NL8902417A - Gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Gereedschap voor het vervaardigen van kroon- wielen.

De uitvinding heeft betrekking op een gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen, in het bijzonder door middel van een continu verspanend afwikkelproces.

Kroonwielen zijn tandwielen die toegepast worden in hoekse overbrengingen met al of niet elkaar snijdende assen die al of niet een hoek van 90 graden met elkaar maken. In deze overbrenging werkt een cilindrisch tandwiel met rechte of schuine, evolvente vertanding samen met een kroonwiel waarvan de vertandingsvorm wordt bepaald door de vertandings-vorm van het cilindrisch tandwiel wanneer dit afwikkelt over het kroonwiel.

De hoekse overbrenging met kroonwielvertanding heeft ten opzichte van de alom bekende en toegepaste kegelwieloverbren-ging een aantal bijzondere voordelen, zoals onder andere het ontbreken van axiale krachten op het cilindrische tandwiel wanneer dit met rechte vertanding wordt uitgevoerd, een grotere te realiseren overbrengverhouding, de relatief eenvoudige afstelling en een groot ingrijpquotient dat zonder speciale voorzieningen haalbaar is.

Het ontbreken van een economische haalbar, nauwkeurige fabricagemethode vooral in geharde materialen was echter tot nu toe een der grootste bezwaren voor een algemene toepassing van de kroonwielvertanding in hoogbelaste constructies. Het ontbreken van geschikt gereedschap speelde hierbij een hoofdrol .

Kroonwielen kunnen in zachte materialen gefabriceerd worden door middel van een intermitterend afwikkelsteekpro-ces. Dit wordt uitgevoerd op een steekwiel-afwikkelmachine, eventueel voorzien van een speciaal hulpapparaat voor het afwikkel steken onder hoeken. Worden de aldus gefabriceerde kroonwielen gehard dan ontstaan tijdens het harden en afschrikken vervormingen, inherent aan dit proces. De steek-en flankkorrekties, nodig om de nadelige effecten van deze vervormingen te elimineren, door naslijpen zoals dat ook bij geharde cilindrische tandwielen mogelijk is en algemeen toegepast wordt, is in principe alleen mogelijk in een intermitterend proces waarbij tandkuil voor tandkuil bewerkt worden.

Daarnaast is nabewerken door middel van het lep-procédé mogelijk door het laten inlopen van cilindrisch tandwiel en kroonwiel voorzien van slijtagemiddelen. Hierdoor ontstaan over het algemeen slechts kleine oppervlakte-correcties en geen correcties in de geometrie van de vertanding.

De genoemde nadelige effecten zoals de minder goede loop-eigenschappen van niet nabewerkte geharde kroonwielen en de hogere inwendige dynamische belastingen ten gevolge van de lagere nauwkeurigheid zijn er de hoofdoorzaken van dat kroon-wielvertanding eigenlijk alleen maar geschikt was voor toepassing in langzaam draaiende, licht belaste hoekse overbrengingen .

Het slijpen en frezen in een continu proces, dus het af-wikkelslijpen en afwikkelfrezen, zijn een voorwaarde voor een economisch haalbaar produktieproces voor kroonwielen en voor een bredere toepassing van geharde en geslepen kroonwielen in hoogbelaste en/of snellopende constructies.

De uitvinding beoogt een gereedschap te verschaffen dat bovengenoemde nadelen opheft en waarmee kroonwielen in een continu afwikkelproces kunnen worden vervaardigd en nabewerkt.

Dit oogmerk wordt bereikt door een gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen, welk gereedschap een schijfvormig basislichaam omvat met twee zich in hoofdzaak in radiale richting uitstrekkende eindvlakken en een zich tussen deze twee eindvlakken uitstrekkend mantelvlak dat is voorzien van zich in hoofdzaak in de omtreksrichting uitstrekkende en naast elkaar liggende ribben en groeven waarvan de normaal-doorsnede het profiel heeft van een tandwielsegment waarvan de vorm in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het profiel van een segment van het cilindrische tandwiel dat met het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken en waarbij over de omtrek van het schijfvormige basislichaam gezien het tandwiel-segmentprofiel een hoekverdraaiing om een loodrecht op zijn vlak staande en door het middelpunt van de steekcirkel van het tandwielsegmentprofiel gaande as vertoont die gelijk is aan geheel aantal malen de steekhoek van het tandwielsegmentprof iel .

Met een dergelijk gereedschap is het mogelijk kroonwie-len in een continu afwikkelproces te vervaardigen en na te bewerken. Bovendien kan het gereedschap worden toegepast op bestaande tandwiel-produktiemachines waarop slechts betrekkelijk kleine extra voorzieningen en/of wijzigingen moeten worden aangebracht.

Tijdens het draaien van het gereedschap om de as van het schijfvormige basislichaam roteert het tandwielsegmentprofiel om een loodrecht op het vlak van het profiel staande en door het middelpunt van de steekcirkel van het profiel gaande as en wel zodanig dat bij een volledige omwenteling van het schijfvormige basislichaam de hoekverdraaiing van het tandwielsegmentprofiel om zijn rotatie-as gelijk is aan een geheel aantal malen de steekhoek van het tandwielsegmentpro-fiel. Het tandwielsegmentprofiel werkt daarbij op dezelfde wijze samen met het te vervaardigen kroonwiel als naderhand het cilindrische tandwiel dat met het vervaardigde kroonwiel moet samenwerken.

Het gereedschap kan de vorm hebben van een afwikkelslijp-schijf of van een afwikkelfreesschijf.

In het geval het gereedschap is uitgevoerd als een afwikkelslijpschijf, is doelmatig het oppervlak van de ribben voorzien van slijpmiddelen. Ook is het mogelijk het basislichaam te vervaardigen uit slijpsteenmateriaal.

In het geval het gereedschap is uitgevoerd als een afwikkelfreesschijf, zijn de ribben in omtreksrichting van het basislichaam op regelmatige afstanden onderbroken door sleuven die de ribben verdelen in segmenten. Het is dan mogelijk de ribbesegmenten ter plaatse van één van de overgangsranden van elk van de sleuven en de aangrenzende ribbesegmenten te voorzien van een snijkant en de resterende delen van de ribbesegmenten te voorzien van vrij loopvlakken. Ook is het mogelijk in de sleuven losse snijmessen met een snijkant in de vorm van een tandwielsegment te plaatsen en ervoor te zorgen dat in een normaaldoorsnede van de ribbesegmenten gezien, de afmetingen van de tanden iets kleiner zijn dan die van de tanden van het tandwiel dat met het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken. In beide gevallen heeft de snijkant in een richting loodrecht op de normaaldoorsnede van de ribben gezien, een vorm die in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het profiel van een segment van het tandwiel waarmee het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht in het 'hierna volgende uitvoeringsvoorbeeld aan de hand van de tekening, waarin:

Figuur 1 schematisch een deel van een kroonwiel en een daarmee samenwerkend cilindrisch tandwiel weergeeft,

Fig. 2 een aanzicht is van een basislichaam van het gereedschap volgens de uitvinding,

Fig. 3 het profiel van een normaaldoorsnede van de ribben en groeven van het basislichaam weergeeft.

Fig. 4 en 5 een gedeelte van een snijmes van het als frees uitgevoerde gereedschap volgens de uitvinding in perspectief respectievelijk in radiale doorsnede weergeven,

Fig. 6 het profiel van de snijkant van een snijmes weergeeft ,

Fig. 7 en 8 een tand van een naslijpbaar snijmes voor een gereedschap volgens de uitvinding in axiaal en in zijaanzicht weergeven, en

Fig. 9 de stand van het gereedschap volgens de uitvinding ten opzichte van het te vervaardigen kroonwiel weergeeft.

In fig. 1 is schematisch een gedeelte van een kroonwiel 1 en een daarmee samenwerkend cilindrisch tandwiel 2 weergegeven. Het kroonwiel 1 en het tandwiel 2 vormen tezamen een haakse overbrenging.

Bij de vervaardiging van het kroonwiel 1 wordt uitgegaan van een gereedschap waarvan de vorm is afgestemd op de vorm van het tandwiel 2 dat met het kroonwiel 1 moet samenwerken.

In fig. 2 is het basislichaam 3 van een dergelijk gereedschap weergegeven. Het basislichaam 3 is schijfvormig en heeft twee zich in hoofdzaak in radiale richting uitstrekkende eindvlakken 4 en 5 en een zich tussen deze twee eindvlakken uitstrekkend mantelvlak 6. Het mantelvlak 6 is voorzien van zich in hoofdzaak in de omtreksrichting uitstrekkende en naast elkaar liggende ribben 7 en groeven 8. De normaaldoorsnede van de ribben 7 en de groeven 8, dat wil zeggen de doorsnede ervan loodrecht op de langsrichting van de ribben 7, heeft het profiel van een tandwielsegment waarvan de vorm in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het 3profiel van een segment van het cilindrische tandwiel 2 dat met het te vervaardigen kroonwiel 1 moet samenwerken. In fig.

3 is een dergelijk profiel weergegeven en aangeduid met het verwijzingscijfer 9. Tevens is in fig. 3 weergegeven de steekcirkel 10 van het cilindrische tandwiel waarmee het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken. Over de omtrek van het schijfvormige basislichaam 3 gezien vertoont het tand-wielsegmentprofiel 9 een hoekverdraaiing om een loodrecht op zijn vlak staande en door het middelpunt 11 van de steekcirkel 10 gaande as die gelijk is aan een geheel aantal malen de steekhoek T van het tandwielsegmentprofiel 9.

Het basislichaam 3 met de bovenbeschreven vorm kan dienen als basislichaam voor een afwikkelgereedschap voor het vervaardigen van een kroonwiel. In het geval het gereedschap een afwikkelslijpschijf is, dan kan het oppervlak van de ribben worden voorzien van slijpmiddelen, bijvoorbeeld kubisch boriumnitride. Ook kan het basislichaam in zijn geheel zijn vervaardigd uit slijpsteenmateriaal.

In het geval het basislichaam 3 dient als basislichaam voor een afwikkelfreesschijf, zijn de ribben 7 op regelmatige afstanden onderbroken door sleuven die de ribben verdelen in segmenten.De sleuven staan bij voorkeur loodrecht op de langsrichting van de ribben 7 of lopen evenwijdig aan de rotatie-as van het schijfvormige basislichaam 3, waarbij de tweede mogelijkheid uit fabricagetechnisch oogpunt voordelig is. Het is echter ook mogelijk de sleuven een willekeurige andere stand te laten innemen.

De ribbesegmenten kunnen ter plaatse van één van de overgangsranden en naar een aangrenzende sleuf zijn voorzien van een snijkant, waarbij de snijkant in een richting loodrecht op de normaaldoorsnede van de ribben gezien, een vorm heeft die in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het tand-profiel van een segment van het cilindrische tandwiel dat met het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken. De resterende delen van de ribbesegmenten zijn daarbij voorzien van vrij-loopvlakken.

Ook is het mogelijk om, zoals in fig. 4 en 5 is aangegeven, in de sleuven 12 in de ribben 7 losse snijmessen 13 met een snijkant 14 in de vorm van het tandwielsegment te plaatsen, waarbij de snijkant 14 in een richting loodrecht op de normaaldoorsnede van de ribben 7 gezien, een vorm heeft die in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het profiel van een segment van het cilindrische tandwiel dat met het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken. In fig. 6 is het profiel van de snijkant van een snijmes 13 weergegeven. De snijmessen 13 kunnen op de gebruikelijke wijze in de sleuven worden vastgezet door middel van fixatiestukken 15. In een normaaldoorsnede van de ribbesegmenten 16 gezien, zijn de afmetingen van de tanden iets kleiner dan die van de tanden van het tandwiel dat met het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken. De snijmessen 13 worden aan de achterzijde ondersteund door de ribbesegmenten 16.

De ribben 7, de ribbesegmenten 16 respectievelijk de tanden van de snijmessen 13 zijn doelmatig aan de bovenzijde voorzien van een topafronding 17 (zie fig. 3 en 6) voor het vormen van de bodem van de tandkuil tussen de tanden van het te vervaardigen kroonwiel 1.

De snijmessen 13 en de snijkanten op de ribbesegmenten kunnen in omtreksrichting eventueel schuin staan ten opzichte van de ribben teneinde betere inloopcondities bij het inlopen van de snijkanten in het materiaal van het kroonwiel te verkrijgen. In fig. 5 zijn met onderbroken lijnen twee mogelijke schuine standen van de snijmessen aangegeven, te weten "voorover", aangeduid met 13a, en "achterover" aangeduid met 13b.

De snijmessen 13 zijn eenvoudig en zeer nauwkeurig te fabriceren door middel van draadvonken uit geharde strippen snijmetaal.

Indien de snijmessen 13 losneembaar in de sleuven 12 zijn gemonteerd, kunnen ze naslijpbaar worden gemaakt. Teneinde ervoor te zorgen dat de snijmessen 13 na het naslijpen telkens weer de juiste tandvorm hebben, zijn zij zodanig uitgevoerd (zie fig. 7 en 8), dat vanaf de voorzijde 18 van de snijmessen 13 naar de achterzijde 19 het profiel van de messen evenwijdig in de richting van de draaiingsas van het gereedschap verschuift. Indien een snijmes 13 aan de voorzijde 18 wordt nageslepen, ontstaat weer hetzelfde profiel van de snijkant 14, zij het enigszins verschoven in de richting van de draaiingsas van het gereedschap. In fig. 7 is met r^g de straal van de steekcirkel van het tandwielsegment-profiel aan de voorzijde 18 van het snijmes weergegeven, terwijl met r^g de straal van de steekcirkel aan de achter zijde 19 van het snijmes 13 is aangegeven. Na het naslijpen van de snijmessen 13 dient de afstand tussen de draaiingsas van het gereedschap en het te vervaardigen kroonwiel te worden nagesteld.

Tijdens het gebruik van een afwikkelfreesschijf of een afwikkelslijpschijf bij de vervaardiging respectievelijk nabewerking van een kroonwiel dient de betreffende schijf zodanig ten opzichte van het werkstuk te worden gepositioneerd, dat de langsrichting van de ribben 7 op de schijf op de plaats waar deze ingrijpen in het werkstuk overeenkomt met de vereiste richting van de tanden van het te vervaardigen kroonwiel 1. Dit is in fig. 9 aangegeven. In fig. 9 is met γ de hoek aangegeven tussen de draaiingsas 20 van het gereedschap en een lijn 21 loodrecht op de vereiste richting van de vertanding van het te vervaardigen kroonwiel 1.

De hoek γ wordt bepaald door de volgende relatie: tgy = n.?.r : 2 Ί R waarin: r de straal is van de steekcirkel 10 van het tandwielsegment- profiel 9, SP de steekhoek is van het tandwielsegmentprofiel 9, n het aantal keren is dat het tandwielsegmentprofiel 9 een hoekverdraaiing gelijk aan de steekhoekT om het middelpunt van de steekcirkel maakt tijdens één omwenteling van het gereedschap, en R de afstand is tussen de draaiingsas 20 van het gereedschap en het verst daarvan afgelegen punt van de steekcirkel 10 van het tandwielsegmentprofiel 9.

Indien n = 1, dan kan het gereedschap "enkelgangig" worden genoemd. Indien n >1, dan kan het gereedschap "meergangig" worden genoemd.

Met het gereedschap volgens de uitvinding kunnen kroon-wielen in een continu afwikkeIproces worden vervaardigd en nabewerkt. Het gereedschap volgens de uitvinding kan worden toegepast op bestaande tandwiel-produktiemachines waarop slechts relatief kleine extra voorzieningen en/of wijzigingen moeten worden aangebracht.

Claims (7)

1. Gereedschap voor het vervaardigen van kroonwielen, welk gereedschap een schijfvormig basislichaam (3) omvat met twee zich in hoofdzaak in radiale richting uitstrekkende eind-vlakken (4, 5) en een zich tussen deze twee eindvlakken uitstrekkend mantelvlak (6) dat is voorzien van zich in hoofdzaak in de omtreksrichting uitstrekkende en naast elkaar liggende ribben (7) en groeven (8) waarvan de normaal-doorsnede het profiel (9) heeft van een tandwielsegment waarvan de vorm in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het profiel van een segment van het cilindrische tandwiel (2) dat met het te vervaardigen kroonwiel (1) moet samenwerken en waarbij over de omtrek van het schijfvormige basislichaam (3) gezien het tandwielsegmentprofiel (9) een hoekverdraaiing om een loodrecht op zijn vlak staande en door het middelpunt (11) van de steekcirkel (10) van het tandwielsegmentprofiel gaande as vertoont die gelijk is aan geheel aantal malen de steekhoek (Φ) van het tandwielsegmentprofiel.

2. Gereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oppervlak van de ribben (7) is voorzien van slijpmiddelen.

3. Gereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het basislichaam (3) is vervaardigd uit slijpsteenmateriaal.

4. Gereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ribben (7) in omtreksrichting van het basislichaam (3) op regelmatige afstanden zijn onderbroken door sleuven die de ribben verdelen in segmenten en dat de ribbesegmenten ter plaatse van één van de overgangsranden van elk van de sleuven en de aangrenzende ribbesegmenten zijn voorzien van een snijkant, waarbij de snijkant in een richting loodrecht op de normaaldoorsnede van de ribben (7) gezien een vorm heeft die in hoofdzaak overeenkomtmet de vorm van het profiel van een segment van het tandwiel waarmee het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken en waarbij de resterende delen van de ribbesegmenten voorzien zijn van vrijloopvlakken.

5. Gereedschap volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ribben (7) in omtreksrichting van het basislichaam (3) op regelmatige afstanden zijn onderbroken door sleuven (12) die de ribben verdelen in segmenten (16) en waarin losse snijmessen (13) met een snijkant (14) in de vorm van een tand-wielsegment zijn geplaatst, waarbij de snijkant in een richting loodrecht op de normaaldoorsnede van de ribben gezien een vorm heeft die in hoofdzaak overeenkomt met de vorm van het profiel (9) van een segment van het tandwiel waarmee het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken en dat in een normaaldoorsnede van de ribbesegmenten (16) gezien de afmetingen van de tanden iets kleiner zijn dan die van de tanden van het tandwiel dat met het te vervaardigen kroonwiel moet samenwerken.

6. Gereedschap volgens één der conclusies 2-5, het kenmerk, dat de ribben (7), de ribbesegmenten respectievelijk de tanden van de snijmessen (13) aan de bovenzijde zijn voorzien van een topafdronding (17) voor het vormen van de bodem van de tandkuil en tussen de tanden van het te vervaardigen kroonwiel.

7. Gereedschap volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de vorm van de snijmessen (13) zodanig is dat vanaf de voorzijde (18) van de snijmessen naar de achterzijde (19) het profiel van de messen evenwijdig in de richting van de draaiingsas van het gereedschap verschuift.