DE1075536B

DE1075536B - Process for the production of spiral and hypoid bevel gears

Info

Publication number: DE1075536B
Application number: DENDAT1075536D
Authority: DE
Inventors: Sendai Masao Naruse (Japan)'
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1960-02-18

Description

Verfahren zur Herstellung von Spiral- und Hypoidkegelrädern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spiral- und Hypoidkegelrädern. bei dem ein angetriebenes, konisches, schneckenförmiges Werkzeug mit auf seiner Mantelfläche in Richtung seiner Achse verlaufenden scharfkantigen Nuten sich derart auf dem zu verzahnenden Radkörper abwälzt, daß die schneckenförmigen Flanken des Werkzeuges die Zahnfianken des imaginären, sowohl mit dem Werkzeug als auch mit dem Werkstück kämmenden Planrades darstellen.Method of making spiral and hypoid bevel gears The invention relates to a method for manufacturing spiral and hypoid bevel gears. in which a driven, conical, worm-shaped tool with on its outer surface In the direction of its axis running sharp-edged grooves are in such a way on the Toothed wheel body rolls that the helical flanks of the tool the tooth edges of the imaginary, both with the tool and with the workpiece represent meshing planetary gear.

Die Herstellung von Kegelrädern der genannten Art mittels eines kegelförmigen Schneckenfräsers in einem fortlaufenden Verfahren ist bereits bekannt. Bei diesem rein spargebenden Verfahren müssen die Achsen des Werkzeuges, des Kegelradrohlings und des imaginären Planrades mittels komplizierter Übertragungsgetriebe mit aufeinander abgestimmten Drehzahlen zwangläufig angetrieben werden. Das Verfahren kann somit nur mittels teurer Spezialmaschinen durchgeführt werden, deren Anschaffung nur für Großserienherstellung von Kegelrädern wirtschaftlich ist.The manufacture of bevel gears of the type mentioned by means of a conical Worm cutter in a continuous process is already known. With this one The axes of the tool, the bevel gear blank, must be purely economical and the imaginary planetary gear by means of complicated transmission gears with one another coordinated speeds are inevitably driven. The procedure can thus can only be carried out using expensive special machines, the acquisition of which is only for Large-scale production of bevel gears is economical.

Es ist ferner bekannt, Kegelräder auf sparlosem Wege, durch Warmrollen oder Warmwalzen herzustellen. Bei diesem Verfahren wird der Kegelradrohling nicht zwangläufig angetrieben, sondern frei laufend gelagert und vom Werkzeug angetrieben, wodurch sich bezüglich des Aufbaus der Maschine eine Vereinfachung ergibt. Anderseits ist es notwendig, den Kegelradrohling vor der Bearbeitung auf Schmiedetemperatur zu erhitzen, und vielfach wird das Werkzeug während der Bearbeitung gekühlt. Der Anpreßdruck des Werkzeuges auf den zu bearbeitenden Rohling beträgt je nach Größe des Werkstückes bis zu 10 bis 20 Tonnen, was eine kräftige Bauart der Maschine voraussetzt. Zudem ist die erreichbare Genauigkeit bei diesem Verfahren sehr gering, so daß für höhere Ansprüche an Präzision eine spargebende Nachbearbeitung erforderlich wird.It is also known to produce bevel gears in an economical way, by hot rolling or to manufacture hot rolling. In this process, the bevel gear blank is not inevitably driven, but freely mounted and driven by the tool, which simplifies the structure of the machine. On the other hand it is necessary to bring the bevel gear blank to forging temperature before machining to be heated, and in many cases the tool is cooled during machining. Of the The pressure of the tool on the blank to be machined depends on the size of the workpiece up to 10 to 20 tons, which requires a strong construction of the machine. In addition, the accuracy that can be achieved with this method is very low, so that for higher demands on precision an economical post-processing is necessary.

Ferner ist es bekannt, Zahnräder kalt zu walzen, wobei das Werkzeug in der Regel die Form eines Gegenzahnrades des Werkstückes hat.It is also known to cold-roll gears, with the tool usually has the shape of a counter gear of the workpiece.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Kombination der bekannten spargebenden und sparlosen Verfahren dar und besitzt gegenüber diesen einige wesentliche Vorteile. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug auf an sich bekannte Weise mit einer eine plastische Verformung des Werkstückes bewirkenden Kraft ein Vorschub gegen den zu verzahnenden Radkörper erteilt wird, so daß der in die erwähnten Nuten des Werkzeuges hinein verdrängte Werkstoff von deren Kanten zerspant wird, wobei der frei um seine Achse drehbar gelagerte Radkörper, wie an sich bekannt, vom Werkzeug angetrieben wird, während ihm von außen eine Schwenkung um die Achse des imaginären Planrades erteilt wird.The inventive method represents a combination of the known saving and saving methods and has some essential ones compared to these Advantages. The method is characterized in that the tool on per se known way with a plastic deformation of the workpiece Force a feed is issued against the gear body to be toothed, so that the Material displaced from the edges of the mentioned grooves of the tool is machined, with the wheel body rotatably mounted freely about its axis, as on known to be driven by the tool, while it is pivoted from the outside around the axis of the imaginary plan gear.

Das Werkzeug wird derart stark gegen das Werkstück gepreßt, daß eine plastische Verformung wie beim bekannten Walzen von Zahnrädern eintritt. Gleichzeitig wird jedoch der in die NTuten des Werkzeuges hineinquellende Werkstoff durch dessen Kanten zerspant, wobei jedoch sehr kleine Späne entstehen.The tool is pressed so strongly against the workpiece that a plastic deformation occurs as in the known rolling of gears. Simultaneously however, the material swelling into the N grooves of the tool is caused by it Edges machined, but very small chips are produced.

Der Anpreßdruck des Werkzeuges auf das Werkstück schwankt je nach Werkstoff und Modul zwischen etwa 50 und 1000 kg. Der gewichtsmäßige Anteil des zerspanten Werkstoffs, bezogen auf den gesamten Werkstoff, der aus den Zahnlücken entfernt werden muß, schwankt je nach Werkstoff zwischen etwa 20 und 50 °/a, wobei die erste Zahl für weichen Werkstoff (z. B. Leichtmetall), die zweite für Stahl gilt.The contact pressure of the tool on the workpiece varies depending on the Material and module between about 50 and 1000 kg. The proportion by weight of the machined material, based on the entire material from the tooth gaps must be removed, varies depending on the material between about 20 and 50 ° / a, with the first number for soft material (e.g. light metal), the second for steel is applicable.

Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind somit folgende: Das Werkstück muß nicht in genauer Abhängigkeit vom Werkzeug zwangläufig angetrieben und auch nicht erhitzt werden. Es wird frei um seine Achse drehbar aufgespannt und vom Werkzeug durch dessen Drehung angetrieben. Die Herstellung von Zahnrädern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb ohne die komplizierten und kostspieligen Spezialmaschinen möglich. Sie kann z. B. auf einer Drehbank oder auf einer Fräsmaschine erfolgen, wobei nur eine einfache Aufspannvorrichtung erforderlich ist. An Hand der Zeichung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigt Fig.1 eine Prinzipskizze für das Abwälzen von Werkzeug und Werkstück, Fig.2 eine Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Werkzeuges und Fig. 4 eine Ansicht des Werkzeuges von vorn.The most important advantages of the method according to the invention are thus the following: The workpiece does not necessarily have to be an exact function of the tool driven and not heated. It is clamped freely rotatable around its axis and driven by the tool by its rotation. The manufacture of gears according to the method according to the invention is therefore without the complicated and expensive ones Special machines possible. You can z. B. on a lathe or on a milling machine take place, with only a simple jig is required. At The method according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows FIG. 1 is a schematic diagram for the rolling of the tool and workpiece, FIG. 2 is a View of a device for carrying out the method, FIG. 3 is a side view of a tool and FIG. 4 shows a view of the tool from the front.

In der Fig. 1, Bild a, ist ein Planrad im Aufriß und in der Fig. 1, Bild b, dasselbe im Grundriß dargestellt. g ist der Rohling des herzustellenden Kegelrades, 4g dessen Achse, h das Werkzeug, alt dessen Achse, c das imaginäre Planrad und ac dessen Achse. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung ist das Werkzeug h in Ansicht gezeichnet. In Wirklichkeit befindet es sich jedoch in der in Fig.1. Bild b, in einer mit h' bezeichneten Lage.In Fig. 1, picture a, a plan gear is shown in elevation and in Fig. 1, picture b, the same is shown in plan. g is the blank of the bevel gear to be manufactured, 4g its axis, h the tool, alt its axis, c the imaginary face gear and ac its axis. For the sake of simplicity, the tool h is drawn in view. In reality, however, it is in the position shown in FIG. Image b, in a position marked with h '.

Wenn das Werkzeugh eine Umdrehung um seine Achse alt mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit macht, werden die Zähne des Werkzeuges die Zahnflanken des imaginären Planrades erzeugen, wobei die Flankenlinie des Zahnes AB eine Evolvente oder eine angenäherte Ev olvente ist. Die Zahnflanke des Kegelradrohlings g wird durch die Zahnflanke dieses imaginären Planrades c erzeugt.When the werkzeugH makes one revolution about its axis of age with a certain angular velocity, the teeth of the tool will generate the tooth flanks of the imaginary crown gear, the tooth trace of the tooth AB is olvente an involute curve or an approximate Ev. The tooth flank of the bevel gear blank g is generated by the tooth flank of this imaginary face gear c.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren dreht sich der Rohling frei um seine eigene Achse. Er wird ausschließlich von den gewindeförmigen Flanken des rotierenden, konischen Werkzeuges (Fig.3) angetrieben, wobei nur die Winkelgeschwindigkeit dieses Werkzeuges um seine eigene Achse und die Winkelgeschwindigkeit des Rohlings g um die Achse ac des imaginären Planrades c zwangläufig erzeugt werden muß. Durch die letztgenannte Drehung wird die gesamte Zahnbreite des Kegelrades fertig bearbeitet.In the method according to the invention, the blank rotates freely around its own axis. It is only supported by the thread-shaped flanks of the rotating, conical tool (Fig.3) driven, with only the angular velocity of this Tool around its own axis and the angular velocity of the blank g around the axis ac of the imaginary face gear c must necessarily be generated. Through the The latter rotation is finished with the entire face width of the bevel gear.

Das beschriebene Verfahren zur Herstellung von Kegelrädern zeichnet sich deshalb durch eine große Einfachheit aus. Es kann auf normalen Drehbänken oder Fräsmaschinen mit Hilfe einer Zusatzvorrichtung durchgeführt werden, die in der Fig.2 schematisch dargestellt ist. In der Fig.2 bezeichnet .da das Werkzeug, as die das Werkzeug tragende angetriebene, unverstellbare Spindel der Maschine, g den Kegelradrohling, d dessen Halter, e den einstellbaren Halter zur Einstellung des Teilkegelwinkels, f ein Schneckenrad (entsprechend der Teilfläche des imaginären Planrades), j eine Schnecke mit Handkurbel k, yt die Handkurbel für Vorschub des Tisches der Maschine in horizontaler Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene, l die Handkurbel zum Heben und Senken des Tisches in vertikaler Richtung, ac die Achse des imaginären Planrades und ag die Achse des Kegelradrohlings.The described method for producing bevel gears is therefore characterized by great simplicity. It can be carried out on normal lathes or milling machines with the help of an additional device, which is shown schematically in FIG. In Figure 2, as the tool, as the driven, non-adjustable spindle of the machine carrying the tool, g the bevel gear blank, d its holder, e the adjustable holder for setting the pitch angle, f a worm gear (corresponding to the partial surface of the imaginary face gear ), j a worm with hand crank k, yt the hand crank for feeding the table of the machine in the horizontal direction perpendicular to the plane of the drawing, l the hand crank for lifting and lowering the table in the vertical direction, ac the axis of the imaginary face gear and ag the axis of the bevel gear blank .

Das Werkzeug h wird auf die Spindel as aufmontiert und dreht sich mit vorher bestimmter konstanter Winkelgeschwindigkeit, der Rohling dreht sich frei um seine eigene Achse ag, indem er vom Werkzeug angetrieben wird. Der Halter d ist an der Fläche des Schneckenrades f mittels des Blockes e starr befestigt. Die Einstellung des Rohlings g, bezüglich des Werkzeuges mittels der Kurbel u, erfolgt derart, daß die Stellung des Rohlings auf der Teilfläche des imaginären Planrades dem Radius des Grundkreises y (Fig.1) entspricht. Die ganze Haltevorrichtung für den Rohling ist auf dein Tische der Fräsmaschine montiert. Diesem wird während der Bearbeitung ein Vorschub erteilt, so daß der Rohling immer mehr gegen das konische Werkzeug heranrückt. Das Werkstück wird demgemäß vom Gewinde des Werkzeuges angetrieben, das stetig in den Rohling eindringt, bis die erwünschte Zahntiefe erreicht ist. Am Schluß wird noch der Rohling g mittels der Kurbel k des Schneckengetriebes f, j um das imaginäre Planrad c gedreht. Das Kegelrad ist damit vollendet.The tool h is mounted on the spindle as and rotates at a previously determined constant angular speed, the blank rotates freely around its own axis ag as it is driven by the tool. The holder d is rigidly attached to the surface of the worm wheel f by means of the block e. The setting of the blank g, with respect to the tool by means of the crank u, takes place in such a way that the position of the blank on the partial surface of the imaginary face gear corresponds to the radius of the base circle y (FIG. 1). The whole holding device for the blank is mounted on the table of the milling machine. This is given a feed during machining, so that the blank moves closer and closer to the conical tool. The workpiece is accordingly driven by the thread of the tool, which continuously penetrates the blank until the desired tooth depth is reached. Finally, the blank g is rotated around the imaginary face gear c by means of the crank k of the worm gear f, j. The bevel gear is now complete.

Das Werkzeug (Fig. 3) ist konisch und mit schnekkenförmigen Flanken ausgerüstet. Auf seiner Mantelfläche weist es mehrere geradlinige, in Richtung seiner Achse verlaufende Nuten m auf. Die Kanten dieser Nuten stellen Schneiden dar, die eine spanabhebende Wirkung haben, während die Spitzen oder Köpfe o der einzelnen Gewindegänge des Werkzeuges am Werkstück eine plastische Verformung verursachen, wie dies beispielsweise beim bisher bekannten Walzen von Gewinden der Fall ist.The tool (Fig. 3) is conical and with helical flanks equipped. On its outer surface it has several straight lines, in the direction of its Axis extending grooves m. The edges of these grooves represent cutting edges that have a cutting effect while the tips or heads o of the individual Thread turns of the tool cause plastic deformation on the workpiece, as is the case, for example, with the previously known rolling of threads.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of spiral and hypoid bevel gears in which a driven, conical, worm-shaped tool with sharp-edged grooves running on its outer surface in the direction of its axis rolls on the gear body to be toothed in such a way that the helical flanks of the tool roll the tooth flanks of the imaginary, both with the tool and finite the workpiece meshing face gear, characterized in that the tool is given in a known manner with a plastic deformation of the workpiece causing a force against the gear body to be toothed, so that the in the mentioned grooves of the tool in displaced material from their edges is machined, the freely rotatably mounted wheel body, as known per se, is driven by the tool, while it is given a pivot about the axis of the imaginary face gear from the outside. References considered: U.S. Patents Nos. 1240,918, 2,422,849; K rumme: "Practical gear technology", Carl-inser-Verlag, Munich 1952, pp. 139 to 1S1.