632260C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von schrägen Verzahnungen durch Kaltumformen
DE8804806U1 (de) Vorrichtung und Werkzeug zur Herstellung aller bekannten Gewindearten (außer Sägegewinde) in einem Arbeitsgang
WO2021156355A1 (de) Walzwerkzeug und verfahren zum walzen eines profils
WO2019161822A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum anfasen verzahnter werkstücke
EP3903979A1 (de) Verfahren zum bearbeiten des kopfkreisdurchmessers und kombinationswerkzeug zum erzeugen eines zahnrads
WO2004002666A1 (de) Verfahren zum schaben von zahnrädern und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20070523

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20071001

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20080922