DE2009593A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen und Bearbeiten der Zahnflanken von Gerad oder Schrägzahnrädern mit Evolven tenverzahnung im intermittierenden Abwalz verfahren - Google Patents

Description

D I PL.-1 N <3. H. SOHiFFER

Dr* Ing« W* Höfler, 73 Karlsruhe, Fridtjof-Nansen-StraBe 35

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen und Bearbeiten der Zahnflanken von Geradodor Schrägzahnrädern mit Evolventenverzahnung in intermittierenden Abwälsverfahren

Die Erfindlang betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung eur Steuerung des Abwälsvorganges beim Herstellen und Bearbeiten der Zahnflanken von Gerad- oder Schrägzahnrädern mit Evolventejiverzahnung im intermittierenden Afewälarerfahrün, wobei der translatorisohe und der rotstorieohe Bewegungsanteil der Abwälz-» bewegung dem Zahnrad auferlegt werden«

Bei diepem Verfahren führt das die Verzahnung erzeu~ gendt WericE9üg meist «ine periodische, hin- und her-

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gehende Hubbewegung aus, während sioh das Zahnrad relativ zum Werkzeug abwälzt, so daß das erzeugte Zahnprofil Evolventenform aufweist· Eb ist auch bekannt, daß das Werkzeug ortsfest bleibt und dafür das Zahnrad sowohl die Abwälzbewegung, als auch gleichzeitig die periodische, hin- und hergehende Hubbewegung ausführt»

Zur Erzeugung der Abwälzbewegung wird dem das herzustellende Zahnrad tragenden Werkstüoktlsoh eine Translationsbewegung erteilt, wobei das Zahnrad außerdem eine Drehbewegung erfährt, deren Winkelgesohwindigkeit so auf die Translationsbewegung abgestimmt ist, daß ein die Evolventenform eicherstellender Abwälzvorgang zwischen Zahnrad und Werkzeug vorliegt·

Zur Abstimmung der translatorisohen Bewegung des Werkstücksohlittena mit der Drehbewegung des herzustellenden Zahnrades sind zwei Verfahren bekannt ι

Beim ersten Verfahren wird die Drehbewegung des Zahnrades über Rollbögen erzeugt, die sich schlupffrei an zwei, am Gestell verankerten Spannbändern abrollen und in ihrem Durohmesser mit dem Grundkreisdurchmesser des herzustellenden Zahnrades übereinstimmen· Dieses Verfahren 1st zwar außerordentlich genau, hat aber den Nachteil, daß eine große Anzahl kostspieliger Rollbögen zur Verfügung stehen muß, denn bei der Herstellung von Zahnrädern mit verschiedenem Grundkrelsdurohmesser muß jeweils der Durchmesser des RoIlbogens an diesen angepaßt werden·

Beim zweiten Verfahren erfolgt die Abstimmung der beiden Bewegungsabläufe duroh ein Rollweohselgetriebe, dessen Übersetzungsverhältnis jeweils auf den Grund·*

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kreisdurohmesser des herzustellenden Zahnrades angepaßt sein muß. Deshalb "bedarf es bei der Herstellung von Zahnrädern mit verseh±edengroßem Grundkreisdurchmesser einer Übersetzungsänderung duroh Vertauschen der tlbersetzungsräder· Zwar sind diese nicht so kostspielig wie die Rollbögen des erstgenannten Verfahrens, doch liegt die orzieltoare Genauigkeit wesentlich niedriger·

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren nebst einer Vorrichtung zur Durchführung desselben anzugeben, die es ohne Austausoh einzelner Antriebselemente gestatten, Abwälzvorgänge kontinuierlich für beliebige Grundkreisdurahmesser Ton Werten nahe Null bis Unendlich (Fall der Zahn·» stange) au erzeugen» so daß weder Grundkreisscheiben verschiedener Durchmesser* noch Rollweohselräder mit verschiedener übersetzung zur Verfügung stehen müssen« Dabei soll sich das erfindungsgemäße Verfahren duroh einfache; praktische Anwendung und hohe Genauigkeit auszeichnen«

Gelöst wird diese Aufgabe ®rfiai.ungsgemäß dadurch, daß der translatorisoh© Bewegung®anteil der su erzeugenden Abwälzbewegung des Zahnrades mittels einer Führungsbahn, deren Winkellage bezüglich dieser tranB- ( latorisohen Bewegungsrichtung stufenlos verstellbar ist, eine entsprechend der Winkellage übersetzte Querbewegung erzeugt, die den rotatorisohen Anteil der Wälzbewegung liefert oder daß in umkehrung dieses Bewegungsablaufes der rotatorisohe Anteil aur Erzeugung des translatorisohen Anteiles der Abwälzbewegung dient.

Durch die erfindungsgeiaäße Anwendung des an sieh be«

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kannten Prinzips tin·· Sinuslineal· läßt βion duroh Änderung der Winkellage der da· Einuslineal bildenden Führungsbahn auf außerordentlich βinfaohe und dennoch genaue Weiee die während der translator!» ßohen Verschiebung erforderliohe Drehbewegung dee «ti bearbeitenden Zahnrades stufenlos festlegen. Die Lagerhaltung zahlreicher rersehiedengroler Rollbögen biw. Räderpaare entfällt, Dennooh ist große Bearbeltungsgenauigkeit gewährleistet, da dl· führungsbahn la Maschinenbett gelagert werden kann und ihr· Winkellage während der Bearbeitung «in·· Zahnrades stete koji·taut bleibt.

Bei einer Vorrichtung, "bei der das die Verzahnung erzeugende Werkzeug eine periodisch hin- und hergehend· Hubbewegung und das au bearbeitende Werketüok die Wälzbewegung ausführt und drehbar auf seinem Werk«* etüoktiBoh gelagert ist» der eine rein translatorisehe Bewegung ausführt oder dae Werkstück sowohl die Abwälzbewegung, al· auch die periodische Hubbewegung ausführt, während da· Werkzeug ortsfewt bleibt, hat es aioh zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens al· vorteilhaft erwiesen» daß eine den rotatorisohen Anteil liefernde Schubstange in zur translatorisohen Bewegung senkrechter Richtung verschiebbar auf des Werkstücktisch geführt ist und an ihre» einen Ende einen Kuliesensteln trägt und daß die den Kulissenstein aufnehmende Führungsbahn am Maschinenbett verdrehbar angeordnet ist«

Ein· derartige Vorrichtung ist denkbar unkompliziert und gestattet eine genaue Abstimmung de· rotatorleohen Bewegungeanteilee auf den jeweiligen Grundkreis« durchmesser des zu bearbeitenden Zahnrad···

Sie Sohubstange kann direkt al· Zahnetange außgebil-

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BAD ÖftN

det sein» die nit einem mit dem Werkstück verbundenen Zahnrad in Eingriff steht· Die Genauigkeit des Abwälzvorgangeswird jedochwesentlich erhöht, wenn die Schubstauge als Basis für die an sich bekannte RolXbogenführung

Bei der Umkehrung des_:beschriebenen Bewegungsablaufes liegt die Quellt für die Wälzbewegung nichtbeim translatorischen, sondern beimrotatorisehen Bewegungsanteil ι das heiltt das su bearbeitende Zahnrad wird unmittelbar in Drehbewegungversetztund erzeugt durch die daraus resultierende Querbewegung der Schubstange- " eine mittels der Piüiruagsbahn übersetst© Längsbewegung» die den translatorischen Anteil der zu erzeugenden Wälzbewegung liefert. Wie nachfolgend noch gezeigt wird, ergeben sich hierbei für bestiBMte Verhältnisse von Rollbogendurchmesser zu Grundkreisdurohmesser günstigere öleitverhältniss® in der FÜhrungB-bahn»

Weitere Merkmale des Anmeldungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand iron Eeichnungen; darin zeigt}

Figo 1 eine sohematische Darstellung des Abwälz-Vorganges mittels Rollbogen und Spann-* bändern}

' Pig* 2 ©ine sohematisehe Darstellung des Abwälz- - Vorganges- mittels Rollwechselgetriebe und

?ig« 3 eine seliematisohe Darstellung des erfindungsgsmäBtn Abwälzverfahrens,

In ?ig„ 1 sitst ein herausteilendes Zahnrad 1 fest auf eiaea HundtisöK 2*'der drshbar auf einem Werk« stüeksehlitten 3 gelagert ist. Dir Rundtisch 2 trägt

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BAD

einen Rollbogen A₉ dessen Durohmeeeer mit dem Grundkreisdurohmesser des herzustellenden Zahnrades 1 übereinstimmt· An diesem Rollbogen 4 sind an gegenüberliegenden Stellen die beiden Enden zweier Spannbänder 5 befestigt« Die beiden anderen Enden dieser Spannbänder 5 sind mit dem Maschinenbett 6 verbunden. Eine Kugelrollspindel 7 wird von einem Motor 8 über ein Vorsohubgetrieb· 9 angetrieben« Das die Verzahnung erzeugend· Werkzeug 1st als Sohl«ifscheibe 10 dargestellt«

In FIg, 1 ist zu beachten, daß die Spannbänder 5 mit dem Maschinenbett 6 in Wirklichkeit auf derselben Seite liegen wie die Schleifscheibe 10, damit sich dieser gegenüber der gewünschte Abwälzvorgang des Zahnrades 1 vollziehen kann* Die seltenverkehrte Darstellung in Fig. 1 wurde der besseren Übersichtlichkeit wege» i-ewählt.

Die Wirkungsweise 1st folgendet

Durch die vom Motor 8 angetriebene Kugelrollspindel 7 erfährt der Werkstüoksohlltten 3 eine Längsbewegung· Hierbei rollt der Rollbogen 4 an den gestellfesten Spannbändern 5 ab und nimmt dabei das Zahnrad 1 mit, das infolgedessen bezüglich der Schleifscheibe 10, die man sich bei der Bearbeitung des Zahnrades in die Zahnlüoke hineingerückt denken muß, eine Wälzbewegung ausführt. Soll ein Zahnrad mit größerem oder geringerem Grundkreisdurohmesser hergestellt werden, bo muß der Rollbogen 4 duroh einen solchen mit entspreohend angepaßtem Durchmesser ersetzt werden, bo daü ütUnüig eine große Zahl der kostspieligen UoLlbügan auf Lagor gehalten werden muß.

Anotatt der gaze Lg ten Schis ifscheibe 10 können auch

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BAD ORIGINAL

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2W«i telltrförnig· Sohlelfiohtiben oder ein Kammhobelstahl elngesetet werden,

Dae ;lji^; fig* 2 dargestellte Verfahren unterscheidet eioh ron dem soeben beschriebenen dadurch, daß die Drehbewegimg de* Zahnrades 1 nloht duroh einen Rollbogen und Spannbänder» eondern dur oh ein mit den Zahnrad 1 Terbundene» Sohneokenrad 11 erfolgt, das duroh etii· Sohne oke 12 angetrieben wird. Die Sehne ο ke 12 steht ihrerseits über Rollweohselräder 13 und ein Differential 14 alt der Kugelrollspindel 7 in Verbindung· Duroh entapreohende Wahl des ÜberBetrungsrerhältnisees der Rollweohselräder läßt eich damit die duroh die Sohneoke 12 bewirkte Drehbewegung des Zahnrades 1 auf die Längsbewegung dee Werke tUokBOhlittens 3 abstimmen, so dafl die gewllnsohte Wälzbewegung des Zahnrades 1 besüglioh der 8ohleifsoheibe 10 erfolgt

Auflerdee wird die Sohneoke 12 «ur Teilung dee Zahnrades herangesogen· Hiersu dient ein Teilmotor 15» der über eine Teilsoheibe 16 und Teilwecheelräder 17 den Außenring dee Differentials 14 antreibt und daduroh die Drehzahl der Sohneoke 12 beeinflußt. Der Teilmotor 15 kann daduroh erstens den naoh Fertigeohleifen der einen Zahnflanke su tiberbrüokenden Differenzbetrag iwisohen Sohleifsoheibenstärke und Zahnlüokenbreite ausgleiohen und «weitens dl· Weiterbewegung dee Zahnrad·· von Zahn su Zahn rornehmen.

Zum Bearbeiten τοη Zahnrädern größeren oder kleineren Grundkrelsdurohaessers muß duroh Austausoh der RoIlweohael- sowie der Teilweohselräder das Übersetzungsverhältnis Bwisohen Kugelrollspindel 7 und Sohnecke 12, da· heißt, Ewisohen Translations- und Rotationsbewegung auf den jeweiligen Orundkreisdurohmeeser des Zahnrades 1 abgestimmt werden«

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Das erfindungsgemäße Verfahren let sohematisoh in ffig· 3 gezeigt* Dabei ist das Zahnrad 1 drehbar auf dem Werkstückeohlitten 3 gelagert· Sie Verschiebung des Werksttioksohllttens 3 kann unmittelbar über die auskuppelbare Kugelrollspindel 7 erfolgen, die von dem Motor 8 über ein Vorschubgetriebe 9 angetrieben wird. Zur Erzeugung der erforderHohen Drehbewegung des Zahnrades 1 dient jedooh eine Schubstange 18, die Im Werkstücksohlltten 3 verschiebbar gelagert ist, und zwar in einer zum Verschiebeweg des Sohlittens senk-· reohten Richtung. Diese Sohubstange 18 bildet einerseits die Basis für die an sich bekannte Rollbogen-· steuerung mittels Spannbändern 5» Zum anderen trägt sie einen Kulissenstein 19» der in einer Führungsbahn 20 verschiebbar gelagert 1st« Die Führungsbahn ist ihrerseits in einem Gehäuse 21 stufenlos verdrehbar und mittels einer Kreisoptik exakt einstellbar angeordnet· Das Gehäuse 21 ist starr mit dem Masohl»·* nenbett 6 verbunden«

Außerdem kann der Antrieb des Werkstüoksohlittens 3 mittelbar über die Sohubstange 18 und die Führungsbahn 20 duroh einen Motor 23 und eine zugehörige auskuppelbare Kugelrollspindel 22 erfolgen»

Die Wirkungsweise ist folgendes

Bei der duroh die Kugelrollspindel 7 erzeugten Verschiebung des Werkstüoksohlittens 3 kommt es zu einer Relativbewegung zwischen dem an der Sohubstange 18 angeordneten Kulissenstein 19 und der ortsfesten Führungebahn 20. Hierbei erfährt der Kulissenstein 19 und damit auoh die ,Sohubstange 18 eine von der Winkellage der Führungsbahn 20 abhängige Querbewegung, die über die Spannbänder 5 weitergeleitet wird und zu einer Verdrehung des Rollbogtna 4 und damit des Zahn-*

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rades 1 führt« Für den Fall, daß beispielsweise der Grundkreisdurohmesser des su bearbeitenden Zahnrades gleichgroß ist dem Durchmesser des Rollbogens 4, muß die durch den Kulissenstein 19 erzeugte Querbewegung, der Sohubstange 18 gerade genau so groß sein, wie die durch die Kugelrollspindel 7 erzeugte Verschiebebewegung des WerkstUoksohllttens 3, damit das Zahnrad 1 bezüglich der in Eingriff befindlichen Schleifscheibe 10 exakt die gewünschte Abwälzbewegung ausführt· Zur Verwirklichung dieses Bewegungsablaufes muß also die Führungsbahn 20 genau unter einem Winkel·)* von 45 bezüglioh der Versehieberiohtung des Werkstück« Schlittens 5 geneigt sein« Zur Bearbeitung Ton Zahnrädern, deren Grundkreisdurohmesser größer oder kleiner als der Burohmesser des Rollbogens 4 ist, genügt es , die Winkellage der Führungsbahn 20 auf einen reohnerisoh vorherbestimmbaren Wert einzustellen, damit wiederum die zur Evolventenverzahnung notwendige Abwälzbewegung des Zahnrades 1 gewährleistet ist. Da die Winkellage der Führungebahn 20 sehr genau einstellbar und die Führung des .Kulissensteines 19 praktisch spielfrei ist, kann der Anmeldungsgegenstand nahezu mit derselben Genauigkeit arbeiten, wie die in Fig« 1 gezeigte Vorrichtung, jedoch mit dem Vor-;» ä

teil der atufenlosen Zuordnung zwisohen Rotationsund Translationsanteil.

Ist der Orundkreisdurohmesser des zu bearbeitenden Zahnrades größer als der Durohmesser des Rollbogens 4, dann 1st der an der Führungsbahn 20 einzustellende Winkel 4" kleiner als 45°· Er nähert sich mit wachsendem Zahnraddurohmesser dem Wert ψ- gleich Null und ist exakt gleioh Null beim Schleifen oder Bearbeiten einer Zahnstange, well hierbei keine Drehbewegung mehr, sondern lediglich nooh eine translatorlsohe Bewegung erforderlioh 1st«

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Ist der Grundkreisdurehmesser des zu bearbeitenden Zahnrades kleiner als der Durohmesser des Hollbogens 4, dann ist der an der Führungebahn 20 einzustellende V/inkel ψ größer als 45°· Mit wachsendem Grundkreisdurohmesser erreioht der Winkel/^ jedooh schließlich einen Wert, bei welchem die Selbsthemmungskräfte am Kulissenstein 19 eine Drehbewegung des Zahnrades über die Sohubstange 18 und die Spannbänder 5 nloht mehr zulassen·

Aus vorstehendem Grund wird deshalb erfindungsgemäö bei solchen DurchmesBerverhältniseen, bei denen der Winkel Al· an der führungsbahn auf einen Wert größer als 45° eingestellt werden muß, der Bewegungsablauf für die Abwälzbewegung umgekehrt und dao Zahnrad 1 unmittelbar über die Drehbewegung angetrieben, während der zugehörige translatorisohe Bewegungsanteil durch die Winkeleinstellung der Führungsbahn 20 erzeugt wird« Hierzu wird die Kugelrollspindel 7 vom Werkstüoksohlltten 3 getrennt, das heifit entkuppelt und dafür die zweite Kugelrollspindel 22 mit der Schubstange 13 fest gekuppelt und damit die Sohubstange 18 vom Motor 23 angetrieben«

Je kleiner nun der Grundkrelsdurohmesser wird, um so

größer kann der Winkel ^t" an der Führungsbahn eingestellt werden, ohne daß Selbsthemmung auftritt· Je größer der Winkel Si* wird, um so kleiner wird die translatorisohe Bewegung, die nunmehr duroh die Schubstange 18 auf den Kuliesenetein 19 und von diesem auf den Werkstüoksohlitten 3 übertragen wird·

Anstelle der Rollbögen mit Spannbändern können selbstverständlich auoh Reibscheiben verwendet werden, wobei dann die Sohubstange al» Reib- oder Wälelineal ausgebildet ist«

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Bei geringeren Genauigkeitsanforderungen kann der Rollbogen mit den Spannbändern ersetzt werden durch eine an der Sohubstange 18 angebrachte Verzahnung, die mit einem anstelle des Rollbogens 4 angeordneten Zahnrad zusammenwirkt·

Sohließlioh sei nooh auf die ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegende Möglichkeit hingewiesen, das Werkzeug 10 duroh einen Meßtaster zu ersetzen, so daß das erfindungsgemäße Verfahren auoh zur rationellen Prüfung der Zahnflankenform von Zahnrädern verschiedener Grundkreisdurohmesser eingesetzt werden kann. Wäh- I rend dew Prttfvorganges erübrigt sioh eine Auf- und Abbewegung des Meßtasters· Es werden lediglich die zu prüfenden Zahnflanken an ihm vorbeigewälzt· Daher kann vorteilhafterweise der Meßtaster gestellfest angeordnet werden und die Prüfung des Zahnrades nicht nur mit derselben Maschine, sondern auoh gleichzeitig mit der Fertigbearbeitung erfolgen·

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Claims (1)

/IX Patentansprüche 1· Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Abwälzvorganges beim Herstellen und Bearbeiten der Zahnflanken von Gerad- oder Schrägzahnrädern mit Evolventenverssahnung im intermittierenden Abwälzverfahren, wobei der tranelatorieohe und der rotatorisohe Bswegungsanteil der Abwälebewegung dem Zahnrad auferlegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der tranelatorisohe Bewegungeanteil der zu erzeugenden Abwälebewegung dee Zahnrades (1) mittels einer Führungsbahn (20), deren Winkellage bezüglich dieser translatorischen Bewegungsrichtung stufenlos verstellbar ist, eine entsprechend der Winkellage übersetzte Querbewegung erzeugt, die den rotatorIsehen Anteil der Wälzbewegung liefert oder daß in Umkehrung dieses Bewegungsablaufes der rotatorisohe Anteil zur Urzeugung des translatorieohen Anteiles der Abwälzbewegung dient* 2« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das die Verzahnung erzeugende Werkzeug eine periodisch hin- und hergehende Hubbewegung und das zu bearbeitende Werkstück die Wälzbewegung ausführt und drehbar auf seinem Werkstücktisch gelagert ist, der eine rein tranelatorisohe Bewegung ausführt oder das Werkstüok sowohl die Abwälzbewegung, als auoh die periodische Hubbewegung aueführt, während das Werkzeug ortsfest bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine den rotatorisehen Anteil liefernde Schubstange (18) in zur translatorischen Bewegung senkrechter Richtung verschiebbar auf dem Werkstückschlit- 109838/0884 BAO ORfQINAt ten (3) geführt ist und an Ihren einen Ende einen Kulissenstein (19) trägt und daß die den Kulissenstein (19) aufnehmende führungsbahn (20) am Maschinenbett (6) verdrehbar angeordnet ist* 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net 9 dad die Schubstange (18) als Zahnstange ausgebildet ist» die mit einem mit dem Werkstück (1) ver bundenen Zahnrad in Singriff steht. 4· Vorrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeioh net, daß an der Schubstange (18) die beiden einen Enden zweier Spannbänder (5) befestigt sind, deren beide anderen Enden an einem mit dem Werkstüok (1) verbundenen Rollbogen (4) befestigt sind· 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeich net, daß am Maschinenbett (6) ein Meßtaster zur Prü fung der Zahnflankenform befestigt ist.

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