<B>Einrichtung zum Schneiden von Kegelrädern mit gekrümmten Zähnen</B> nach dem Abwälz- und kontinuierlichen Teilverfahren. Gegenstand der Erfindung ist eine Ein richtung zum Schneiden von Kegelrädern mit gekrümmten Zähnen nach dem Abwälz- und kontinuierlichen Teilverfahren. Erfindungsge mäss besitzt ein Messerkopf mindestens eine Gruppe von Messern, die mindestens einen Hilfsschneider und zwei Fertigschneider um fasst, welche Messer bestimmt sind, bei einer Umdrehung des Messerkopfes eine Zahnlücke des Werkstückes zu schneiden, wobei der eine Fertigschneider mit einer innern Schneid kante die konvexe Zahnflanke und der andere Fertigschneider mit einer äussern Sehneid kante die konkave Zahnflanke der Zahnlücke bearbeitet,
und die beiden in der Teilkegel fläche der fertigen Verzahnung wälzenden Punkte der innern und der äussern Schneid kante der Fertigschneider ungleichen Abstand von der Rotationsachse des Messerkopfes auf weisen. Verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung sind in der beiliegenden Zeichnung schematisch darge stellt.
Fig. 1 ist von einem ersten Ausführungs beispiel eine Draufsicht auf einen Teil eines Messerkopfes mit in der Teilebene des Plan rades geschnittenen Schneidmessern.
Fig. 2 ist ein Axialschnitt des Messer kopfes. Fig. 3 zeigt in einem Schnitt das Ineinan dergreifen der Zähne zweier mit dem darge stellten Werkzeug hergestellten Kegelräder.
Fig. 4 ist ein Zahntragbild eines nicht über die ganze Zahnlänge tragenden Zahnes.
Fig. 5, 6 und 7 sind schaubildliche Darstel lungen von Schneidmessern, die im Messer kopfkörper nach Fig. 1 und 2 verwendet wer den können, und zwar zeigen Fig. 5 und 6 je einen Einstechschneider und Fig. 7 einen tra pezförmigen Vor- bzw. Schruppschneider.
Fig. 8 bis 12 zeigen von weiteren Ausfüh rungsbeispielen je einen Teil der Messerköpfe mit verschiedener Messeranordnung in der Fig.1 entsprechenden Darstellung.
Fig. 13 zeigt von einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel eine Messergruppe mit fünf auf einanderfolgenden Messern im Querschnitt und in ihrer gegenseitigen axialen Stellung im Messerkopfkörper.
F!-. 14 zeigt in gleicher Darstellung von einem andern Ausführungsbeispiel eine Mes sergruppe mit sechs Messern.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Messer kopf besitzt eine Messertragscheibe 1, die zur Befestigung am rotierenden Werkzeugträger einer Bearbeitungsmaschine zum Schneiden von Kegelrädern mit gekrümmten Zähnen nach dem Abwälz- und kontinuierlichen Teil verfahren bestimmt ist. Längs des Umfanges der Messertragscheibe sind mehrere Gruppen von je drei Nuten 2, 3, 4 bzw. 2', 3', 4' usw. vorgesehen. In jede Nute ist ein Messer ein gesetzt und mittels einer Schraube 5 an der Messerscheibe festgestellt.
Die Messer besit zen einen prismatischen Schaft 6, welcher mit einer Längsnut i versehen ist, durch die die Schraube 5 dringt, um eine Längsverstellung der Messer in Richtung der Messerkopfaxe an der Scheibe zu ermöglichen.
Es sind Schneidmesserköpfe zur Bearbei tung von Kegelrädern mit gekrümmten Zäh nen nach dem Abwälz- und kontinuierlichen Teilverfahren bekannt, bei denen eine grössere Anzahl Messer längs des Umfanges einer Messertragscheibe angeordnet sind und je zwei aufeinanderfolgende Messer ein. Messer paar bilden. Bei Drehung des Werkzeuges schneiden die Messer jedes der aufeinander folgenden Messerpaare eine eigene Zahnlücke des Werkstückes,
wobei das eine Messer des Paares mit seiner Innenkante die konvexe Zahnflanke der Lücke und das andere Messer mit seiner Aussenkante die konkave Zahnflanke der Lücke bearbeitet. Die beiden Messer jeder Gruppe sind so angeordnet, dass die in der Teilkegelfläche der fertigen Verzahnung wäl zenden Punkte der innern und der äussern Schneidkante von sämtlichen Messern auf einem Kreis liegen, der konzentrisch zur Dreh achse des Werkzeuges ist. Bei dieser Anord nung der Messer werden volltragende Ge trieberäder mit geometrisch exakter Verzah nung geschnitten, das heisst die miteinander arbeitenden Flanken der Zähne zweier inein andergreifender Räder berühren sich im we sentlichen über ihre ganze Länge.
In vielen Fällen, z. B. wenn ein Getriebe während des Laufes wechselnder Belastung unterworfen ist, wie z. B. bei Fahrzeuggetrie ben, oder wenn der Einbau des Getriebes nicht mit grosser Präzision erfolgen kann, ist. es vorteilhaft, dass zur Vermeidung des Kan- tentragens den Zähnen der Getrieberäder in Zahnlängsrichtung eine gewisse Balligkeit erteilt wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Es entsteht dann ein Zahntragbild gemäss Fig. 4, bei dem zwei zusammenarbeitende Zahnflan ken sich nur über einen Teil 8 der Flanken- fläche berühren.
In diesem Falle wird durch eine Deformation der Räder infolge Belastung oder ungenauen Einbau das Zahntragbild ein fach längs den Flanken verschoben, aber es kann keine Klemmung eintreten.
Eine solche Balligkeit der Zähne wird dann erhalten, wenn die oben erwähnten Punkte der innern Schneidkante der die konvexe Zahnflanke bearbeitenden Messer und der äussern Schneidkante der die konkaven Zahn flanken bearbeitenden Messer nicht auf dem gleichen, zur Werkzeugachse konzentrischen Kreis liegen, sondern wenn diese Punkte der innern Schneidkanten einen etwas kleineren Radius als die betreffenden Punkte der äu ssern Schneidkanten besitzen, das heisst wenn die Punkte der innern Schneidkanten etwas innerhalb und die Punkte der äussern Schneid kanten etwas ausserhalb des zur Werkzeug achse konzentrischen Kreises liegen, auf dem alle diese Punkte der innern und äussern Schneidkanten der Messer eines Messerkopfes liegen,
mit dem volltragende Getrieberäder mit geometrisch exakter Verzahnung geschnitten werden.
In Fig. 1 der Zeichnung bedeuten 9 und 10 ein Messerpaar, dessen Messer 9 mit seiner innern Schneidkante die konvexe Zahnflanke und das Messer 10 mit seiner äussern Schneid kante die konkave Zahnflanke einer Zahnlücke 11 des striehpiuiktiert dargestellten Werk stückes 12 fertigbearbeitet.
Der auf der Teil kegelfläche der fertigen Zahnlücke wälzende Punkt Ti der Schneide des Messers 9 besitzt einen etwas kleineren Radius in bezug auf die Drehachse 11T des Werkzeuges, und der entsprechende Punkt Ta des Messers 10 be sitzt einen etwas grösseren Radius als der Radius des Kreises a, auf dem die beiden Punkte liegen müssten, wenn volltragende Ge trieberäder hergestellt werden sollten.
Bei bekannten Messerköpfen zum Schnei den von volltragenden Getrieberädern sind die Messer derart über den Umfang der Mes- sertragscheibe verteilt, dass abwechselnd einem innen schneidenden ein aussenschneidendes Messer folgt, und je ein innen und ein aussen schneidendes Messer schneiden bei der Dre- hung des Werkzeuges und kontinuierlichen Teilschaltung des Werkstückes aufeinander folgende Zahnlücken des Werkstückes.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der Messer ist zwischen einem Messerpaar 9, 10, das zusammen eine Zahnlücke fertigschnei det, und dem folgenden Messerpaar 9', 10', das die nächstfolgende Zahnlücke des Werk stückes fertigschneidet, ein grösserer Winkel abstand vorhanden als zwischen den beiden Messern 9, 10, bzw. 9', 10' usw., da sonst die Zahnlücken des Werkstückes zu breit würden.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, was be sonders vorteilhaft ist, wenn es sich um Mes serscheiben von grösserem Durchmesser han delt, vor jedem Messerpaar 9, 10, bzw. 9', 10' einen Hilfsschneider 13 anzuordnen, die als drittes Messer jeder Messergruppe in der Scheibennute 2 bzw. 2' eingesetzt sind und zur Entlastung der beiden als Fertigschneider arbeitenden Messer 9, 10 bzw. 9', 10' usw. die nen. Sie schneiden beim Drehen des Messer kopfes die gleiche Zahnlücke wie die ihnen zugeordneten Fertigschneider 9, 10 bzw. 9', 10'.
In Fig. 5 bis 7 sind drei Typen von als Hilfsschneider 13 verwendbaren Messern dar gestellt. Fig. 5 zeigt einen Einstechschneider, welcher mit seiner stirnseitigen Schneidkante 16 den Boden der Zahnlücken der herzustel lenden Verzahnung zu bearbeiten bestimmt ist. Fig. 6 zeigt einen Einstechschneider mit einer stirnseitigen Schneidkante 16 zur Bearbeitung des Bodens der Zahnlücke und zwei zurück liegenden, zur Schneidkante 16 parallelen Schneidkanten 17 und 17', die Material an einer breiteren Stelle des trapezförmigen Zahnlückenausschnittes herauszuschneiden be stimmt sind. Fig. 7 zeigt einen trapezförmigen Schruppschneider, welcher so ausgebildet sein kann, dass er mit seiner stirnseitigen Kante 16 und beiden Seitenkanten 18 und 19 schneidet, oder nur mit der Kante 16 und der einen oder andern Seitenkante 18 bzw. 19.
Im ersten Falle würde der Schruppschneider den Boden. der Zahnlücke und beide Zahnflanken bear beiten, im zweiten Falle müsste jede Messer gruppe zwei Schruppschneider aufweisen, die den Boden und je eine der beiden Zahnflan ken einer Zahnlücke bearbeiten würden.
Wenn bei dem in Fig.1 dargestellten Mes serkopf die Hilfsschneider 13 trapezförmige Schruppschneider nach Fig. 7 sind, sind also beide Seitenkanten derselben als Schneiden ausgebildet, welche gleichzeitig beide Zahn flanken der betreffenden Zahnlücke bearbei ten.
Die einzelnen Nuten 2, 3 und 4, bzw. 2', 3' und 4' usw. zur Aufnahme der Messerschäfte 6 der Messer jeder Gruppe besitzen von der vordersten Nut (2) nach der hintersten Nut (4) zunehmende Nuttiefe und sind nicht ra dial in bezug auf das Zentrum M der Messer scheibe angeordnet, sondern die Mittelachse 14 jeder Nute verläuft tangential zu einem Kreis 15 um das Zentrum M. Jeder Messer schaft besitzt daher in bezug auf die von seiner Querschnittmitte nach dem Zentrum M gezo gene Linie eine identische Schräglage, was gestattet, die Fertigschneidmesser 9 und 10 in jeder Messergruppe unter sich auszutauschen, so dass das mit seiner Aussenkante schneidende Messer 10 in die Nut 3 und das mit seiner Innenkante schneidende Messer 9 in die Nut 4 eingesetzt wird.
Bei einer solchen Vertau schung ist der Schnittwinkel der beiden Mes ser beibehalten, und es ändert sich nur die radiale Distanz der Schneidenpunkte Ti und Ta vom Zentrum 14T der Messerscheibe. Wenn mit dem Messerkopf mit gegenüber der An ordnung in Fig. 1 vertauschten Fertigschnei dern 9 und 10 ein Zahnrad hergestellt wird, so erhalten die Zähne desselben eine andere Balligkeit als diejenigen eines Zahnrades, das mit dein Messerkopf in.
Fig. 1 vor Vertau schung der Fertigschneider hergestellt wurde, weil die Versetzung der Schneidenpunkte Ti und Ta in bezug auf den Kreis a gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Lage verändert wurde. Es können also mit dem gleichen Werk zeug durch gegenseitige Vertauschung der Fertigschneider jeder Messergruppe Getriebe räder mit zwei verschiedenen Balligkeiten der Zähne hergestellt werden.
Gemäss Fig. 8 besitzt der Messerkopf Mes sergruppen von je vier Messern, wobei die Messer einer Gruppe bei Rotation des Messer kopfes eine Zahnlücke 11 des Werkstückes 12 bearbeiten. Die Messergruppe besteht aus zwei Vorschneidern 20 und 21 und zwei Fer tigschneidern 9 und 10.
Der Vorschneider 20 ist zweckmässig ein Einstechschneider zur Be arbeitung des Bodens der Zahnlücke und der Vorschneider 21 ein trapezförmiger Schrupp- schneider, der gleichzeitig die beiden sich ge genüberliegenden Zahnflanken der Zahnlücke bearbeitet und zum Fertigschnitt durch die beiden Fertigschneider 9 und 10 vorbereitet, die je nur mit einer innern bzw. einer äussern Schneidkante arbeiten.
Im Beispiel nach Fig. 9 besitzt jede Messer gruppe des Messerkopfes fünf Schneidmesser, die bei Rotation des Messerkopfes eine.Zahn- lücke 11 des Werkstückes 12 bearbeiten. Die Messergruppe besitzt einen Fertigschneider 9, welcher mit einer innern Schneidkante die konvexe Zahnflanke bearbeitet, und einen Fer tigschneider 10, der mit einer äussern Schneid kante die konkave Zahnflanke bearbeitet.
Das erste Messer der Gruppe kann ein Einstech- schneider 20 sein, das folgende Messer ein dem Fertigschneider 9 zugeordnetes trapezförmi ges Schruppmesser 22, welches mit einer Schneide an der innern Seitenkante den Fer tigschnitt der konvexen Zahnflanke durch das nachfolgende Messer 9 vorbereitet, und nach diesem letzteren kann ein trapezförmiges Schruppmesser 23 folgen, das mit einer Schneide an der äussern Seitenkante den Fer tigschnitt der konkaven Zahnflanke durch das nachfolgende Messer 10 vorbereitet.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 10 und 11 sind in der Messerscheibe 24 des Mes serkopfes Messergruppen von je fünf Schneid messern angeordnet. Jedes Messer einer Gruppe ist mittels seines prismatischen Schaf tes 6 in eine Nute 25, bzw. 26, 27, 28, 29 der Messerscheibe eingesetzt, die wieder von vorn nach hinten bezüglich der Drehrichtung des Messerkopfes zunehmende Tiefe aufweisen, und darin, wie in Fig.1 und 2 dargestellt, festgeklemmt.
Die Schäfte 6 aller Messer be sitzen unter sich gleiche Abmessungen. Die fünf Nuten jeder Messergruppe sind in bezug auf das Zentrum der Messerscheibe wie in Fig.1 dargestellt ist, angeordnet, das heisst die Mittelachse 14 durch jede Nut ist tangen tial zu einem Kreis um das Zentrum der Mes serscheibe. Beim Messerkopf gemäss Fig.10 kann in der Nute 25 ein Einstechschneider 20 angeordnet sein, der beim Verzahnen des Werkstückes den Boden einer Zahnlücke be arbeitet. In der Nute 26 kann sich ein trapez förmiger Schruppschneider befinden, der die konvexe Zahnflanke der Lücke zum. Fertig schnitt vorbereitet.
In der Nute 27 kann ein trapezförmiger Schruppschneider 31 angeord net sein, der entsprechend die konkave Zahn flanke zum Fertigschnitt vorbereitet. In den Nuten 28 und 29 befinden sich je ein Fertig schneider 9 bzw. 10 zum Bearbeiten der kon vexen und konkaven Zahnflanke. Die Punkte Ti und Ta der Schneidkanten der beiden Fer tigschneider besitzen ungleiche Abstände vom Zentrum. der Messerscheibe 24, der Punkt Ti des Messers 9 liegt etwas innerhalb und der Punkt Ta des Messers 10 etwas ausserhalb des um das Zentrum des Messerkopfes gezogenen Kreises a, auf welchem die beiden Schneiden punkte liegen müssten, wenn mit dem Messer kopf geometrisch exakte Verzahnungen ge schnitten werden sollten.
Es werden also mit der Messerscheibe nach Fig. 10 Kegelräder mit gekrümmten Zähnen mit balligem Eingriff der Getrieberäder geschnitten.
Infolge der beschriebenen Anordnung der Nuten zur Aufnahme der gleichartigen pris matischen Messerschäfte 6 in der Messer scheibe sind sowohl die beiden Schruppmesser, wie auch die beiden Fertigschneider jeder Mes sergruppe unter sich und alle vier Messer un tereinander austauschbar, so dass die Möglich keit gegeben ist, mit ein- und demselben Mes serkopf verschiedene Verzahnungen mit glei chem Modul der Kegelräder, aber mit Zähnen von verschiedener Balligkeit in Zahnlängs richtung zu erzeugen.
Fig.11 zeigt die gleiche Messerscheibe 24 mit einer beispielsweisen Vertauschung der Messer gegenüber der An ordnung nach Fig.10. Der Einstechschneider 20 zur Bearbeitung des Bodens der Zahnlücke verbleibt natürlich immer am Anfang jeder Messergruppe. In. die Nut 26 wurde der Schruppschneider 31 eingesetzt, der mit seiner äussern Schneidkante die konkave Zahnflanke der Zahnlücke zum Fertigschnitt vorbereitet.
Dann folgt in der Nut 27 der zugehörige Fertigschneider 10; in der Nut 28 ist der Schruppschneider 30 eingesetzt, der mit seiner Innenschneidkante die konvexe Zahnflanke zum Fertigschnitt vorbereitet, und in der fol genden Nut 29 befindet sich der zugehörige Fertigschneider 9. Da durch die Vertauschung der innenschneidenden und aussenschneiden den Messer die radialen Abstände der Schnei denpunkte Ti und Ta der Fertigschneider vom Zentrum der Messerscheibe 24 gegenüber der Messeranordnung nach Fig.10 verändert wur den, wird mit der Messeranordnung nach Fig. 11 eine Verzahnung geschnitten mit Zäh nen, die eine andere Balligkeit des Eingriffs von Getrieberädern ergeben als bei mit der Messeranordnung nach Fig.10 geschnittenen Verzahnungen.
Zur Einstellung des genau vorgeschrieben radialen Abstandes der Schneidkanten der verschiedenen Messer vom Zentrum der Mes serscheibe sind zwischen den Boden der Nuten in der Messerscheibe und den Schäften 6 der Messer Unterlagsscheiben 32 eingelegt. Zweck mässig sind Unterlagsscheiben verschiedener Dicke vorgesehen, so dass durch Einlage ent sprechender Unterlagsscheiben die radiale Di stanz der Schneiden der Messer beliebig ein gestellt werden kann, wodurch die Möglich keit besteht, mit einem einzigen Werkzeug eine Mehrzahl von Getriebekegelrädern gleichen Moduls, aber mit verschiedener Balligkeit der Zähne herzustellen.
Bei der Ausführungsform des Messerkop fes nach Fig.l2 besteht jede Messergruppe aus zwei Hilfsschneidern 30 und 31, z. B. Schruppschneidern, denen zwei Fertigschnei der 9 und 10 nachfolgen.
Bei jeder Umdrehung des Messerkopfes ge mäss einem der vorstehend dargestellten Bei spiele bearbeiten die Messer jeder der längs des Messertragscheibenumfanges angeordneten Messergruppen von drei oder mehr Schneid messern eine von aufeinanderfolgenden Zahn- lücken des herzustellenden Kegelrades, wobei das Werkstück in aus der Zeichnung nicht er sichtlichen Weise eine kontinuierliche Teil schaltung erfährt. Der Messerkopf könnte na türlich auch nur eine einzige Messergruppe von zwei Fertigschneidern und mindestens einem Vorschneider aufweisen, wobei diese Messer bei jeder Umdrehung des Messerkopfes in einer einzigen Zahnlücke des Werkstückes wirksam sind.
An Stelle eines oder mehrerer der in Fig.5 bis 7 dargestellten Vorschneider oder zusätzlich zu denselben könnten die Messer gruppen auch z. B. ein oder mehrere Entgra- tungsmesser aufweisen.
Beispielsweise zeigt Fig. 13 die fünf auf einanderfolgenden Messer einer Messergruppe in ihrer gegenseitigen axialen Lage, in der sie an der Messertragscheibe anzuordnen be stimmt sind. Die fünf Messer der Gruppe be arbeiten bei einer Umdrehung des Messer- kopfes eine Zahnlücke des Werkstückes. Das erste Messer der Gruppe ist ein Einstech- schneider 20 zum Vorschneiden des Zahn lückenbodens am Werkstück, das zweite Messer ein trapezförmiger Schruppschneider 21 mit zwei Seitenschneidkanten zur gleichzeitigen Bearbeitung der gegenüberliegenden Zahn flanken der Zahnlücke, worauf der eine Fer tigschneider 9 zur Fertigbearbeitung der einen Zahnflanke folgt.
Zwischen diesem Fertig schneider 9 und dem zweiten Fertigschneider 10 zur Bearbeitung der gegenüberliegenden Zahnflanke ist ein Entgratungsmesser 33 an geordnet, welches mit zwei Schneidkanten 34 und 34' ausgerüstet ist zum Entgraten der an die Zahnflanken anschliessenden obern Kanten der beiden die Zahnlücke begrenzenden Zähne, wobei die beiden Schneidkanten gleichzeitig zu der Nachbearbeitung der Stirnfläche dieser Zähne über etwa ihre halbe Breite bestimmt sind.
Der Einstechsehneider 20, der Vorschnei- der 21 und die beiden Fertigschneider 9 und 10 sind alle in axialer Richtung gleich weit von der nicht gezeichneten Messertragscheibe abstehend angeordnet, das heisst die Messer enden besitzen gleichen axialen Abstand von der Stirnfläche der Messerscheibe. Die Schneidkanten des Entgratungsmessers 33 da gegen sind mit geringerem axialem Abstand von der Scheibenstirnfläche in der Scheibe angeordnet, damit sie erst im letzten Teil der Einwälzbewegung des Werkzeuges in das Werkstück zur Wirkung gelangen.
Die Messergruppe des Ausführungsbei spiels nach Fig.14 besitzt aufeinanderfolgend einen Einstechschneider 20 und einen trapez förmigen Schruppschneider 21 als Vorschnei der, ein Entgratungsmesser 35 mit einer Schneidkante 36 zum Entgraten der Aussen kante der einen Zahnflanke der Zahnlücke, den einen Fertigschneider 9, ein Entgratungs- messer 37 mit Schneidkante 38, welche die Aussenkante der andern Zahnflanke der Zahn lücke zu entgraten bestimmt ist, und den zwei ten Fertigschneider 10.
Die Schneidkanten 36 und 38 der beiden Entgratungsmesser stehen um ein derart geringeres Mass in axialer Rich tung von der nicht gezeichneten Messertrag scheibe ab als die übrigen Messer, dass sie erst am Ende der Einwälzbewegung des Werk- zeuges in das Werkstück wirksam werden; nachdem die übrigen Messer die Zahnlücke fertig geschnitten haben.