DE3344548A1

DE3344548A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen und bearbeiten von zahnraedern

Info

Publication number: DE3344548A1
Application number: DE19833344548
Authority: DE
Inventors: Manfred 8031 Puchheim Erhardt; Herbert 8250 Dorfen Loos
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE3344548C2; GB2153271B; IT1177828B; IT8448445A0; FR2556259A1; JPS60127919A; US4757644A; IT8448445A1; JPH0227087B2; FR2556259B1; GB8426134D0; GB2153271A

Description

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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen und Bearbeiten von Zahnrädern

Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Hauptanspruches beschrieben ist und auf Vorrichtungen dazu.

Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art vorgeschlagen worden, die ansich befriedigend arbeiten. Jedoch ist beobachtet worden, daß die bearbeiteten Zahnflanken häufig Riefen od. dgl. aufweisen, deren Ursache zunächst nicht erkennbar waren» Die Erfinder haben festgestellt, daß der Grund für diese Unzulänglichkeit bereits beim Abziehen des Werkzeugs zu suchen ist. Stehen dort nämlich Diamantkörner aus dem Kollektiv vor, dann ergeben sich an dem Werkzeug Vertiefungen, die an der Werkstückoberfläche wiederum Erhöhungen verursachen. Umgekehrt kann aber die abrasive Oberfläche des Werkzeugs Erhöhungen aus dem Kollektiv aufweisen, die an der Werkstückflanke Vertiefungen verursachen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Unzulänglichkeit zu beseitigen oder mindestens zu mildern, d.h« also die Oberfläche des Werkstücks zu verbessern.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist«

Für die Lösung der Erfindungsaufgabe ist eine Auswahl, wie sie Anspruch 2 beschreibt, besonders wichtig.

Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens weist die Merkmale des Patentanspruchs 3 auf.

Eine andere Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 4 gekennzeichnet. Bei dieser Vorrichtung laufen sowohl das Werkstück-Werkzeug-Paar als auch das Führungsradpaar jeweils mit Flankenspiel; jedoch sind die Flankenspiele der beiden Radpaare so angeordnet, daß die Gesamtkombination ohne Flankenspiel läuft, d.h. wenn beispielsweise beim Werkzeug die Linksflanke anliegt, dann liegt am Führungsrad der Werkzeugspindel die Rechtsflanke an.

Im Sinne der Erfindung wird unter "abrasiver Oberfläche" eine spanabhebende Werkzeugfläche verstanden, die keine einheitlich gerichtete Schneidkanten aufweist. Darunter fallen alle Werkzeuge mit körniger Arbeitsfläche, z.B. Schleifwerkzeuge, aber auch Werkzeuge für beispielsweise elektrolytische, elektroerosive oder elektrochemische Abtragung.

Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung auf der das Verfahren nach der Erfindung angewendet werden

kann.

Figur 2 zeigt ebenfalls schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung.

In der Vorrichtung nach Figur 1 nimmt eine Werkstückspindel 1 ein Werkstück 2 auswechselbar auf. Eine Werkzeugspindel 5 nimmt auswechselbar ein zahnradartiges Werkzeug 6 auf. Die Verzahnung des Werkzeugs kämmt während der Bearbeitung mit der Werkstückverzahnung. Die

Achsen von Werkstückspindel 1 und Werkzeugspindel 5 kreuzen sich im Abstand,, was in Figur 1 (auch in Figur 2) dadurch zum Ausdruck kommt, daß das Werkstück von der Seite und das Werkzeug perspektivisch skizziert sind. Die Verzahnung des Werkzeugs ist hyperboloidisch oder globoidisch geformt, so daß die Zahnflanken von Werkstück und Werkzeug während der Bearbeitung auf der ganzen Breite anliegen. Aus diesem Grunde ist das Werkzeug so gestaltet, daß seine Verzahnung mindestens von einer Stirnseite des Werkstücks zur anderen reicht. Im Beispiel nach Figur 1 ist die Werkzeugspindel 5 niit einem Motor 301 für eine Rotationsbewegung (Abwälzbewegung) antreibbar. Die Verzahnung des Werkzeugs treibt das Werkstück an. Damit die Zahnflanken bei der Bearbeitung jeweils nur an einer Seite anliegen - jeweils nur immer die treibende Flanke an der getriebenen Flanke -, ist die Werkstückspindel 1 mit einer Bremse 302 versehen. Die arbeitenden Zahnflanken werden durch Drehrichtungswechsel des Antriebs gewechselt.

Die Werkstückspindel 1 wird mit Reitstocken 303 od.dgl. von einem Werkstückträger 304- getragen, der mittels einer Vorschubspindel 305 und einer Vorschubmutter 306 und über ein Schneckengetriebe 30? von einem Vorschubmotor 3Ο8 rechtwinkelig zu den Spindeln 1, 5 antreibbar ist (Tiefenvorschub). Es können auch andere geeignete Vorschubmittel vorgesehen sein. Die üblichen und bekannten Maschinenteile wie Führungen, Lager u.dgl. sind im Schema fortgelassen.

Die Werkzeugspindel 5 wird ebenfalls über Reitstöcke 309 von einem Werkzeugträger 310 oder einem Gehäuse getragen. Der Werkzeugträger ist im nicht gezeichneten Maschinengestell schwenkbar gelagert und zwar um eine Achse, die rechtwinkelig zu den besagten Spindeln ge-

richtet ist. Die Schwenkbewegung ist über ein Schneckengetriebe 311 von einem Schwenkmotor 312 antreibbar.

Der Tiefenvorschub des Werkstückträgers kann auf geeignete Weise gemessen werden, z.B. durch Zählen der Umdrehungen des Schneckengetriebes 307· Diese Werte können über eine Leitung 313 od. dgl. einem Geber 314- mitgeteilt werden. Der Geber beeinflußt über eine Leitung 315 einen Empfänger 316, der seinerseits den Schwenkmotor 312 steuert.

Wird durch Zustellen oder Abrücken des Werkstückträgers 304- der Achsabstand 317 verändert, dann kann mit den Steuermitteln 307, 308, 311 bis 3I6 jeweils ^er Schrägungswinkel 3I8 dem für jeden Wälzkreis-Durchmesser der Zahnräder 2, 6 gültigen Wert angepaßt werden. Das ist möglich beim Zustellen, d.h. bei Verkleinerung des Achsabstandes, ist dort aber meist wegen der fortschreitenden Spanabnahme nicht wichtig. Wichtig und wesentlich für die Erfindung ist dieses Anpassen aber beim Abrücken, d.h. beim Vergrößern des Achsabstandes. Werden nämlich nach Fertigstellen der Verzahnung Werkstück und Werkzeug arbeitend voneinander entfernt, dann verwischen sich die zu vermeidenden Riefen, d.h. sie werden beseitigt. Bliebe dabei aber der für das fertige Werkstück maßgebliche Achskreuzwinkel erhalten, dann würde sich der für das fertige Werkstück maßgebliche Schrägungswinkel auf einen zu großen Wälzkreis übertragen. Der Schrägungswinkel würde ungenau bzw. falsch werden.

Das Ausführungsbeispiel Figur 2 ist schematischer gezeichnet als das vorhergehende Beispiel. Die Vorschubeinrichtung und die Schwenkeinrichtung sind lediglich mit Pfeilen symbolisiert. Die Werkstückspindel ist wieder mit 1, das Werkstück mit 2," die Werkzeugspindel mit

5 und das Werkzeug mit 6 bezeichnet. Der Achsabstand 317 kann wieder mittels des Vorschubmotors 308 verändert werden. Der Achskreuzwinkel ist wie beim vorigen Beispiel mit dem Schwenkmotor 312 veränderbar. Um den Achskreuzwinkel und damit den Schrägungswinkel 318 dem jeweiligen Achsabstand 317 anpasssen zu können, sind wie beim vorigen Beispiel ein Geber 314- und ein Empfänger 316 vorgesehen.

Auf der Werkstückspindel 5 ist ein Führungsrad und auf der Werkzeugspindel ein Führungsrad 7 angeordnet. Beide kämmen miteinander, haben das gleiche Übersetzungsverhältnis wie das Werkstück-Werkzeug-Paar und sind der Lage des Achskreuzpunktes (gemeinsame Normale), der weitgehend wählbar ist, angepaßt. Die Werkzeugspindel 5 kann mittels einer schaltbaren Kupplung 320 unterbrochen werden. Auf dem dem Werkzeug 6 zugewendeten Ende der Werkzeugspindel ist der Motor 321 für den Drehantrieb angeordnet. Auf der Werkstückspindel sitzt die Bremse 302 oder eine Schwungscheibe. Die beiden Radpaare arbeiten mit Flankenspiel, d.h. es liegen beim Bearbeiten nur immer jeweils eine Seite der Zähne aufeinander. Die Flankenspiele sind aber so aufeinander abgestimmt, daß beide Radpaare zusammen ohne Flankenspiel laufen, d.h. liegt bei einem Rad beispielsweise die Rechtsflanke an, dann liegt bei dem anderen Rad der gleichen Spindel die Linksflanke an. Zum Wechseln der arbeitenden Zahnflanken wird die Schaltkupplung kurzzeitig geöffnet und die Drehrichtung des Motors gewechselt oder ein nicht dargestelltes Wendegetriebe geschaltet. Die Bremse 302 oder die Schwungscheibe sorgt dann für die Anlage der gewünschten Zahnflanken.

Wie beim vorherigen Beispiel wird der Achskreuzwinkel und damit der Schrägungswinkel auf dem Werkstück im wesentlichen beim Auseinanderrücken von Werkzeug und Werkstück also beim Vergrößern des Achsabstandes (317) diesem angepaßt. Hierfür wird die Veränderung des Vorschubs (Abrücken) gemessen, vom Geber 314- dem Empfänger 316 mitgeteilt, der entsprechend den Schwenkmotor 312 steuert.

Die Steuereinrichtung 314-, 316 kann digital oder analog sein. Statt elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Mittel können auch mechanische Mittel verwendet werden, im letzten Falle z.B. eine Kulissensteuerung.

Begriffsliste

1	Werkstückspindel
2	Werkstück
3	Führungsrad
4
5	Werkzeugspindel
6	zahnradartiges Werkzeug
7	Führungsrad
8
9
10
301	Motor
302	Bremse
303	Reitstöcke
304	Werkstückträger
305	Vorschubspindel
306	Vorschubmutter
307	Schneckengetriebe
308	Vorschubmotor
309	Reitstöcke
310	Werkzeugträger
511	Schneckengetriebe
312	Schwenkmotor
313	Leitung
314	Geber
315	Leitung
316	Empfänger
317	Achsabstand
318	Schrägungswinkel
319
320	Kupplung
321	Motor
322
323

Claims

CAItL HURTH .. .£. Dezember 1983

MMChlnen- und Zahnredfabrik GmbH & Co I ',I I Ί * : ',.' HfJQ 00/250^ LfI /Wb

MooeaoherStr.se.SMÜnohen^ ...... - . , . . · (~> w/ <^ >"->., -uax/wu

Patentansprüche

'.Verfahren zum Herstellen oder Bearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten, außen- oder innenverzahnten Zahnrädern mit einem hyperboloidisch oder globoidisch oder ähnlich geformten verzahnten Werkzeug, das eine abrasisve oder ähnliche Oberfläche aufweist, wobei sich die Achsen von Werkstück und Werkzeug in einem Achsabstand kreuzen und wobei während des Bearbeitungsvorganges jeweils die Rechtsoder die Linksflanke der Werkzeugzähne an den Werk- stückzähnen anliegen (Flankenspiel), dadurch gekennzeichnet, daß beim Verändern des Achsabstands (317) von Werkstück (2) und Werkzeug (6) während der Bearbeitung der Achskreuzwinkel dem jeweiligen Achsabstand (317) unter Berücksichtigung der Zahnschräge

(318) angepaßt wird»
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskreuzwinkel der Zahnschräge (318) während des Abrückens von Werkstück (2) und Werkzeug (6),bei Vergrößerung des Achsabstandes (317)? angepaßt wird.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstelleinrichtung (304 bis 3O8) für den Achsabstand (317) von Werkstück (2) und Werkzeug (6) mit einem Geber (314·) versehen ist, der auf einen Empfänger (3I6) einwirkt, der eine Verstelleinrichtung (310 bis 312) für den Achskreuziirinkel steuert.

4-. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Werkzeug (6) und dem Werkstück (2) je ein Führungsrad (3»7) drehfest kuppelbar sind, die miteinander kämmen und das gleiche Übersetzungsverhältnis aufweisen wie das Werkzeug-Werkstück-Paar (2,6).