WO2010102992A1 - Vorrichtung und verfahren zum fertigen eines kegelrades, insbesondere eines kronenrades - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum fertigen eines kegelrades, insbesondere eines kronenrades Download PDF

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WO2010102992A1
WO2010102992A1 PCT/EP2010/052956 EP2010052956W WO2010102992A1 WO 2010102992 A1 WO2010102992 A1 WO 2010102992A1 EP 2010052956 W EP2010052956 W EP 2010052956W WO 2010102992 A1 WO2010102992 A1 WO 2010102992A1
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axis
workpiece
spindle
angle
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PCT/EP2010/052956
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Erich Prock
Marcel Sobczyk
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Profilator Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/12—Milling tools
    • B23F21/16—Hobs
    • B23F21/18—Taper hobs, e.g. for bevel gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
    • B23F5/12—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting
    • B23F5/16—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof
    • B23F5/163—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof the tool and workpiece being in crossed axis arrangement, e.g. skiving, i.e. "Waelzschaelen"

Definitions

  • the invention relates to a device for manufacturing a toothed wheel with teeth arranged on a conical surface running around a workpiece axis of rotation in a cone angle, in particular a crown wheel, wherein the toothing suitable for engagement in the external toothing of a cylindrical pinion extends between a minimum diameter and a maximum diameter, a workpiece spindle rotatable about a workpiece spindle axis for rotationally driving a workpiece to be toothed, a tool spindle rotatable about a tool spindle axis for rotationally driving a tool having cutting edges in synchronism with the workpiece spindle and a feed device for relative displacement of workpiece spindle and tool spindle in the conical surface of the workpiece in an angle at Tool spindle axis inclined extending feed direction, wherein the tool is a cutting of the tool axis end face and a horrachs e surrounding circumferential region has, which peripheral region extending at an angle to the tool axis, the cutting edges
  • the invention further relates to a method for manufacturing a toothed wheel with a toothing, in particular a crown wheel, arranged on a cone surface extending around a workpiece axis of rotation in a cone angle, wherein the toothing suitable for engaging in the external toothing of a cylindrical pinion between a minimum diameter and a maximum diameter, wherein a workpiece to be toothed is rotationally driven by a workpiece spindle rotatable about a workpiece spindle axis, wherein a workpiece having cutting edges in synchronism with the workpiece spindle about a tool spindle axis is rotationally driven by a tool spindle, and the tool is advanced with a feed device relative to the workpiece spindle in the conical surface in an advancing direction inclined at an angle to the tool spindle axis, the tool being an end side cut from the tool axis and a peripheral region surrounding the tool axis, which peripheral region has ribs or teeth running at an angle to the tool axis and
  • the invention particularly relates to a device and a method for manufacturing a crown wheel.
  • a crown wheel is the limiting case of a bevel gear in which the cone angle is 90 °.
  • the toothing is in a crown wheel in a degenerate truncated cone surface, namely in a plane.
  • the crown wheel has the shape of a plate, with the teeth running on the edge of the plate.
  • crown wheels in Wälzfräsclar.
  • Crown wheels have a toothing arranged in a circle around the workpiece axis of rotation.
  • the cone surface is here a plane, namely the orbital plane.
  • the teeth of the toothing extend in the axial direction.
  • the face toothing of a crown wheel is designed so that it can interact with a cylindrical pinion.
  • the axial length of the pinion can be greater than the radial width of the crown toothing.
  • the ridge lines of the teeth of the crown gearing can run in the radial direction. They can run obliquely to the radial direction. But they can also be arcuate and thus form a Palloidveriereung.
  • the flank profile of the crown toothing is shown in FIGS. 4 to 7 of EP 0 787055 B1.
  • the tooth space between two teeth has an approximately V-shaped gene course.
  • the tooth gap extends on a rounded contour line.
  • the rib-like teeth of the pinion have an involute shape.
  • EP 0 699 114 B1 also describes a method for producing a crown toothing with the aid of a hob, which is rotatable about a tool rotation axis.
  • the tool axis of rotation runs approximately in a tangential direction to the workpiece axis of rotation.
  • the feed occurs approximately in the radial direction to the workpiece axis of rotation.
  • On the orbital plane of the tool is a spirally arranged rib, which forms the cutting edges, with which the removal of material takes place.
  • the invention has for its object to further develop the aforementioned device or the method mentioned use advantage.
  • each claim is basically an independent solution to the problem and can be combined with any other claim.
  • the tool is a peeling wheel.
  • the peeling wheel has a plurality of, in particular, short ribs on its circumferential region surrounding the tool axis of rotation. Each rib runs out into an end face of the tool.
  • the ribs are inclined to the tool axis of rotation. The angle of inclination may be between 5 ° and 30 ° and is preferably between 10 ° and 25 °.
  • the end faces of each rib forms with her Edge, with which it merges into the lateral surface of the rib, a cutting edge.
  • the end faces of the ribs are in an annular staircase-shaped arrangement about the tool axis of rotation. The end faces are perpendicular to the extension direction of the ribs.
  • the tool is displaced relative to the workpiece. It proves to be optimal in a device, if for this purpose the tool spindle is held stationary and the workpiece spindle is displaced relative to the machine bed.
  • the displacement takes place during the production of a crown wheel transversely to the extension of the workpiece spindle direction, ie within a circumferential plane of the workpiece axis. In this level, not only the feed takes place.
  • the tool rotation axis is also in this orbital plane.
  • the tool axis of rotation is inclined at an angle to the feed direction. This angle corresponds to the angle of inclination by which the ribs are inclined relative to the tool axis of rotation.
  • the cutting edges When advancing the tool in the direction of the extension direction of the ribs, so for example. In the radial direction to the workpiece axis of rotation, the cutting edges complete a relative peeling movement within the tooth gap.
  • the teeth or ribs of the peeling wheel have an involute shape. Accordingly, the cutting edges run on an involute contour.
  • the apex lines of the ribs run conically with respect to the tool axis of rotation. The apex lines thus run at an acute angle to the tool axis of rotation, so that reduce their distance from the tool axis of rotation with increasing distance from the cutting edge.
  • crown wheels and bevel gears can be manufactured.
  • the feed is made by the opening angle of the cone inclined to the workpiece spindle axis of rotation.
  • the feed and the delivery can not be made only by the workpiece. It is also possible to hold piece spindle so that the feed and the delivery via the tool done. It is also possible to divide the delivery and the feed to one spindle each. For example, the feed can be made via the workpiece and the delivery via the tool. But it is also possible to move the workpiece for delivery and to move the tool to feed.
  • Crown gears found in differential gears application as described in DE 103 08 800 Al.
  • Compared to a bevel gear has a crown gear the advantage that the axial position of the pinion is arbitrary.
  • the gear ratio of crown wheel to pinion is independent of the pinion distance to the axis of rotation of the crowns.
  • a crown gear may also be used with another crown gear as a clutch.
  • FIG. 3 shows a representation according to FIG. 1, wherein additionally the tool spindle is shown, FIG.
  • FIG. 4 is a view according to arrow IV in Fig. 3,
  • FIG. 5 is an end view of a tool
  • Fig. 6 is a perspective view of a tool
  • Fig. 7 shows a differently designed peeling tool.
  • the exemplary embodiment relates to an apparatus and a method for producing crown wheels 1.
  • Crown wheels 1 are special cases of conical toothing.
  • the cone angle is 90 ° here.
  • the teeth are perpendicular to the gear axis 2.
  • the cross section of the tooth flanks or the edges of the tooth gaps of the toothing 3 is diameter-dependent.
  • the tooth flanks extend substantially rectilinearly towards a pointed tooth gap bottom.
  • the cross-sectional profile of the tooth gap is approximately V-shaped in the region of the maximum diameter D2. In the direction of the minimum diameter Dl, the tooth flanks become steeper with decreasing diameter and the bottom of the tooth gap runs rounder.
  • the tooth gap bottom has the strongest rounding, that is to say the largest rounding radius.
  • an involute toothed pinion whose teeth are formed by ribs which are longer than the tooth gaps of the crown wheel toothing 3 can engage in the end face toothing 3 of the crown wheel 1.
  • the workpiece spindle 4 which can be displaced relative to the machine bed via a linear drive, has a workpiece spindle axis 5.
  • the workpiece spindle 4 carries the workpiece 1 to be toothed in such a way with a chuck, not shown in that the workpiece rotation axis 2 lies in the workpiece spindle axis 5.
  • a tool spindle 6 is located with its tool spindle axis 7.
  • the tool spindle 6 carries a tool 8 which has a tool axis 9 which coincides with the tool spindle axis 7 in the mounted state on the tool spindle 6 ,
  • the tool spindle axis 7 extends at an angle ß obliquely to a radial through the workpiece spindle rotational axis 2.
  • the feed, with which the tool 8 is displaced relative to the workpiece 1, runs in the radial direction ,
  • the feed direction 13 is directed to the workpiece axis of rotation 2.
  • the tool 8 shown in FIGS. 5 and 6 is a slightly conically shaped peeling tool. It has a plurality about the tool axis 9 gear-like arranged ribs 12.
  • the ribs 12 have a crest line which are inclined at an angle ⁇ to the tool axis 9.
  • the inclination angle ⁇ corresponds to the inclination angle ⁇ , by which the feed direction 13 is inclined relative to the tool spindle axis 7.
  • the tool axis 9 intersects an end face of the tool 8.
  • In the end face of the tool 8 is a plurality of end faces 11 of the ribs 12.
  • the end faces 11 extend substantially perpendicular to the extension direction of the ribs 12, ie in particular perpendicular to the ridge lines.
  • the boundary line of the end surfaces 11 formed by the flanks of the ribs 12 are the cutting edges 10.
  • the cutting edges 10 are involute.
  • the radial distance of the ribs 12 decreases with the distance from the end faces. Since the surface normals of the end faces 11, which form the cutting edges 10 in their edges, extend at an angle ⁇ inclined to the tool axis 9, the individual end faces 11 have a stepped arrangement about the tool axis 9.
  • the workpiece spindle 4 and the tool spindle 6 are driven in synchronism such that their speed ratio remains constant in the ratio of the respective numbers of teeth.
  • the rotationally driven tool 8 With the tool spindle axis 7 inclined at an angle ⁇ to the feed direction 11 running radially with respect to the workpiece rotation axis 2, the rotationally driven tool 8 is advanced with its end face forming the cutting edges 10 in the feed direction 13 onto the rotating center of the workpiece 1.
  • the cutting edges 10 make a skiving movement during the material engagement in the workpiece wheel 1.
  • the material is removed in a continuous feed in the direction of feed 13 and continuously rotating workpiece 1 and 8.
  • the teeth can be done in several production steps, with the tooth engagement depth of the cutting edges 10 in the workpiece 1 increases after each step.
  • the workpiece 1 can be delivered in the axial direction.
  • the workpiece spindle 4 is displaced in the radial direction relative to the workpiece spindle axis 5 on the tool 8.
  • Fig. 7 shows a currently not preferred embodiment of another peeling tool. All disclosed features are essential to the invention.
  • the disclosure of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also incorporated in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fertigen eines Kronenrades (1), mit einer um eine Werkstückspindelachse (5) drehbaren Werkstückspindel (4) zum Drehantreiben eines zu verzahnenden Werkstücks (1), einer um eine Werkzeugspindelachse (7) drehbaren Werkzeugspindel (6) zum Drehantreiben eines Schneidkanten (10) aufweisenden Werkzeuges (8) im Synchronlauf zur Werkstückspindel (4) und einer Vorschubeinrichtung zur Relativverlagerung von Werkstückspindel (4) und Werkzeugspindel (6) in der Konusfläche des Werkstücks (1) in einer um einen Winkel (ß) zur Werkzeugspindelachse (7) geneigt verlaufenden Vorschubrichtung (13). Es wird vorgeschlagen, dass das Werkzeug (8) ein Schälrad ist, bei dem die Schneidkanten (10) in der Stirnseite liegen und von Rändern der Rippen (12) oder Zähne und deren geneigt zur Umlaufebene des Werkzeuges (8) verlaufenden Stirnflächen (11) gebildet sind.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Fertigen eines Kegelrades, insbesondere eines Kronenrades
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fertigen eines Zahnrades mit einer auf einer um eine Werkstückdrehachse in einem Konuswinkel verlaufenden Konusfläche angeordneten Verzahnung insbesondere eines Kronenrades, wobei sich die zum Eingriff in die Außenverzahnung eines zylindrischen Ritzels geeignete Verzahnung zwischen einem minimalen Durchmesser und einem maximalen Durchmesser erstreckt, mit einer um eine Werkstückspindelachse drehbaren Werkstückspindel zum Drehantreiben eines zu verzahnenden Werkstücks, einer um eine Werkzeugspindelachse drehbaren Werkzeugspindel zum Drehantreiben eines Schneidkanten aufweisenden Werkzeuges im Synchronlauf zur Werkstückspindel und einer Vorschubeinrichtung zur Relativverlagerung von Werkstückspindel und Werkzeugspindel in der Konusfläche des Werkstücks in einer um einen Winkel zur Werkzeugspindelachse geneigt verlaufenden Vorschubrichtung, wobei das Werkzeug eine von der Werkzeugachse geschnittene Stirnseite und einen die Werkzeugachse umgebenden Um- fangsbereich aufweist, welcher Umfangsbereich in einem Winkel zur Werkzeugachse verlaufende, die Schneidkanten ausbildende Rippen bzw. Zähne aufweist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Fertigen eines Zahnrades mit einer auf einer um eine Werkstückdrehachse in einem Konuswinkel verlaufenden Konusfläche angeordneten Verzahnung insbesondere eines Kro- nenrades, wobei sich die zum Eingriff in die Außenverzahnung eines zylindrischen Ritzels geeignete Verzahnung zwischen einem minimalen Durchmesser und einem maximalen Durchmesser erstreckt, wobei ein zu verzahnendes Werkstück von einer um eine Werkstückspindelachse drehbaren Werkstückspindel drehangetrieben wird, wobei ein Schneidkanten aufweisendes Werk- zeug im Synchronlauf zur Werkstückspindel um eine Werkzeugspindelachse von einer Werkzeugspindel drehangetrieben wird, und das Werkzeug mit einer Vorschubeinrichtung relativ zur Werkstückspindel in der Konusfläche in einer um einen Winkel geneigt zur Werkzeugspindelachse verlaufenden Vorschub- richtung vorgeschoben wird, wobei das Werkzeug eine von der Werkzeugachse geschnittene Stirnseite und einen die Werkzeugachse umgebenden Umfangsbe- reich aufweist, welcher Umf angsbereich in einem Winkel zur Werkzeugachse verlaufende, die Schneidkanten ausbildende Rippen bzw. Zähne aufweist.
Die Erfindung betrifft speziell eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Fertigen eines Kronenrades. Ein Kronenrad ist der Grenzfall eines Kegelrades, bei dem der Konuswinkel 90° beträgt. Die Verzahnung liegt bei einem Kronenrad in einer entarteten Kegelstumpfmantelfläche, nämlich in einer Ebene. Das Kronenrad hat die Form eines Tellers, wobei die Verzahnung auf dem Tellerrand verläuft.
Aus der EP 0 787055 Bl ist ein Verfahren bekannt, um Kronenräder im Wälzfräsverfahren zu fertigen. Kronenräder besitzen eine kreisförmig um die Werkstückdrehachse angeordnete Verzahnung. Die Konusfläche ist hier eine Ebene, nämlich die Umlaufebene. Die Zähne der Verzahnung erstrecken sich dabei in Achsrichtung. Die Stirnseitenverzahnung eines Kronenrades ist so ausgebildet, dass sie mit einem zylindrischen Ritzel zusammenwirken kann. Die axiale Länge des Ritzels kann dabei größer sein, als die radiale Breite der Kronenverzahnung. Die Firstlinien der Zähne der Kronenverzahnung können in Radialrich- tung verlaufen. Sie können schräg zur Radialrichtung verlaufen. Sie können aber auch bogenförmig verlaufen und somit eine Palloidverzahnung bilden. Der Flankenverlauf der Kronenverzahnung ist in den Figuren 4 bis 7 der EP 0 787055 Bl dargestellt. Auf der Radialaußenseite, also im Bereich ihres größten Durchmessers, hat die Zahnlücke zwischen zwei Zähnen einen etwa V-förmi- gen Verlauf. Auf der radial innen liegenden Seite, also im Bereich des minimalen Durchmessers, verläuft die Zahnlücke auf einer gerundeten Konturlinie. Die rippenartig ausgebildeten Zähne des Ritzels besitzen eine Evolventenform.
Auch die EP 0 699 114 Bl beschreibt ein Verfahren zur Fertigung einer Kronenverzahnung mit Hilfe eines Wälzfräsers, der um eine Werkzeugdrehachse drehbar ist. Die Werkzeugdrehachse verläuft etwa in einer Tangentialrichtung zur Werkstückdrehachse. Der Vorschub erfolgt etwa in Radialrichtung auf die Werkstückdrehachse zu. Auf der Umlaufebene des Werkzeuges befindet sich eine spiralförmig angeordnete Rippe, die die Schneidkanten ausbildet, mit denen der Materialabtrag erfolgt.
Aus der DE 10 2005 049528 Al ist eine Wälz-Schäl- Vorrichtung bekannt, um Innen Verzahnungen an Schiebmuffen herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung bzw. das eingangs genannte Verfahren gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei jeder Anspruch grundsätzlich eine eigenständige Lösung der Aufgabe darstellt und mit jedem anderen Anspruch kombinierbar ist.
Zunächst und im Wesentlichen ist vorgesehen, dass es sich bei dem Werkzeug um ein Schälrad handelt. Das Schälrad besitzt auf seinem die Werkzeugdreh- achse umgebenden Umfangsbereich eine Vielzahl von insbesondere kurzen Rippen. Jede Rippe läuft in eine in der Stirnseite des Werkzeuges liegende Stirnfläche aus. Die Rippen verlaufen geneigt zur Werkzeugdrehachse. Der Neigungswinkel kann zwischen 5° und 30° betragen und liegt bevorzugt zwischen 10° und 25°. Die Stirnflächen jeder einzelnen Rippe bildet mit ihrem Rand, mit dem sie in die Mantelfläche der Rippe übergeht, eine Schneidkante. Bevorzugt liegen die Stirnflächen der Rippen in ringförmiger treppenf örmiger Anordnung um die Werkzeugdrehachse. Die Stirnflächen verlaufen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Rippen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Werkzeug relativ zum Werkstück verlagert. Optimal erweist es sich bei einer Vorrichtung, wenn hierzu die Werkzeugspindel ortsfest gehalten wird und die Werkstückspindel relativ gegenüber über dem Maschinenbett verlagert wird. Die Verlagerung erfolgt bei der Fertigung eines Kronenrades quer zur Erstreckung der Werkstückspindelrichtung, also innerhalb einer Umlaufebene der Werkstückachse. In dieser Ebene erfolgt nicht nur der Vorschub. Auch die Werkzeugdrehachse liegt in dieser Umlaufebene. Die Werkzeugdrehachse ist um einen Winkel zur Vorschubrichtung geneigt. Dieser Winkel entspricht dem Neigungswinkel, um den die Rippen zur Werkzeugdrehachse geneigt verlaufen. Beim Vorschub des Werkzeuges in Richtung der Erstreckungsrichtung der Rippen, also bspw. in Radialrichtung zur Werkstückdrehachse, vollziehen die Schneidkanten eine relative Schälbewegung innerhalb der Zahnlücke. Die Zähne bzw. Rippen des Schälrades besitzen eine Evolventenform. Entsprechend verlaufen auch die Schneidkanten auf einer Evolventenkontur. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die Scheitellinien der Rippen konisch bezogen auf die Werkzeugdrehachse. Die Scheitellinien verlaufen somit in einem spitzen Winkel zur Werkzeugdrehachse, so dass sich ihr Abstand von der Werkzeugdrehachse mit zunehmendem Abstand von der Schneidkante vermindern.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Kronenräder und Kegelräder gefertigt werden. Bei der Fertigung von Kegelrädern erfolgt der Vorschub um den Öffnungswinkel des Kegels geneigt zur Werkstückspindeldrehachse. Der Vorschub und die Zustellung können nicht nur durch das Werkstück erfolgen. Es ist auch möglich, die Werk- stückspindel ortsfest zu halten, so dass der Vorschub und die Zustellung über das Werkzeug erfolgen. Es ist ferner möglich, die Zustellung und den Vorschub auf je eine Spindel aufzuteilen. Beispielsweise kann der Vorschub über das Werkstück erfolgen und die Zustellung über das Werkzeug. Es ist aber auch möglich, zur Zustellung das Werkstück zu bewegen und zum Vorschub das Werkzeug zu bewegen.
Kronenräder finden bei Differentialgetrieben Anwendung, wie dies in der DE 103 08 800 Al beschrieben wird. Gegenüber einem Kegelradantrieb besitzt ein Kronenradgetriebe den Vorteil, dass die axiale Lage des Ritzels frei wählbar ist. Das Übersetzungsverhältnis von Kronenrad zu Ritzel ist unabhängig vom Ritzelabstand zur Drehachse der Kronen. Ein kronenverzahntes Zahnrad kann darüber hinaus mit einem anderen kronenverzahnten Zahnrad als Kupplung verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 grobschematisch in Richtung der Werkstückachse die Anordnung des Werkzeuges in Bezug auf das Werkstück,
Fig. 2 grobschematisch das einer Werkzeugspindel zugeordnete Werkzeug,
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1, wobei zusätzlich die Werkzeugspindel dargestellt ist,
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Pfeil IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Stirnseitenansicht auf ein Werkzeug, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Werkzeuges und
Fig. 7 ein anders gestaltetes Schälwerkzeug.
Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung von Kronenrädern 1. Kronenräder 1 sind Sonderfälle der konischen Verzahnung. Der Konuswinkel beträgt hier 90°. Die Zähne stehen senkrecht zur Zahnradachse 2. Über die Zahnbreite haben die Zähne das gleiche Modul, aber einen sich ändernden Eingriffswinkel. Der Querschnitt der Zahnflanken bzw. der Ränder der Zahnlücken der Verzahnung 3 ist durchmesserabhängig. Im Bereich des maximalen Durchmessers D2 verlaufen die Zahnflanken im Wesentlichen geradlinig auf einen spitzen Zahnlückengrund zu. Das Querschnittsprofil der Zahnlücke ist im Bereich des maximalen Durchmessers D2 etwa V- förmig. In Richtung des minimalen Durchmessers Dl werden die Zahnflanken mit abnehmendem Durchmesser steiler und der Grund der Zahnlücke verläuft runder. Im Bereich des minimalen Durchmessers Dl besitzt der Zahnlückengrund die stärkste Verrundung, also den größten Rundungsradius. Zufolge eines derartigen Verzahnungsprofils kann in die Stirnseitenverzahnung 3 des Kronenrades 1 ein evolventenverzahntes Ritzel eingreifen, dessen Zähne von Rippen gebildet sind, die länger sind, als die Zahnlücken der Kronenradver- zahnung 3.
Die Vorrichtung zur Fertigung der Kronen Verzahnung 3 besitzt eine über einen Linearantrieb relativ zum Maschinenbett verlagerbare Werkstückspindel 4. Die auch in ihrer Achsrichtung zum Zusteller verlagerbare Werkstückspindel 4 besitzt eine Werkstückspindelachse 5. Mit einem nicht dargestellten Futter trägt die Werkstückspindel 4 das zu verzahnende Werkstück 1 derart, dass die Werkstückdrehachse 2 in der Werkstückspindelachse 5 liegt. In einer Ebene, die sich parallel zur Umlaufebene der Verzahnung 3 erstreckt, liegt eine Werkzeugspindel 6 mit ihrer Werkzeugspindelachse 7. Die Werkzeugspindel 6 trägt ein Werkzeug 8, welches eine Werkzeugachse 9 hat, die im auf der Werkzeugspindel 6 montierten Zustand mit der Werkzeugspindelachse 7 übereinstimmt.
Wie aus den Figuren 1 und 3 zu entnehmen ist, verläuft die Werkzeugspindelachse 7 in einem Winkel ß schräg zu einer Radialen durch die Werkstückspin- deldrehachse 2. Der Vorschub, mit dem das Werkzeug 8 relativ gegenüber dem Werkstück 1 verlagert wird, verläuft in der Radialrichtung. Die Vorschubrichtung 13 ist auf die Werkstückdrehachse 2 gerichtet.
Das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Werkzeug 8 ist ein leicht konisch ge- formtes Schälwerkzeug. Es besitzt eine Vielzahl um die Werkzeugachse 9 zahnradartig angeordnete Rippen 12. Die Rippen 12 besitzen eine Scheitellinie, die in einem Winkel α geneigt zur Werkzeugachse 9 verlaufen. Der Neigungswinkel α entspricht dem Neigungswinkel ß, um den die Vorschubrichtung 13 gegenüber der Werkzeugspindelachse 7 geneigt ist. Die Rippen 12 befinden sich in einem Umfangsbereich um die Werkzeugachse 9. Die Werkzeugachse 9 schneidet eine Stirnseite des Werkzeuges 8. In der Stirnseite des Werkzeuges 8 liegt eine Vielzahl von Stirnflächen 11 der Rippen 12. Die Stirnflächen 11 verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Rippen 12, also insbesondere senkrecht zu deren Firstlinien. Die Begrenzungslinie der Stirnflächen 11, die von den Flanken der Rippen 12 gebildet ist, sind die Schneidkanten 10. Die Schneidkanten 10 verlaufen auf Evolventen. Der Radialabstand der Rippen 12 nimmt mit dem Abstand von den Stirnflächen ab. Da die Flächennormalen der Stirnflächen 11, die in ihren Rändern die Schneidkanten 10 ausbilden, um einen Winkel α geneigt zur Werkzeugachse 9 verlaufen, haben die einzelnen Stirnflächen 11 eine treppenartige Anordnung um die Werkzeugachse 9.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Werkstückspindel 4 und die Werkzeugspindel 6 derart im Synchronlauf angetrieben, dass ihr Drehzahlverhältnis im Verhältnis der jeweiligen Zähnezahlen konstant bleibt. Mit der um den Winkel ß schräg zur radial bezogen auf die Werkstückdrehachse 2 ver- laufenden Vorschubrichtung 11 geneigten Werkzeugspindelachse 7 wird das drehangetriebene Werkzeug 8 mit seiner die Schneidkanten 10 ausbildenden Stirnseite voran in Vorschubrichtung 13 auf das sich drehende Zentrum des Werkstücks 1 vorgeschoben. Zufolge des Achskreuzwinkels vollziehen die Schneidkanten 10 während des Materialeingriffs in das Werkrad 1 eine schä- lende Bewegung.
Der Materialabtrag erfolgt bei einem kontinuierlichen Vorschub in Richtung der Vorschubrichtung 13 und bei sich kontinuierlich drehendem Werkstück 1 und Werkzeug 8. Die Verzahnung kann in mehreren Fertigungsschritten erfolgen, wobei sich die Zahneingriffstiefe der Schneidkanten 10 in das Werkstück 1 nach jedem Schritt vergrößert. Hierzu kann das Werkstück 1 in Achsrichtung zugestellt werden. Zum Zwecke des Vorschubs wird das Werkstück 1 bzw. die Werkstückspindel 4 in Radialrichtung bezogen auf die Werkstückspindelachse 5 auf das Werkzeug 8 verlagert.
Die Fig. 7 zeigt ein derzeit nicht bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines anderen Schäl Werkzeuges. Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Fertigen eines Zahnrades mit einer auf einer um eine Werkstückdrehachse (2) in einem Konuswinkel verlaufenden Konusfläche angeordneten Verzahnung (3) insbesondere eines Kronenrades (1), wobei sich die zum Eingriff in die Außenverzahnung eines zylindrischen Ritzels geeignete Verzahnung (3) zwischen einem minimalen Durchmesser (Dl) und einem maximalen Durchmesser (D2) erstreckt, mit einer um eine Werkstückspindelachse (5) drehbaren Werkstückspindel (4) zum Drehan- treiben eines zu verzahnenden Werkstücks (1), einer um eine Werkzeugspindelachse (7) drehbaren Werkzeugspindel (6) zum Drehantreiben eines Schneidkanten (10) aufweisenden Werkzeuges (8) im Synchronlauf zur Werkstückspindel (4) und einer Vorschubeinrichtung zur Relativverlagerung von Werkstückspindel (4) und Werkzeugspindel (6) in der Konusflä- che des Werkstücks (1) in einer um einen Winkel (ß) zur Werkzeugspindelachse (7) geneigt verlaufenden Vorschubrichtung (13), wobei das Werkzeug (8) eine von der Werkzeugachse (9) geschnittene Stirnseite und einen die Werkzeugachse (9) umgebenden Umfangsbereich aufweist, welcher Umfangsbereich in einem Winkel (α) zur Werkzeugachse verlaufen- de, die Schneidkanten (10) ausbildende Rippen (12) bzw. Zähne aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (8) ein Schälrad ist, bei dem die Schneidkanten (10) in der Stirnseite liegen und von Rändern der Rippen (12) oder Zähne und deren geneigt zur Umlaufebene des Werkzeuges (8) verlaufenden Stirnflächen (11) gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die mit ihren Rändern die Schneidkanten (10) bildenden Stirnflächen (11) senkrecht zur Rippenerstreckung verlaufen.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vorrichtung zur Fertigung von Kronenrädern, bei denen der Konuswinkel 90° beträgt, die Werkzeugspindel (7) und die Vorschubrichtung (13) in einer Parallelebene zur Umlaufebene der Verzahnung liegen.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ß), um welchen die Vorschubrichtung (13) geneigt zur Werkzeugdrehachse (7) verläuft, dem Winkel (α) entspricht, um den die Rippen (12) gegenüber der Werkzeugdrehachse (9) geneigt verlaufen.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (11) treppenartig auf der Stirnseite des Werkzeuges (8) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (10) entlang einer Evolvente verlaufen.
7. Verfahren zum Fertigen eines Zahnrades mit einer auf einer um eine Werkstückdrehachse (2) in einem Konuswinkel verlaufenden Konusfläche angeordneten Verzahnung (3) insbesondere eines Kronenrades (1), wobei sich die zum Eingriff in die Außenverzahnung eines zylindrischen Ritzels geeignete Verzahnung (3) zwischen einem minimalen Durchmesser (Dl) und einem maximalen Durchmesser (D2) erstreckt, wobei ein zu verzahnendes Werkstück (1) von einer um eine Werkstückspindelachse (5) drehbaren Werkstückspindel (4) drehangetrieben wird, wobei ein Schneidkanten (10) aufweisendes Werkzeug (8) im Synchronlauf zur Werkstückspin- del (4) um eine Werkzeugspindelachse (7) von einer Werkzeugspindel (6) drehangetrieben wird, und das Werkzeug (8) mit einer Vorschubeinrichtung relativ zur Werkstückspindel (4) in der Konusfläche in einer um einen Winkel (ß) geneigt zur Werkzeugspindelachse (7) verlaufenden Vor- schubrichtung (13) vorgeschoben wird, wobei das Werkzeug (8) eine von der Werkzeugachse (9) geschnittene Stirnseite und einen die Werkzeugachse (9) umgebenden Umfangsbereich aufweist, welcher Umfangsbereich in einem Winkel (α) zur Werkzeugachse verlaufende, die Schneidkanten
(8) ausbildende Rippen (12) bzw. Zähne aufweist, dadurch gekennzeich- net, dass als Werkzeug (8) ein Schälrad verwendet wird, bei dem die
Schneidkanten (10) in der Stirnseite liegen und von Rändern der Rippen (12) oder Zähne und deren geneigt zur Umlaufebene des Werkzeuges (8) verlaufenden Stirnflächen (11) gebildet sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die mit ihren Rändern die Schneidkanten (10) bildenden Stirnflächen (11) senkrecht zur Rippenerstreckungsrichtung verlaufen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (ß), um den die Vorschubrichtung (13) gegenüber der Werkstückspindelachse (7) geneigt ist, dem Winkel (α) entspricht, um den die Rippen gegenüber der Werkzeugdrehachse
(9) geneigt verlaufen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub in Erstreckungsrichtung der zu fertigenden Zähne der Verzahnung (3) und insbesondere bei der Fertigung von Kronenrädern (1) in einer Parallelebene zur Umlaufeben der Werkstücks (1) erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub (13) in Radialrichtung zur Werkstückdrehachse (2) und insbesondere in Richtung auf die Werk- stückdrehachse (2) erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubrichtung (13) und die Erstre- ckungsrichtung der Werkzeugspindeldrehachse (7) in einer Ebene verlau- fen, die senkrecht zur Werkstückdrehachse verläuft.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (10) entlang einer Evolvente verlaufen.
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