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Gegenüber gerad- und schrägverzahnten Kegelrädern zeichnen sich Kegelräder
mit Bogenzähnen durch geräuschärmeren Lauf und größere zulässige Einbautoleranzen
aus. Ihre Herstellung ist jedoch schwieriger. Während es bei gerad- und schrägverzahnten
Kegelrädern gelang, wirtschaftlich arbeitende Kegelradschleifmaschinen zu bauen,
mit denen gehärtete und an den Zahnflanken geschliffene Kegelräder so präzise gefertigt
werden können, daß sie untereinander austauschbar sind, ist bisher bei Kegelrädern
mit Bogenzähnen das satzweise Läppen der gefrästen Räder die Regel, da es nicht
in befriedigender Weise möglich war, solche Räder mit einer mit dem Läppen vergleichbaren
Wirtschaftlichkeit zu schleifen.
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Es sind Vorrichtungen zum kontinuierlichen Fräsen von Kegelrädern
bekannt, bei denen auf dem Fräswerkzeug eine Reihe von Messern für verschiedene
Bearbeitungsgänge (Vorschneiden, Nachschneiden usw.) so auf einem Messerkopf angeordnet
sind, daß die Schneide jedes Messers in bezug auf das Werkstück eine Epizykloide
durchläuft und somit Epizykloiden-Zahnflanken erzeugt werden. Bei einer solchen
Vorrichtung liegen die Schneidkanten der Messer nicht genau auf einem Kreisbogen,
so daß die Messer nicht im Durchlauf abgezogen werden können; dies ist jedoch für
die Schleifzeit und für die Wirtschaftlichkeit entscheidend. Außerdem können aber
in dieser Weise erzeugte Epizykloiden-Zahnflanken auch grundsätzlich nicht mit kreisbogenförmigen
Schleifsegmenten geschliffen werden, weil dabei jeweils nur Punkt- oder bestenfalls
Linienberührung zwischen dem Schleifsegment und der Zahnflanke vorhanden und somit
eine flächige Ausnutzung des Schleifmaterials nicht möglich wäre. Die Kreisbogenform
ist aber Voraussetzung für ein praktisch brauchbares Schleifsegment, da nur ein
solches Segment in einfacher Weise abgezogen werden kann.
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Es ist ferner bekannt, beim Fräsen von Epizykloiden eine Balligkeit
dadurch zu erzeugen, daß man zusätzlich zu dem die Epizykloide schneidenden Messer
noch Korrekturmesser vorsieht. Auch hier wird jedoch grundsätzlich die Flanke in
einem einzigen Durchgang einer Schneidkante erzeugt, und es ist auch hier weder
möglich, die Messer im Durchlauf abzuziehen, noch die Zahnflanken mit kreisbogenförmigen
Schleifsegmenten, die allein praktisch brauchbar sind, zu schleifen.
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Weiter ist es beim Fräsen von Epizykloiden-Zahnflanken bekannt, abwechselnd
Messer für die konvexe und die konkave Flanke vorzusehen. Die beschriebenen grundsätzlichen
Nachteile, die der Grund dafür sind, daß die in der beschriebenen Weise mit Epizykloiden-Zahnflanken
hergestellten Räder nach dem Fräsen satzweise geläppt werden mußten, bleiben jedoch
davon unberührt.
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Die beschriebenen Nachteile bei der Herstellung von Epizykloiden-Zahnflanken
haben schon vor längerer Zeit zu einem Vorschlag geführt, nach welchem das Fräsen
und Schleifen mittels mehrerer kreisbogenförmig angeordneter Schneidkanten bzw.
kreisbogenförmiger Schleifsegmente erfolgt. Dabei sind die Bearbeitungssegmente
auf einem Werkzeugkopf exzentrisch zu einem dem Werkzeugkopf zugeordneten Rollkreis
angeordnet; der Rollkreis ist auf einem dem zu bearbeitenden Kegelrad konzentrisch
zugeordneten Grundkreis abrollbar. Die Bearbeitungsfläche des Bearbeitungssegments
bildet die Zahnflanke eines gedachten Gegenrades, das mit dem herzustellenden Kegelrad
kämmt und mit dem Grundkreis konzentrisch ist.
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Mit diesem bekannten Werkzeugkopf können jeweils nur die einen Zahnflanken
des Kegelrades in einen Durchgang kontinuierlich bearbeitet werden. Zum Abziehen
konnten die Bearbeitungssegmente aus ihrer exzentrischen Bearbeitungslage, in der
ihre Mittelpunkte außerhalb ihrer Quadranten liegen, in eine konzentrische Lage
verstellt werden. Mit der bekannten Anordnung der Segmente, bei der in Arbeitsstellung
die Krümmungsmittelpunkte der Segmente außerhalb des Quadranten des Werkzeugkopfs
liegen, in welchem sich das Segment befindet, können jedoch grundsätzlich nur die
konvexen Flanken bearbeitet werden. Es ist zwar im Zusammenhang mit dem bekannten
Werkzeugkopf gesagt worden, daß nach dem Schleifen der einen Seite der Zähne das
Werkzeug und das Zahnrad neu eingestellt werden können, um die andere Seite der
Zähne zu schleifen, doch fehlen nähere Angaben darüber, in welcher Weise eine solche
Einstellung vorgenommen werden kann. überdies zeigte sich, daß mit Segmenten, deren
Mittelpunkt in Arbeitsstellung außerhalb des Werkzeugkopfquadranten liegt, in welchem
die Segmente angeordnet sind, grundsätzlich die konkaven Flanken nicht geschliffen
werden können, und überdies zeigt sich, daß auch die bei Verwendung ein- und desselben
Bearbeitungssegments notwendigerweise auftretende Bedingung, daß die zum Schleifen
der konkaven Zahnflanken dienende Bearbeitungsseite des Segments einen größeren
Radius hat als die zum Schleifen der konvexen Flanken dienende Seite, zu grundsätzlich
unbrauchbaren Ergebnissen führen muß; es ergibt sich eine so starke Ballikeit der
erzeugten Zähne, daß die Verzahnung praktisch unbrauchbar ist. Wenn aber, wie es
bei dem bekannten Werkzeugkopf auf Grund der vorstehenden Ausführungen notwendig
ist, die konvexen und die konkaven Flanken nacheinander in zwei Durchgängen mit
verschiedenen Werkzeugen hergestellt werden müssen, ist es schwierig, wenn nicht
sogar unmöglich, die Präzision so hoch zu treiben, daß die erzeugten Zahnräder untereinander
austauschbar sind. Außerdem ergibt sich natürlich durch den zweimaligen Durchlauf
eine höhere Bearbeitungszeit.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Werkzeugkopf zu schaffen,
mit dem sowohl die konvexen als auch die konkaven Flanken von Bogenzähnen auf Kegelrädern
in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang gleichzeitig mit hoher Präzision
und kurzer Bearbeitungszeit gefräst oder geschliffen werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Werkzeugkopf
zum kontinuierlichen Fräsen oder kontinuierlichen Schleifen von Kegelrädern mit
Bogenzähnen für achsmittige und achsversetzte Anordnung, der mit einem ihm konzentrisch
zugeordneten Rollkreis auf einem dem zu bearbeitenden Kegelrad konzentrisch zugeordneten
Grundkreis abrollbar ist und zur Bearbeitung der konvexen Zahnflanken mit einem
exzentrisch zu seiner Drehachse liegenden kreisbogenförmigen Bearbeitungssegment
mit innenliegender Bearbeitungsfläche versehen ist, das eine Vielzahl von nacheinander
zur Wirkung kommenden Schneidkanten aufweist und dessen Bearbeitungsfläche die Zahnflanke
eines gedachten, mit dem Kegelrad kämmenden und mit dem Grundkreis
konzentrischen
Gegenrades, z. B. eines Planrades, darstellt.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt dabei dadurch, daß auf dem
Werkzeugkopf abwechselnd mit den bekannten kreisbogenförmigen Bearbeitungssegmenten
mit innenliegender Bearbeitungsfläche für die Bearbeitung der konvexen Flanken der
Bogenzähne kreisbogenförmige Bearbeitungssegmente mit außenliegender Bearbeitungsfläche
für die Bearbeitung der konkaven Flanken der Bogenzähne angeordnet sind und daß
der Krümmungsmittelpunkt des zur Bearbeitung der konkaven Flanken dienenden Segments
innerhalb des Quadranten, in dem das Segment liegt, etwa auf dem Rollkreis liegt.
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Mit einem in dieser Weise ausgebildeten Werkzeugkopf lassen sich unter
alleiniger Verwendung kreisförmiger und damit leicht abziehbarer Bearbeitungssegmente
kontinuierlich und gleichzeitig sowohl die konvexen als auch die konkaven Flanken
bearbeiten und insbesondere schleifen, so daß sich nicht nur eine besonders kurze
Bearbeitungszeit ergibt, sondern auch die Austauschbarkeit der in dieser Weise hergestellten
Kegelräder ohne weiteres gegeben ist. Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen
Werkzeugkopf die Schleifzeit im allgemeinen sogar geringer als der Zeitbedarf beim
herkömmlichen Läppen der Epizykloiden-Kegelräder.
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Vorzugsweise liegt bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf der Krümmungsmittelpunkt
des zur Bearbeitung der konkaven Flanken dienenden Segments auf dem durch ein Ende
des Segments gehenden Durchmesser des Werkzeugkopfes.
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Bei einem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf, bei dem der Krümmungsmittelpunkt
des zur Bearbeitung der konvexen Flanken dienenden Segments außerhalb des Quadranten
liegt, in dem sich das Segment befindet, ist der Krümmungsmittelpunkt des Segments
für die Bearbeitung der konkaven Flanken vorzugsweise um einen bestimmten Winkel
gegen den Krümmungsmittelpunkt eines benachbarten Segments für die Bearbeitung der
konvexen Flanken versetzt. Dieser Winkel kann mit Vorteil etwa 90° betragen oder
zwischen 90 und 180° liegen.
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Weiter ist es bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf vorteilhaft,
wenn der Krümmungsmittelpunkt des zur Bearbeitung der konvexen dienenden Segments
ebenfalls auf dem Rollkreis liegt.
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Um ein zweigängiges Werkzeug zu erhalten, können bei dem erfindungsgemäßen
Werkzeugkopf auch je zwei Bearbeitungssegmente für die konkaven Flanken und für
die konvexen Flanken vorgesehen sein.
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Zur vollständigen Ausbildung der zu erzeugenden Zähne ist der erfindungsgemäße
Werkzeugkopf vorzugsweise in an sich bekannter Weise auf einem Wälzkörper gelagert,
der um eine zum Werkzeugkopf exzentrische Wälzkörperachse eine Wälzbewegung auszuführen
vermag.
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Zum Abziehen können in an sich bekannter Weise die Bearbeitungssegmente
in eine konzentrische Lage verstellbar sein.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
näher beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt F i g. 1 eine
schematische Darstellung eines Werkzeugkopfes in axialer Draufsicht, F i g. 2 bis
4 schematische Erläuterungen der gegenseitigen Abrollbewegung von Werkzeugkopf und
Werkzeugstück, F i g. 5 und 6 eine den F i g. 2 bis 4 ähnliche Darstellung, jedoch
mit veränderter Größe der nutzbaren Flankenlinie, F i g. 7 eine schematische Erläuterung
eines Fräsvorganges, F i g. 8 eine schematische Darstellung der Entstehung der konkaven
Flankenlinien, F i g. 9 bis 13 schematische Erläuterungen entsprechend den F i g.
2 bis 8, jedoch für die Herstellung der konvexen Flankenlinien, F i g. 14 und 15
Erläuterungen des Zusammenspiels von Bearbeitungsvorgängen an der konvexen und der
konkaven Seite der Bogenzähne, F i g. 16 eine Erläuterung des Abziehens, F i g.
17 eine schematische Darstellung eines zweigängigen Werkzeugkopfes, F i g. 18 eine
schematische Erläuterung einer zusätzlichen Wälzbewegung, F i g. 19 eine weitere
schematische Darstellung im Zusammenhang mit dem Wälzvorgang, F i g. 20 eine schematische
Darstellung zweier Kegelräder mit achsversetzter Anordnung und F i g. 21 eine Erläuterung
der Herstellung des in F i g. 20 gezeigten Ritzels.
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Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf
kreisförmige Werkzeuge -in F i g. 1 durch zwei Schleifsegmente dargestellt -verwendet
werden, deren Mittelpunkte MS 1 und MS 2 in bezug auf den Drehmittelpunkt Ml des
Werkzeugkopfes um einen Abstand r1 exzentrisch versetzt sind. F i g. 1 gibt die
Darstellung eines eingängigen Werkzeuges wieder, bei dem die Schleifsegmente um
180° versetzt angeordnet sind, jedoch schließen ihre um den Mittelpunkt M1 liegenden
Mittelpunkte MS 1 und MS 2 nur einen Winkel von 90° ein, der je nach Flankenlinienverlauf
auch größer gewählt werden kann. R, ist der Radius des kreisförmigen Schleifsegmentes
für die konkave Flanke, Ra ist der Radius des kreisförmigen Kreissegmentes für die
konvexe Flanke.
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Bei einem eingängigen Werkzeug dreht sich bei einer Umdrehung des
Werkzeuges das zu schleifende Rad jeweils um eine Zahnteilung weiter.
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An Hand der F i g. 2 soll nun die Entstehung der konkaven Flankenlinie
gezeigt werden. Zu diesem Zweck mußte ein Extremfall angenommen werden, weil bei
normalen Verhältnissen die zu betrachtenden Linien zu eng ineinanderlaufen und eine
zeichnerische Darstellung ausschließen. In F i g. 2 wurde deshalb ein Planrad mit
Zähnezahl 2 zugrunde gelegt. Es bedeutet: KO = Grundkreis des Planrades mit
der Zähnezahl 2, K1 = Rollkreis des Schleifkopfes.
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Das kreisförmige Schleifsegment ist durch die Punkte 1, 2, 3 und 4
gegeben, und der Mittelpunkt desselben liegt hier auf dem Rollkreis K1 im Punkt
MS. Rollt nun der Kreis K1 auf dem feststehend gedachten Kreis K, so ab, daß der
Punkt MS des Rollkreises K1 in dem Punkt P1 des Grundkreises K, zu liegen kommt,
dann hat dabei der Punkt 1 des Schleifsegmentes, das mit dem Rollkreis fest verbunden
ist, die Bahn der Zykloide I bis zum Punkt 1' durchlaufen.
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In gleicher Weise würden die Punkte 2, 3 und 4
des Schleifsegmentes
die übrigen mit II, III und IV bezeichneten Zykloiden bis zu den Punkten 2", 3"
und 4" beschreiben, wenn die Rollung des Kreises K1 bis zu den Punkten P2, P3 und
P4 auf dem feststehenden
Kreis K" weitergeführt wird. Aus der F
i g. 2 geht die überschneidung der Zykloiden deutlich hervor. Wird aber die Rollung
auf dem Kreis K, nur von Punkt P bis Punkt P1 ausgeführt, dann liegen die Punkte
1, 2, 3 und 4 des Schleifsegmentes in den Punkten 1', 2', 3' und 4' der zugehörigen
Zykloiden. Legt man in den Punkten 1' bis 4' die Tangenten an die Kurven und errichtet
auf diesen das Lot, so gehen sämtliche Lote durch den Punkt P1.
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Da die Punkte 1 bis 4 des Schleifsegmentes den gleichen Abstand R=
von ihrem Mittelpunkt MS haben, müssen auch die Punkte 1' bis 4' die gleiche Entfernung
Ri vom Punkt P1, in dem jetzt der Mittelpunkt MS liegt, aufweisen.
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Wenn man nicht nur die Bahnen der Punkte 1 bis 4, sondern auch die
Bahnen der dazwischenliegenden Punkte des Schleifsegmentes verfolgen würde, dann
ergäbe sich eine so dicht aneinandergereihte Zykloidenschar, daß die Punkte 1' bis
4' mit den dazwischenliegenden Punkten der anderen Zykloiden eine geschlossene Linie
ergeben, die die Umhüllende aller zwischen den Punkten 1' bis 4' liegenden Zykloidenbögen
ist. Da alle diese Punkte den gleichen Abstand Ri vom Punkt P1 haben, ist die Umhüllende
1' bis 4' (F i g. 3) die erzeugte Flankenlinie und ein Kreisbogen um den Punkt P1,
der genau dem Kreisbogen des Schleifsegmentes entspricht.
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Die Umhüllende 1' bis 4' in der F i g. 3 ist in diesem Falle die erzeugte
Flankenlinie, die in der Form und der Länge genau dem Kreisbogen des Schleifsegmentes
entspricht. Diese Flankenlinie 1' bis 4' wird in ihrer ganzen Länge vom Schleifsegment
1 bis 4 nur in dem Augenblick fertiggeschnitten, in dem der Mittelpunkt MS des Schleifsegmentes
1 bis 4 beim Abrollen des Rollkreises K1 auf dem feststehenden Kreis K4 mit dem
Punkt P1 zusammenfällt.
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Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß das Schleifsegment 1 bis 4 die Flankenlinie
1' bis 4' in keinem Punkt berührt, wenn die Rollung von Punkt P nicht bis zum Punkt
P1, sondern z. B. nur bis Punkt P1' (Stellung I) oder darüber hinaus bis zum Punkt
P1" (Stellung II) durchgeführt wird.
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In F i g. 2 bis 4 wurde angenommen, daß die Bogenlänge der Flankenlinie
gleich der Bogenlänge des Schleifsegmentes ist. In Wirklichkeit ist die benutzte
Flankenlinie bedeutend kürzer. Wir wählen nun als nutzbare Flankenlinie in F i g.
5 den Bogen zwischen den Punkten 2' und 3', der durch die Zahnbreite b gegeben ist.
Dieser Bogen der Flankenlinie zwischen den Punkten 2' und 3' wird von dem gleich
; großen Bogen zwischen den Punkten 2 und 3 des Schleifsegmentes nur dann fertigbearbeitet,
wenn die Rollung bis zum Punkt P1 erfolgt ist. Durch den Abstand e zwischen dem
Bogen 2', 3' und der gestrichelt gezeichneten Linie L soll die angenommene Schleif-
; zugabe pro Flanke gegeben sein.
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Aus der F i g. 5 geht hervor, daß der Bogen zwischen den Punkten 1,
2 des Schleifsegmentes auch in diesem Extremfall schon zum Vorschleifen benutzt
wird.
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Wird in F i g. 5 die Rollung vom Punkt P bis zum Punkt Px durchgeführt,
dann haben Teile des Schleifsegmentbogens 1, 2 die Materialzugabe ei abgenommen.
Bei weiterer Rollung bis zum Punkt P' wird die Materialzugabe e2 von dem Schleifsegmentbogen
1, 2 abgeschliffen. Geht die Rollung über Punkt Px hinaus, dann beginnt auch der
Schleifsegmentbogen 2, 3 die Flanke vorzuarbeiten, die bei Rollung bis zum Punkt
PI von diesem Schleifsegmentbogen fertigbearbeitet wird.
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Auch der Schleifsegmentbogen 3, 4 wird zur Bearbeitung der Flanke
benutzt. Geht die Rollung über den Punkt P1 hinaus, dann hebt sich zwar nach F i
g. 4 der Schleifsegmentbogen von der Flankenlinie ab, da aber zwischen Schleifkopf
und Rad noch zusätzlich eine Wälzbewegung zur Erzeugung der Oktoidenzahnform, wie
noch gezeigt wird, stattfindet, wird der Schleifsegmentbogen 3, 4 zur Bearbeitung
höher bzw. tiefer liegender Flankenlinien herangezogen.
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Bei normalen Radverhältnissen mit Planradzähnezahlen - größer als
12 - liegen die von den einzelnen Werkzeugpunkten beschriebenen Zykloiden so dicht
aneinander, daß eine zeichnerische Darstellung unmöglich ist. Durch dieses enge
Aneinanderliegen der Zykloiden ergibt sich aber, daß alle Schleifsegmentteile zur
Vor- und Fertigbearbeitung benutzt werden.
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In F i g. 6 sind die Verhältnisse für eine Planradzähnezahl8 wiedergegeben.
Das Schleifsegment sei durch den Bogen 1 bis 7 dargestellt. Der besseren Übersicht
wegen sind im Bereich der Zahnbreite b nur Teilstücke der von den Punkten 1 bis
7 beschriebenen Zykloiden I bis VII gezeichnet.
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Die Flankenlinie 4' bis 6' wird von dem Schleifsegmentbogen 4 bis
6 erzeugt, und der davorliegende Schleifsegmentbogen 1 bis 4 wird zum Vorschleifen
benutzt, denn bei den normalen Radverhältnissen liegen die Zykloiden noch dichter
aneinander.
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Beim Fräsen der Flankenlinie werden an Stelle des Schleifsegmentes
Messer verwendet, die ebenfalls auf einem um MS liegenden Kreisbogen (F i g. 7)
auf dem Werkzeugkopf befestigt sind. Jedes dieser in den Punkten 1 bis 7 angebrachten
Messer schneidet nun bei der Rollung des Kreises K1 auf dem feststehend gedachten
Kreis K, eine Zykloide. Da in F i g. 7 die gleichen Verhältnisse der F i g. 6 mit
der Planradzähnezahl 8 zugrunde gelegt worden sind, würde die Flankenlinie 4' bis
6' von den in den Punkten 4, 5 und 6 angebrachten Messern geschnitten werden; d.
h., die Flankenlinie setzt sich aus Bögen der Zykloiden IV, V und VI zusammen. Die
in den Punkten 1, 2 und 3 befestigten Messer würden als Vorschneider arbeiten und
die Zahnlücke freischneiden.
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F i g. 8 a zeigt die aus den übertrieben stark gekrümmt angenommenen
Zykloidenbögen zusammengesetzte Flankenlinie. Praktisch ist diese Flankenlinie ein
in F i g. 8 b dargestellter gleichmäßig verlaufender Linienzug, weil die Zykloidenbögen
derart flach ineinanderlaufen und ihre Abweichung vom geschlossenen Linienzug kaum
meßbar ist. Die Anzahl der Zykloidenbögen, aus denen sich die Flankenlinie zusammensetzt,
kann durch die Anzahl der jeweils angebrachten Messer verändert werden.
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An Hand der F i g. 9 soll die Entstehung der konvexen Flankenlinie
gezeigt werden.
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K, ist wieder der Grundkreis des Planrades mit der Zähnezahl 2, K1
ist der Rollkreis des Schleifkopfes. Das kreisförmige Schleifsegment ist durch den
Kreisbogen 1 bis 4 gegeben, und sein Mittelpunkt MS liegt auf dem Rollkreis K1 und
fällt mit dem Punkt P des Grundkreises KO zusammen. Der Winkel, den die Linien Ms-Ml
und M1-1 einschließen, ist hier 90°.
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Rollt nun der Kreis K1 auf dem feststehend gedachten Kreis K, ab,
dann durchlaufen die Punkte 1 bis 4 des Schleifsegmentes die Zykloide
1 bis IV. Die
Zykloiden schneiden sich in den Punkten
x', x" und x"'. Betrachtet man den Linienzug 1', 2', 3' und 4' als erzeugte
Flankenlinie, dann setzt sich diese aus Bögen der Zykloiden I, 1I, III und IV zusammen,
wobei nur die Zykloiden der Punkte 1 bis 4 des Schleifsegmentes betrachtet
worden sind. In Wirklichkeit durchlaufen aber auch die zwischen den Punkten 1 bis
4 liegenden Punkte des Schleifsegmentes Zykloiden, die so dicht aneinandergereiht
liegen, daß alle inneren Punkte den geschlossenen Linienzug der Flankenlinie ergeben.
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F i g. 10 zeigt diesen Linienzug, der durch die bei der Rollung des
Kreises K1 von Punkt P1 nach Punkt P2 stattfindenden Drehung des Schleifsegmentes
entstanden ist.
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Legt man an die Punkte 1' bis 4' der erzeugten Flankenlinie die Tangenten
und errichtet auf diesen das Lot (F i g. 11), dann schneiden diese Lote den Grundkreis
KO in den Punkten P1 bis P4. In den Punkten P1 bis P4 liegt jeweils der Pol des
zugehörigen Kurvenpunktes, d. h., der Pol wandert bei der Rollung auf dem Kreis
K, von Punkt P1 bis Punkt P4. Daraus geht hervor, daß bei der konvexen Kurve die
einzelnen Kurvenpunkte 1' bis 4' der Reihe nach von außen nach innen
geschnitten werden, während bei der konkaven Kurve nach F i g. 3 alle Kurvenpunkte
zwischen 1' bis 4' gleichzeitig erzeugt werden, wenn die Rollung bis
zum Punkt P1 erfolgt ist, weil P1 der gemeinsame Pol für alle Kurvenpunkte ist.
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Beim Fräsen der konvexen Kurve werden an Stelle des Schleifsegmentes
Messer verwendet, die ebenfalls auf einem um MS liegenden Kreisbogen (F i g. 12)
auf dem Werkzeugkopf befestigt sind. Nehmen wir die gleichen Verhältnisse der F
i g. 7 an, dann schneiden die in den Punkten 1 bis 7 liegenden Messer der F i g.
12 die Zykloiden I bis VII, und die Flankenlinie 4' bis 6' setzt sich
aus Bögen der Zykloiden II, III und IV zusammen.
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F i g. 13 a zeigt, übertrieben dargestellt, die zusammengesetzte Flankenlinie,
die in Wirklichkeit nach F i g. 13 b als glatter Linienzug verläuft, weil bei den
normal ausgeführten Rädern bei größerer Planradzähnezahl die Zykloiden flach ineinanderlaufen.
Die Anzahl der Zykloidenbögen, aus denen sich die Flankenlinie zusammensetzt, kann
durch mehr oder weniger angebrachte Messer beeinfiußt werden. Korrekturen F i g.
14 zeigt ein eingängiges Schleifwerkzeug. Das Schleifsegment A erzeugt die konvexe
Kurve, das Schleifsegment B ist für die konkave Kurve gedacht. Der Radius R," ist
an beiden Segmenten gleich groß.
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Die Größe und Lage der Balligkeit an beiden Flanken kann im voraus
berechnet werden.
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Die Lage der Balligkeit kann auf zweierlei Art verändert werden:
| 1. Durch Verändern der Schräglage der konvexen |
| Kurve. In F i g. 14 liegt der Mittelpunkt MS 1 des |
| Schleifsegmentes A der konvexen Kurve auf dem |
| Rollkreis K1, und er ist zu der Linie M1-1 um |
| 90° versetzt angeordnet. Mit dem Segment A |
| wird die ausgezogen gezeichnete konvexe Kurve |
| geschnitten. Wird an Stelle des Segmentes A das |
| Segment A' verwendet, dessen Mittelpunkt MSl |
| wohl auf dem Rollkreis K1 aber zur Linie M1-1 |
| nur um z. B. 60° versetzt liegt, dann schneidet |
| das Segment A' die gestrichelt konvexe Kurve, |
| die dadurch eine andere Schräglage erhält, wo- |
| durch auch die Lage der Balligkeit verändert |
| wird. |
| 2. Durch Verlegung der Mittelpunkte MS der |
| Schleifsegmente nach innerhalb oder außerhalb |
| des Rollkreises K1. |
| Eine andere Schräglage der konvexen oder kon- |
| kaven Kurve wird erreicht, wenn der jeweilige |
| Mittelpunkt MS eines Segmentes nicht auf dem |
| Rollkreis K1, sondern innerhalb oder außerhalb |
| desselben angeordnet wird. Damit verändert sich |
| gleichzeitig die Lage der Flankenballigkeit. In |
| F i g. 15 liegt der Mittelpunkt M" des Schleif- |
| segmentes B' innerhalb des Rollkreises K1, und |
| das Segment erzeugt die gestrichelt gezeichnete |
| konkave Kurve. Dagegen würde man mit dem |
| ausgezogen gezeichneten Segment B, dessen |
| Mittelpunkt M12 auf dem Rollkreis K1 liegt, die |
| ausgezogen gezeichnete konkave Kurve herstel- |
| len. |
Abziehen der Schleifsegmente Zum Abziehen der Schleifsegmente werden dieselben verschoben,
so daß ihr Mittelpunkt MS 1 bzw. M", in dem Mittelpunkt Ml des Schleifkopfes zu
liegen kommt, und das jeweils abzuziehende Segment wird gleichzeitig nach vorn gestellt.
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In F i g. 16 a ist das zu Ml exzentrisch angeordnete gestrichelt gezeichnete
Segment A bereits in die zu Ml zentrische Lage A' verschoben, und F i g. 16 b zeigt
das Segment in vorgerückter Abzugsstellung. Nach Beendigung des Abzugsvorganges,
bei dem der Diamant in Pfeilrichtung verschoben wird, wird das Segment wieder in
die exzentrische Schleiflage gebracht, und das gleiche erfolgt mit dem Segment B.
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Soll beim Schleifen der Flanken gleichzeitig eine Höhenballigkeit
erreicht werden, dann muß der Diamant die in F i g. 16 b gestrichelt gezeichnete
Längsbewegung ausführen.
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Mehrgängige Werkzeuge Bei den bisherigen Erläuterungen wurde ein eingängiges
Werkzeug zugrunde gelegt. Es können aber auch mehrgängige Fräs- und Schleifwerkzeuge
verwendet werden. Die Segmentlängen werden dann nach der Mehrgängigkeit und den
vorliegenden Verzahnungsverhältnissen bestimmt.
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F i g. 17 zeigt z. B. ein zweigängiges Schleifwerkzeug. Die Segmente
A bearbeiten die konvexen und die Segmente B die konkaven Flanken. Bei einer Umdrehung
des Werkzeugkopfes hat sich das Rad dann um zwei Zahnteilungen weiterbewegt. Auswälzen
Bisher wurde nur gezeigt, wie die konkaven und konvexen Flankenlinien erzeugt werden.
Damit ist aber das Zahnprofil (z. B. Oktoide) noch nicht erzeugt. Damit das Zahnprofil
entsteht, muß der Wälzkörper mit dem darauf befestigten Werkzeugkopf noch eine zusätzliche
Wälzbewegung um die Wälzkörperachse (F i g. 18 a) ausführen. In F i g. 18 a ist
das Rad im Schnitt gezeichnet und die Lage des Werkzeugkopfes und des Wälzkörpers
wiedergegeben. F i g. 18 b zeigt den Wälzweg, der zum Auswälzen, z. B. des linken
äußeren Zahnprofils, notwendig ist. Bei Wälzbeginn schneidet das Werkzeug am Zahnkopf,
und während des Wälzvorganges werden die anderen Profilteile bearbeitet. Aus F i
g. 19 ist zu ersehen, wie groß der Wälzweg zum Auswälzen der
linken
Zahnflanke sein muß. Der Werkzeugkopf K. beginnt in der ausgezogen gezeichneten
Stellung 1 im Punkt P= das innere Profil zu bearbeiten. Nun wird der Werkzeugkopf
K2 durch den Wälzkörper im Abstand Ml-M. um den Mittelpunkt Mo linksherum bewegt.
In der Stellung 2 beginnt der Werkzeugkopf im Punkt P" das äußere Profil zu bearbeiten.
In der Stellung 3 ist im Punkt P1 das innere Profil ausgewälzt, und in Stellung
4 ist im Punkt Pd die gesamte Wälzung für die linke Flanke beendet. Dabei hat sich
der Werkzeugkopf K2 im Abstand Ml-M. um den Mittelpunkt M," um den Winkel 9p", nach
links bewegt.
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Zum Auswälzen der rechten Flanke ist der gleiche Wälzweg erforderlich,
jedoch liegen beide um eine halbe Zahnteilung zueinander versetzt, so daß der gesamte
Wälzwinkel etwas größer als cp", ist. Die zusätzliche Wälzbewegung muß der Radgeschwindigkeit
überlagert werden. Achsversetzte Kegelräder Mit dem vorstehend beschriebenen Werkzeug
können auch Kegelräder mit versetzten Achsen, wie in F i g. 20 dargestellt, gefräst
und geschliffen werden. Dabei wird z. B. das Tellerrad in bisheriger Weise, wie
F i g. 17 zeigt, erzeugt, während das Ritzel nach F i g. 21 in achsversetzter Lage
geschnitten wird. Die Eingriffswinkel des Ritzelwerkzeuges müssen den dadurch veränderten
Eingriffsverhältnissen angepaßt werden.