DE10229487B4 - Gear wheel scraping method and apparatus for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Schaben von Zahnrädern, bei dem die Flanken (19) der Zähne eines ungehärteten verzahnten Werkrades (8) mit einem drehangetriebenen Schabwerkzeug (9) bearbeitet werden, wobei die Achsen (11, 12) des Werkrades (8) und des Schabwerkzeuges (9) in einem Achskreuzwinkel (γ) zueinander stehen, so dass sich eine Spankante (17, 18) des Schabwerkzeuges (9) mit Andruck und Vorschub entlang der Werkrad-Zahnflanke (19) abwälzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spankante (17, 18) von einem Einzelzahn (15, 20) gebildet, sich auf einer offenen Hypozykloiden bewegt.A method of scraping gears in which the flanks (19) of the teeth of an uncured toothed wheel (8) are machined with a rotary driven scraping tool (9), the axles (11, 12) of the work wheel (8) and the scraping tool (9 ) in an axis cross angle (γ) to each other, so that a chamfering edge (17, 18) of the scraping tool (9) with pressure and feed along the work gear tooth flank (19) rolls, characterized in that the chipping edge (17, 18) formed by a single tooth (15, 20), moving on an open hypocycloid.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 6.The invention relates to a method and a device according to the preamble of
Die
Die
Die
Die
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schaben von Zahnrädern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wodurch kostengünstig Zahnräder unter Einhaltung einer genauen Topographie der Zahnflanken geschabt werden können.The invention has for its object to provide a method for scraping of gears and an apparatus for performing the method, which cost gears can be scraped while maintaining an accurate topography of the tooth flanks.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.This object is achieved in a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, mittels eines Einzelzahnes die Schabbearbeitung der Werkrad-Zahnflanken vorzunehmen. Damit jede Zahnflanke von der Spankante des Einzelzahns im Wege eines Abwälzens überstrichen werden kann, bewegt sich die Spankante des Einzelzahnes auf einer offenen Hypozykloiden. Aufgrund der Schabbearbeitung mit Andruck und Vorschub entlang der Werkrad-Zahnflanke ist eine Drehumkehr von Werkrad und Einzelzahn gegeben, so dass zunächst die einen Zahnflanken und dann die gegenüberliegenden Zahnflanken bearbeitbar sind. Aufgrund der Reduzierung der Zähne eines an sich bekannten Zahnrads nun auf einen Einzelzahn ist erreicht, dass die Topographie der Zahnradflanke am Werkrad durch programmierbare und damit korrigierbare Maschinenachsen erzeugt werden kann. Das Resultat sind exakte Zahnflankenbearbeitungen am Werkrad. Die mindestens eine Spankante des Einzelzahnes kann schleiftechnisch mit optimaler Schneidengeometrie geschliffen werden. Trotz des Einsatzes eines Einzelzahnes gleicht die Abwälzkinematik wie beim Schaberad gemäß Stand der Technik. Das bedeutet, dass die Schabwerkzeug- und Werkradachse sich kreuzen und den Achskreuzwinkel bilden. Durch diesen ergibt sich eine Relativgeschwindigkeit der Spankante in Flankenlinienrichtung, und aufgrund der Durchdringung von Spankante und Werkrad-Zahnflanke bildet sich ein Span. Zwecks Erzielung optimaler Zerspanungsverhältnisse wird die Höhe des Andruckes durch eine Momentenregelung eingestellt. Die Spanabnahme über die gesamte Werkradbreite erfolgt dadurch, dass das Schabwerkzeug (Einzelzahn) und Werkrad mit geringer Kraft radial miteinander verspannt werden und gleichzeitig aufeinander abwälzen. Dabei wird das Schabwerkzeug und das Werkrad angetrieben und elektronisch gekoppelt. Die radiale Verspannkraft läßt sich dabei durch eine Interpolation von X- und Z-Achse überlagern, wodurch jede Zahnflanke einzeln mit einer berechenbaren Topographie erzeugbar ist. Das bedeutet, dass die Flankenform der Werkrad-Zahnflanken durch eine Variation der Drehmomente beeinflußt wird. Zwecks Erzielung einer hohen Zerspanungsleistung ist die Drehzahl des aus Hartmetall bestehenden Einzelzahnes größer als 200 RpM. Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine Trockenbearbeitung des Werkrades durch einen Einzelzahn aus. Eine Naßkühlung ist demgemäß nicht erforderlich. Die Vorrichtung zum Schaben von Zahnrädern ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spankante vom Einzelzahn gebildet ist. Das Schabwerkzeug kann demgemäß in Art eines Messerkopfes gestaltet werden. Dieser ist mit mindestens einem Einzelzahn bestückt, welcher insbesondere auswechselbar einem Schabzahnträger zugeordnet ist. Sobald die Zerspanungsleistung nachläßt, kann der Einzelzahn gegen einen neuen ausgewechselt werden. Die betreffenden Arbeitsschritte sind dabei kurzfristig durchführbar, so dass nur kurze Stillstandzeiten der entsprechenden Vorrichtung bzw. Werkzeugmaschine entstehen. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der Einzelzahn aus Hartmetall besteht und zwei sich im Wesentlichen gegenüberliegende Spankanten ausbildet. Hohe Standzeiten unter einhergehender Realisierung hoher Zerspanleistungen sind daher garantiert. Weiterhin ist der Einzelzahn beschichtbar. Es ergeben sich daher alle Möglichkeiten der Beschichtungstechnik verbunden mit einer optimalen Zerspanleistung. Hinsichtlich einer optimalen Zerspanung erweist sich der negative Span- oder Freiwinkel als günstig. Lezterer kann dabei im Wege des Schleifens hergestellt werden. Schließlich ist noch hervorzuheben, dass der Einzelzahn von einer evolventisch geschliffenen Wendeplatte insbesondere aus Hartmetall gebildet ist. Eventuell wäre auch anstelle der evolventisch geschliffenen Wendeplatte eine zykloidisch geschliffene Platte möglich. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass die Einstellung der Geometrie jetzt nicht durch den Schliff des Werkzeuges, sondern im Wesentlichen durch die Einstellung der Maschinenparameter erfolgt. Dies mit dem Vorteil einer erheblich erhöhten Schnittgeschwindigkeit und die Möglichkeit einer Trockenbearbeitung beim Schabprozeß.The method according to the invention makes it possible to carry out the scraping of the work gear tooth flanks by means of a single tooth. So that each tooth flank can be swept over by the cutting edge of the single tooth by means of rolling, the chipping edge of the single tooth moves on an open hypocycloid. Due to the scraping process with pressure and feed along the toothed tooth flank, there is a reversal of rotation of the work gear and the single tooth, so that first one tooth flanks and then the opposite tooth flanks can be machined. Due to the reduction of the teeth of a per se known gear now to a single tooth is achieved that the topography of the gear edge can be generated on the gear by programmable and thus correctable machine axes. The result is exact tooth flank machining on the workpiece wheel. The at least one chamfer edge of the single tooth can be sanded grinding technology with optimum cutting geometry. Despite the use of a single tooth the Abwälzkinematik resembles the scraper wheel according to the prior art. This means that the scraper tool and Werkradachse intersect and form the Achskreuzwinkel. This results in a relative speed of the chamfer edge in the flank line direction, and due to the penetration of chip edge and gear tooth flank forms a chip. In order to achieve optimum cutting conditions, the height of the pressure is adjusted by a torque control. Chip removal over the entire width of the workpiece is achieved by radially tensioning the scraping tool (single tooth) and the gear with little force and simultaneously rolling them on each other. In this case, the scraping tool and the work gear is driven and electronically coupled. The radial clamping force can be superimposed by an interpolation of X- and Z-axis, whereby each tooth flank can be generated individually with a calculable topography. This means that the flank shape of the Werkrad tooth flanks is influenced by a variation of the torques. In order to achieve a high cutting performance, the speed of the single tooth made of hard metal is greater than 200 RPM. Furthermore, the method according to the invention is characterized by a dry machining of the work gear by a single tooth. A wet cooling is not required accordingly. The device for scraping of gears is characterized in that the at least one chamfer edge is formed by the single tooth. The scraping tool can thus be designed in the manner of a knife head. This is equipped with at least one single tooth, which is assigned in particular interchangeable a Schabzahnträger. Once the cutting performance decreases, the single tooth can be replaced with a new one. The work steps in question can be carried out at short notice, so that only short downtimes of the corresponding device or machine tool arise. According to the invention, it is further provided that the single tooth consists of hard metal and forms two substantially mutually opposite chipping edges. Long service lives accompanied by the realization of high machining performance are therefore guaranteed. Furthermore, the single tooth is coatable. All possibilities of coating technology are therefore combined with optimum cutting performance. With regard to optimum machining, the negative chip or clearance angle proves to be favorable. Lezterer can be produced by grinding. Finally, it should be emphasized that the single tooth is formed by an involute ground turning plate in particular of hard metal. Possibly, a cycloidal ground plate would also be possible instead of the involute ground insert. Basically, it should be noted that the adjustment of the geometry is now not made by the grinding of the tool, but essentially by the setting of the machine parameters. This with the advantage of a significantly increased cutting speed and the possibility of dry machining during the scraping process.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und das mittels dieser durchführbare Verfahren erläutert. Es zeigenAn embodiment of the device according to the invention and the method which can be carried out by means of this will be explained below. Show it
Die in Form einer Zahnrad-Schabemaschine ausgebildete, mit der Ziffer
Auf Höhe des Werkrades
Mit dem Buchstaben B und zugehöriger Doppelpfeilrichtung ist angegeben, dass die Achse
Das Schabwerkzeug
Der Einzelzahn
Während des Schabprozesses, welcher bei bei dem ungehärteten Werkrad
Nachdem die einen Zahnflanken des Werkrades
In
Sollten die einen Spankanten
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