DE3512243A1

DE3512243A1 - Verfahren zum fertigbearbeiten eines zahnradrohlings

Info

Publication number: DE3512243A1
Application number: DE19853512243
Authority: DE
Inventors: Hiromu Iruma Saitama Okunishi; Ryuichi Asaka Saitama Tsukamoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1985-10-03
Anticipated expiration: 2005-04-04
Also published as: DE3512243C2; GB2156721B; GB2156721A; US4850760A; CA1230249A; GB8508727D0; JPH0122093B2; JPS60213417A; DE3512243C3

Description

Patentanwälte ^lÄpjLi-IrfG.^JjWticiMÄNN, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska _f Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

D/80 3.

8000 MÜNCHEN 86 3. APTll 1985

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HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA, möhlstrasse22

27-8, Jingumae 6-chome ,Shibuya-ku,

^, ,,,„ TELEGRAMMPATENTWEICKMANNMONCHEN

Tokyo, JAPAN

Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings mit einem Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug, das zahnradähnlich oder zahnstangenähnlich angeordnete Bearbeitungszähne hat.

Die Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 58-54935 of- ' fenbart ein Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren, bei dem ein Zwischenraum oder Spiel zwischen den Zahnoberflächen eines Fertigbearbeitungswerkzeugs und denen eines Zahnradrohlings, der mittels des Werkzeugs fertigbearbeitet werden soll, vorgesehen ist. Gemäß diesem offenbarten Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren wird ein Zahnrad durch Antreiben des Fertigbearbei tungswerkzeugs und durch die Möglichkeit, das Zahnrad dem Fertigbearbeitungswerkzeug folgen zu lassen (oder umgekehrt), oder durch Wechseln der Drehrichtung des Fertigbearbeitungswerkzeugs und des Zahnrades fertigbearbeitet. Indessen kann mittels dieses bereits bekannten Verfahrens das betreffende Zahnrad nicht mit hoher Genauigkeit fertigbearbeitet werden, da die Zahnoberflächen des Fertigbearbeitungswerkzeugs und des Zahnrades dann, wenn diese sich unter Ineinandergreifen miteinander drehen, mit unregelmäßigen Drehzahlen einen Schlupf aufweisen und da deren Zähne außerdem dazu neigen, aufgrund des Spiels gegeneinander zu stoßen. Zum Erzielen einer Bearbeitungs- oder Schleifgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um das Zahnrad wirtschaftlich fertigzubearbeiten, ist es notwendig, das Fertigbearbeitungswerkzeug und das Zahnrad bei beträchtlich hohen Drehzahlen zu drehen, während diese.miteinander in Eingriff stehen. Eine Hochgeschwindigkeitsdrehung steht indessen einer erforderlichen dynamischen Auswuchtung entgegen, was zu einer verringerten Fertigungsgenauigkeit führt. Außerdem ist jede Einrichtung, die dazu bestimmt ist, das oben genannnte herkömmliche Verfahren durchzuführen, von der Konstruktion her kompliziert, und zwar wegen der Not-

wendigkeit, das Fertigbearbeitungswerkzeug anzutreiben und das Werkstück dem Fertigbearbeitungswerkzeug folgen zu lassen (oder umgekehrt) oder die Drehrichtungen des Fertigbearbeitungswerkzeugs und des Zahnradrohlings wechseln zu lassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Probleme und Nachteile, die Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren nach dem Stand der Technik anhaften, zu lösen bzw. zu beseitigen.

Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fertigbearbeiten der Zähne eines Zahnrades zur Erzielung eines hochgenauen Profils ohne Profilfehler zu schaffen, wobei das Verfahren durch eine Einrichtung ausführbar sein soll, die eine einfache Konstruktion aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings vorgeschlagen, das durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Halten des Zahnradrohlings und eines Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs, die im wesentlichen ohne Spielraum zwischen sich ineinandergreifen, Antreiben des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs unter Ineinandergreifen mit dem Zahnradrohling, Drehen des Zahnradrohlings in Synchronismus mit der durch Antrieb erfolgenden Bewegung des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs und gegenläufiges Bewegen des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs und des Zahnradrohlings relativ zueinander in der Richtung einer Zahnspur zum Fertigbearbeiten der Zähnradoberflächen des Zahnradrohlings.

Die zuvor genannte und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden anhand von Figuren gegebenen Beschreibung ersichtlich, wobei die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele für die Erfindung betreffen.

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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung eines Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Zahn-

rad-Fertigbearbeitungswerkzeugs, das in dem Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß Fig. 1 benutzt werden kann.
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Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines weiteren Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs, das in dem Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß Fig. l

ver- wendet werden kann.
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Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht längs einer Linie IV - IV in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Fertigbeareitungseinrichtung.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung eines Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiels für die vorliegende Erfindung.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs, das in dem Zahnrad-Fertigbearbeitungsverf ahren gemäß Fig. 6 verwendet werden kann.

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines weiteren Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs, das in dem Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß Fig. 6 verwendet werden kann.

Fig. zeigt ein Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß

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einem ersten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Zahnradrohling 1, der grob in die Form eines Zahnrades, hier eines Stirn-Zahnrades, geschnitten ist, auf eine Aufnahmewelle 2, die um ihre eigene Achse 5 drehbar ist, aufgesetzt. Ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug in Form eines Stirn-Zahnrades ist auf eine . Werkzeugwelle 4 aufgesetzt, die um ihre eigene Achse 6, welche sich parallel zu der Achse 5 der Aufnahmewelle 2 erstreckt, drehbar ist. Daher haben der Zahnradrohling 1 und das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 parallel zueinander liegende Achsen.

Zum Durchführen des Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahrens wird der Zahnradrohling 1 auf der Aufnahmewelle 2 befestigt und ohne Spiel in Eingriff mit dem Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 ohne Spiel gebracht. Die Aufnahmewelle 2 und die Werkzeugwelle 4 werden synchron um deren Achsen 5,6 gedreht, um den Zahnradrohling 1 und das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 in gegenseitigem Eingriff zu drehen. Während dieser Zeit wird das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 längs der Achse 6 in Richtungen, die durch einen Pfeil 7 angedeutet sind, hin- und herbewegt.

Wenn das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 axial über die Dickenausdehnung des Zahnradrohlings 1 hinweg hin- und herbewegt wird, werden die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 durch die gegenseitige reibende Berührung zwischen den Zahnoberfächen des Zahnradrohlings 1 und des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 aufgrund von deren relativer Verschiebungsbewegung in den Richtungen der Zahnrtrace fertigbearbeitet. Die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 werden über die gesamte Zahnhöhe aufgrund der unter Eingriff erfolgenden Drehung des Zahnradrohlings 1 und des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 3 fertigbearbeitet. Da kein Spiel zwischen dem Zahnradrohling 1 und dem Zahnrad-Fertig-

bearbeitungswerkzeug 3 besteht und sie in Synchronismus miteinander gedreht werden, stoßen deren Zähne nicht gegeneinander und werden mit hoher Genauigkeit ohne Profilfehler ohne Beeinflussung durch den Grad des Ineinandergreifens und die Veränderungen in der Zahnoberflächenkrümmung fertigbearbeitet. Mit dem Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können die Zahnräder bei einer erhöhten Ausstoßrate fertigbearbeitet werden.

Die Drehzahl, bei der sich das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 und der Zahnradrohling 1 in Eingriff miteinander drehen, ist nicht zum Zwecke des Erzielens einer geforderten Bearbeitungs- oder Schleifgeschwindigkeit festgelegt, wie dies bei dem hermkömmlichen Fertigbearbeitungsverfahren der Fall ist. Der Zahnradrohling 1 kann daher bei niedrigen Drehzahlen des Zahnrad-Fertigbeareitungswerkzeugs 3 und des Zahnradrohlings 1 fertigbearbeitet werden.

Da das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 und der Zahnradrohling 1 in Synchronismus miteinander angetrieben werden, kann das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 selbst dann weich in Eingriff mit dem Zahnradrohling 1 gebracht werden, wenn das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 außer Eingriff mit dem Zahnradrohling 1 bewegt wurde. Daher kann der Hub der Hin- und Herbewegung des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs unabhängig von der Zahnbreite oder -dicke des Zahnradrohlings 1 gewählt werden.

Das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 kann verschiedene Ausführungsformen haben. In Fällen, in denen die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 relativ weich sind, kann ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 301 ähnlich einem Zahnradschaber, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, benutzt werden, der eine Vielzahl von Rillen oder Nuten 12 hat, die in Stirnzahnrad-Zahnoberflächen 11 in Richtung der Zahnhöhe ausgebildet sind. In Fällen, in denen die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 relativ hart sind, beispielsweise in

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Fällen abgeschreckter oder gehärteter Zahnräder, kann ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 302, wie es in Fig. 3 u. Fig. 4 gezeigt ist, benutzt werden. Das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 302 hat die Form eines metallischen stirnzahnradförmigen Trägers 13, der Zahnoberflächen 14 hat, auf die eine ultraharte Schleifkornstruktur mit einer einzigen, vorzugsweise durch Galvanisierung erzeugten Schicht aufgebracht ist. Wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Benutzung des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 301 durchgeführt wird, wird der Zahnradrohling mittels eines Zahnrad-Schabeprozesses fertigbearbeitet. Wenn das Verfahren unter Benutzung des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs 302 durchgeführt wird, wird der Zahnradrohling mittels eines Zahnrad-Schleifprozesses fertigbearbeitet.

Eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine einfache Konstruktion auf, da sich die Achse 6 der Zahnradwelle und die Achse 5 der Aufnahmewelle parallel zueinander erstrecken und das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 längs der Achse 6 zum Fertigbearbeiten .des Zahnradrohlings 1 hin- und herbewegt wird.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Zahnrad-Fertigbearbeitungseinrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Teile in Fig. 5, die identisch mit Teilen in Fig. 1 sind, sind mit identischen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Zahnrad-Fertigbearbeitungseinrichtung ist allgemein mit 21 bezeichnet und weist die Achse 6 der Werkzeugwelle und die Achse 5 der Aufnahmewelle, die sich parallel zueinander erstrecken, auf.

Die Werkzeugwelle 4 ist über eine Kupplung 22 mit einem Kurbelarm 23 verbunden. Die Werkzeugwelle 4, die Kupplung 22 und der Kurbelarm 23 stellen gemeinsam einen sich hin- und herbewegenden Schieber-Kurbelmechanismus 24 dar, der durch eingreifende Zahnräder 25, 26 und einen Motor angetrieben wird, um die Werkzeugwelle 4 längs der Achse 5 hin- und

herzubewegen. . .

Die Werkzeugwelle 4 tragt auf sich ein Schneckenrad 32, das mit einem Schneckenrad 31 kämmt. Die Aufnahmewelle 2 trägt auf sich ein Schneckenrad 34, das mit einem Schneckenrad 33 kämmt. Die Schneckenräder 31, 33 werden jeweils durch einen Schrittmotor 35 bzw. 36 gedreht. Der Motor 27 ist mit einem Impulsgenerator 37 zum Erzeugen von Impulsen und zum Liefern derselben an einen Impulsverteiler 38, der beispielsweise als Impulsratenmultiplizierer wirkt, verbunden. Der Impulsverteiler 38 verarbeitet das Impulssignal aus dem Impulsgenerator 37, um Synchronisierungsimpulssignale an die Schrittmotoren 35, 36 zu liefern, um dadurch die Schrittmotoren 35, 36 in Synchronismus miteinander zu drehen.

Die Zahnrad-Fertigbearbeitungseinrichtung 21 arbeitet daher dahingehend, daß sie das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 und den Zahnradrohling 1 in Synchronismus miteinander dreht und das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 3 hin und her längs der Achse 6 der Wekrzeugwelle zum Fertigbearbeiten des Zahnradrohlings 1 bewegt.

Ein Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 6 bis 8 beschrieben.

Ein Zahnradrohling 1 in Form eines Stirnzahnrades wird auf eine Aufnahmewelle 2 gesetzt, die um ihre eigene Achse 5 drehbar ist. Ein Zahnstangentyp-Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 9 ist an einem Werkzeugträger 41 befestigt und erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse 5 der Aufnahmewelle 2, d. h. der Achse des Zahnradrohlings 1.

Im Betrieb wird der Zahnradrohling 1 an der Aufnahmewelle 2 angebracht und in Eingriff mit dem Zahnstangentyp-Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 9 gebracht. Der Werkzeugträger 41 wird in den Richtungen von Pfeilen 42 senkrecht zu der Achse

5 hin- und herbewegt, um das Zahnstangentyp-Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 9 in Eingriff mit dem Zahnradrohling 1 zu bewegen. In Synchronismus mit der Hin- und Herbewegung des Werkzeugträgers 41 wird die Aufnahmewelle 2 um die Achse 5 hin- und hergedreht, um den Zahnradrohling 1 winkelmäßig zu bewegen. Gleichzeitig wird das Zahnstangentyp-Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 9 in den Richtungen eines Pfeils 43 parallel zu der Achse 5 hin- und herbewegt. Der Zahnradrohling 1 wird daher im wesentlichen in der gleichen Weise wie gemäß dem ersten Ausführunsbeispiel fertigbearbeitet.

In Fällen, in denen die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings 1 relativ weich sind, kann ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 901, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, benutzt werden, das eine Vielzahl von Rillen oder Nuten 52 hat, die in Zahnoberflächen 51 in Richtung der Zahnhöhe definiert sind. In Fällen, in denen die Zahnoberflächen des Zahnradrohlings relativ hart sind, wie bei abgeschreckten oder gehärteten Zähnen, kann ein Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 902, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, verwendet werden. Das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug 902 besteht aus einem metallischen Träger 53, der Zahnoberflächen 54 aufweist, von denen jede durch Galvanisierung mit einer einzigen Schicht einer ultraharten Schleifkornstruktur 55, wie beispielsweise Diamant oder kubisches Bornitrid, bedeckt ist.

Während in den gezeigten Ausführungsbeispielen nur das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug hin- und herbewegt wird, um den Zahnradrohling fertigzubearbeiten, kann ausschließlieh der Zahnradrohling hin- und herbewegt werden, oder es können sowohl das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug als auch der Zahnradrohling hin- und herbewegt werden.

Das Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch auf andere Zahnräder außer Stirnzahnrädern, beispielsweise schrägverzahnte Zahnräder, angewendet werden.

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-y£ 01.

Obgleich lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung beschrieben worden sind, ist offensichtlich, daß diese Ausführungsbeispiele modifiziert werden können, ohnd daß dazu der allgemeine Erfindungsgedanke oder der Schutzumfang, der durch die Patentansprüche bestimmt ist, verlassen werden müßte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fertigbearbeiten eines Zahnradrohlings, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Halten des Zahnradrohlings (1) und eines Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs (3; 9), die im wesentlichen ohne Spielraum zwischen sich ineinandergreifen; Antreiben des Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeugs (3;

9) unter Ineinandergreifen mit dem Zahnradrohling (1); Drehen des Zahnradrohlings (1) in Synchronismus mit der durch Antrieb erfolgenden Bewegung des Zahnrad-Fertigbear-

beitungswerkzeugs (3; 9); '

gegenläufiges Bewegen des Zahnrad-Fertigbearbeitungs-

werkzeugs (3; 9) und des Zahnradrohlings (1) relativ zueinander in der Richtung einer Zahnspur zum Fertigbearbeiten der Zahnradoberflächen des Zahnradrohlings (1).

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■ _2-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (3) die Form eines Zahnrades hat, das sich in Eingriff mit dem Zahnradrohling (1) dreht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (9) die Form einer Zahnstange hat, die sich in Eingriff mit dem Zahnradrohling (l) in der Richtung bewegt, in welcher sich der Zahnradrohling (1) dreht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (301; 901) Zahnoberflächen (11; 51) hat, die jeweils eine Vielzahl von Rillen (12; 52) aufweisen, welche darin ausgebildet sind und sich in Richtung der Zahnhöhenausdehnung erstrecken.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

zeichnet , daß das Zahnrad-Fertigbearbeitungswerkzeug (302; 902) Zahnoberflächen (14; 54) hat, auf denen eine ultraharte Schleifkornstruktur (15; 55) mit einer einzigen, vorzugsweise durch Galvanisierung erzeugten Schicht aufgebracht ist.