Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Schraubenrad-Evolventenzahnflanken. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Flanken von Zähnen an Schraubenrädern mit Evol- v entenverzahnung.
Während Prüfgeräte für geradverzahnte Räder bereits verwendet wurden, fehlte es bis jetzt an geeigneten Vorrichtungen zum Prüfen der Flanken von Zähnen an Schrau benrädern, was zum Teil daran lag, dass hier gewisse Schwierigkeiten bestehen infolge der immer strengeren Forderung in bezug auf Genauigkeit des Zahnschliffes.
Die bisherigen Prüfungsarten konnten den bei Schraubenrädern bestehenden Bedürf nissen riebt gerecht werden.
Mit Anwendung des soggenannten An färbeverfahrens. bei welchem man das zu prüfende Schraubenrad zusammen mit einem gefärbten Meisterrad laufen lässt, bedarf es eines zur genauen Bestimmung des Schraub winkels, das heisst des Steigungswinkels des Schraubenzahnes dienenden Gerätes, das eine ziemlich verwickelte Ausführung verlangt und dabei doch keine Genauigkeit verbürgt, da neben den Fehlern, die bei der Messung des Schraubwinkels unterlaufen, auch noch Fehler von der Evolvente her auftreten.
Man hat sich auch damit geholfen, dass man die Evolvente für sich und auch den Schraubwinkel für sich prüfte, was aber um ständlich ist.
Bei allen bisherigen Prüfarten hatte man für die darauffolgende erstmalige oder auch korrigierende Einstellung der Zahnrad- Sehleifmasehine nicht die volle Gewähr, ob beim fertigen Rad die Zahnflanken so erzeugt sind, dass .sie über ihre jeweilige Eingriffs länge gleichmässig zu tragen vermögen.
Bei einem aus zusammenarbeitenden Schrägzahnrädern bestehenden Räderpaar be rühren sich die Zahnflanken so, dass stets eine schräggerichtete tragende Linie zwischen Zahnfuss und Zahnkopf auf den Flanken ent- steht, die während des Laufes der Räder in achsialer Richtung durchwandert. Ihre Rich tung ist durch die Schrägstellung der Zahn flanken bedingt und infolge der Krümmung der Flanken in Evolventenform ergibt sich geometrisch eine gerade Erstreckung der tra genden Linie. Diese tragende Linie ist die Linie gleichzeitigen Eingriffes beider Räder.
Auf die Zahnflanke allein bezogen kann man von unendlich vielen aufeinanderfolgenden Linien gleichzeitigen Eingriffes sprechen.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung g o emäss vorliegender Erfindung wird die Linie gleichzeitigen Eingriffes zur Prüfling der Zahnflanken benützt, wobei die Prüfung der Linie sowohl über die Evolventenform, als auch über den Schraubwinlkel Aufschluss gibt. Das Ergebnis einer solchen Prüfung gibt mit einer Kontrolle Sicherheit darüber, ob der Zustand des gleichmässigen Tragens der Evolvente sowohl, als auch der Schraube bei zwei zusammenarbeitenden Rädern er reicht ist oder nicht. Bei richtig zusammen arbeitenden Schrägzahnrädern darf nämlich nicht etwa der Schraube oder der Evolvente das Tragen bevorzugt zukommen.
Das erfindungsgemässe Verfahren, bei dem ein Taster zur Anwendung kommt, be steht darin, dass die Zahnflanken entlang einer der Linien gleichzeitigen Eingriffes, die sich vom Grundkreis aus im Schraubwinkel in gerader Richtung erstrecken, in dieser geraden Bahn abgetastet werden und das Abtasten gleichzeitig durch eine Hilfsein richtung angezeigt bezw. aufgeschrieben wird, so dass die durch Ungenauigkeiten der Evolvente bedingten Abweichungen von der geraden Linie erkennbar sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung er möglicht die Ausführung dieses Verfahren dadurch, dass das zu prüfende Rad und der Taster, welcher geradlinig bewegbar ist, so angeordnet sind, dass dieselben zueinander in die erforderliche Winkelstellung der Linie gleichzeitigen Eingriffes schräggestellt lind auch beide zueinander auf Grundkreisabstand eingestellt werden können.
Als Taster kann sowohl eine wie bei Prüfgeräten für Gradverzahnungen verwen- dete Kugel, als auch eine zur Linie gleich zeitigen Eingriffes quer gerichtete Schneide benützt werden, die jedoch eine solch kurze Länge erhält, dass einmal die Ungenauig keiten auf den Zahnflanken nicht überbrückt werden, das heisst nicht etwa unberücksich tigt bleiben, aber ausserdem die Einstellungs toleranz nach beiden Richtungen inbegriffen ist. Vorteilhaft wird eine Diamantschneide vorgesehen.
Die den Taster tragende Prüfvorrichtung, welche zweckmässig mit Einstellmikroskopen ausgerüstet wird, kann in verschiedener Weise ausgeführt sein, und zwar entweder einen festen Prüfstand bilden, wobei -das zu prüfende Rad in seiner Achse zwischen Kör nerspitzen eingespannt gehalten wird oder aber man bildet die Vorrichtung als Hand gerät aus, derart, dass sie an das zu prüfende Rad, vorteilhaft an einen in das Rad einzu führenden Achszapfen oder dergleichen zen trisch angesetzt wird. Bei der letzterwähn ten Ausführungsart ist die Vorrichtung nicht an ,ortsfeste Stützpunkte gebunden.
Der An schluss an das Rad hat natürlich mit ent sprechender Genauigkeit zu erfolgen, und zum Einstellen sowohl des Winkels der Ein griffslinie, als auch des Tasters auf den er forderlichen Grundkreisabstand können Ein teilungsstriche, eventuell auch mit Lese mikroskop, vorgesehen sein.
Fig. 1 zeigt die Richtung einer Linie gleichzeitigen Eingriffes mit Bezug auf eine Mantellnie des Grundkreiszylinders; F'ig. ? zeigt schaubildlich ein Schrauben rad mit einer auf der rechten Radseite am Zahngrund beginnenden Linie gleichzeitigen Eingriffes und einer weiteren Linie gleich zeitigen Eingriffes, die an der Stelle am Zahnfuss beginnt, wo oberhalb am Zahnkopf die erstgenannte Linie gleichzeitigen Ein griffes ausläuft;
Fig. 3 zeigt beispielsweise eine zur Aus übung des Verfahrens bestimmte Prüfvor richtung nach Art eines ortsfesten Prüf standes ; Fig. d zeigt eine weitere beispielsweise Ausführungsform der Prüfvorrichtung, wie sie als Handgerät ohne eigentliche ortsfeste Unterstützung direkt an das zu prüfende Rad angesetzt werden kann. Diese Vorrichtung ,unipfiehlt sich für das Prüfen grösserer Räder; F ig, 5 zeiht eine Tastenform.
Entlango der Linie gleichzeitigen Eingrif fes E (Fig. 1 und 2) werden nach dem vor liegenden Verfahren die Zahnflanken abge tastet. Die Linie gleichzeitigen Eingriffes bildet stets eine Gerade, welche sich über die Zahnflanke hin vom Zahnfuss bis zum Zahn kopf erstreckt, und, wenn das Rad eine grö ssere Breite besitzt und infolgedessen der Taster bereits auf einer kürzeren Strecke am Zahnkopf ausläuft, kann die Messung über den übrigen Teil der Flanke durch Beginn einer neuen Messung an der entsprechenden Zahnfussstelle vervollständigt werden, wie dies in Fig. 2 durch die gestrichelte Verbin dungslinie der beiden Linien gleichzeitigen Eingriffes angedeutet ist.
Die Richtung der Linie gleichzeitigen Eingriffes steht in einem gewissen Winkel a zur jeweiligen Mantel linie des Grundkreiszy lindern vom Radius r0. Der Taster des Prüfgerätes beeinflusst einen Schreibstift, der die Abweichungen des Zahnprofils von der theoretischen Form auf schreibt. Bei einer einwandfrei erzeugten Zahnflanke muss der Schreibstift eine gerade Linie erzeugen, während bei vorhandenem Winkelfehler eine schräge Linie bezw. bei irgendwelchen Ungenauigkeiten eine krumme Linie entstehen wird.
In Fig. 3, welche die Einzelteile nur skizzenhaft andeutet, ist 1 der Taster und 2 ein Schreibstift. Der Halter 4 für den Taster 1 ist verschiebbar geführt, und zwar für wagrechte Richtung der Linie gleichzeitigen Eingriffes. Zur Führung dient der Unter satz 5, welcher nebenbei die Schreibunterlage 3 trägt und als Schlitten auf der Grundplatte 6 mit Hilfe einer Schraubenspindel 7 derart. verstellt werden kann, dass die erforderliche Einstellung des Tasters auf Grundkreis abstand möglich ist.
Zur genauen Über wachung der Einstellung auf Grundkreisab stand bestehen am Schlitten 5 und auf der Grundplatte 6 geeignete Skalen 8, über deren nötigenfalls ein Lesemikroskop angeordnet sein kann. Das zu prüfende Rad R wird mit seiner Achse vorteilhaft zwischen Körner spitzen behalten, und sein Träger 9 ruht um eine quer zur Radachse angeordnete Achse schwenkbar in einem auf der Grundplatte 6 befestigten Lagerbock 10. Das Rad R kann der Grösse des Eingriffswinkels entsprechend schrägbestellt werden durch Drehen des Hal ters 9 mit Hilfe eines Schneckenrades 11 und einer Schnecke 12. Die jeweilige Verdrehung wird an einer Skala 13 gegenüber einer festen Marke 14 abgelesen, wozu das Lesemikroskop 15 vorgesehen sein kann.
Es ist auch eine solche Durchbildung des Gerätes möglich, bei der das -zu prüfende Rad zwischen zwei ortsfesten Spitzen unver- stellbar, das heisst nicht schwenkbar einbe spannt wird und dem Rad gegenüber die übrigen Teile des Gerätes, welche finit .der Tastereinriehtunb versehen sind, in die je weils erforderlichen Winkellaben einschwenk bar sind.
Bei der Prüfvorrichtung gemäss Fib. 4, die sich zur Prüfung grösserer Räder eignet, welche nicht gut mehr eingespannt werden können, wird zentrisch auf das Rad der Lagerkörper 16 aufgesetzt, wobei entspre chend den verschieden vorkommenden Naben bohrungen Hilfsbuchsen 16' benützt werden, Der Lagerkörper 16 trägt in einer drehbaren Buchse 17 einen zum R.ad radial verstellbaren Arm 18, der an seinem einen Ende die nötigen Mittel zum Abtasten und zum Schreiben trägt.
Beispielsweise kann hierbei der Taster 1 mit dem Schreibstift \2 auf einer verzahn ten Stange 19 sitzen, wobei die Stange 19 mit Hilfe einer Triebvorriehtunb (Zahnrad mit Handrad 20) in der Richtung .der Linien bleichzeitigen Eingriffes verschiebbar ist.
Die geeignete Winkellabe der Stange 19 ent sprechend dem Richtungsverlauf der Linie bleichzeitigen Eingriffes ist einstellbar mit Hilfe der .drehbaren Buchse 17, die mit einem Schneckenrad 21 versehen ist, in welches die Schnecke 22 eingreift. Mit der Schnecke 22 ist das Handrad bezw. die Kurbel 22' ver einigt. Ausserdem ist mit der Buchse 17 eine Kreisskala 23 vereinigt, über der eine feste Marke 24 steht. Das Ablesen kann mit Hilfe des Mikroskopes 25 erfolgen.
Die Einstel lung des Grundkreisabstandes des Tasters kann überwacht werden anhand einer Skala 23 auf dem Arm 18 und einer entsprechenden festen Gegeneinteilung 27.
Der Taster 1 kann entweder in üblicher Weise vorne eine Kugel besitzen, oder aber es wird gemäss Fig. 5 eine Sehheide S ver wendet, die aber entsprechend kurz gehalten ist, derart, dass, wie eingangs erwähnt, die Ungenauigkeiten auf den Zahnflanken nicht überbrückt werden, das heisst nicht unberück sichtigt bleiben, und ausserdem die Einstel lungstoleranz nach beiden Richtungen in begriffen ist. Bei geringer Schneidenlänge von zirka 1/10 bis 3/10 mm kann man statt des Grundkreismikroskopes einen gewöhnlichen Nonius verwenden, vorausgesetzt, dass man mit dem Instrument nicht Riefen in der Flanke messen will, die von der Messkügel eines mit Grundkreismikroskop ausgerüsteten Prüfgerätes noch erfassbar sind.