WO2012159942A1 - Verfahren zum wälzschälen von aussenverzahnungen und vorrichtung mit entsprechendem wälzschälwerkzeug - Google Patents

Verfahren zum wälzschälen von aussenverzahnungen und vorrichtung mit entsprechendem wälzschälwerkzeug Download PDF

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rotation
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    • B23F5/16—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof
    • B23F5/163—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof the tool and workpiece being in crossed axis arrangement, e.g. skiving, i.e. "Waelzschaelen"
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    • Y10T409/10—Gear cutting
    • Y10T409/101431—Gear tooth shape generating
    • Y10T409/10477—Gear tooth shape generating by relative axial movement between synchronously indexing or rotating work and cutter
    • Y10T409/105088—Displacing cutter axially relative to work [e.g., gear shaving, etc.]
    • Y10T409/105247—Using gear shaper-cutter
    • Y10T409/105565—Cutting rotating work, the axis of which lies in a plane intersecting the cutter axis

Definitions

  • the invention relates to a method of skiving external teeth or other external periodic structure and to a device having a corresponding skiving tool.
  • gears there are numerous methods for manufacturing gears.
  • hobbing referred to in English as hobbing
  • gear shaping referred to in English as gear shaping
  • planing called generating planing in English
  • skiving called power skiving in English
  • Hobbing and skiving are so-called continuous processes, as explained in more detail below.
  • the individual part process also called intermittent partial process and in English intermittent indexing process or single indexing process
  • the continuous process some of which as a continuous Division process (in English continuous indexing process, or face hobbing called) is called.
  • a tool with corresponding knives is used to cut the flanks of a workpiece.
  • the workpiece is continuously in one clamping, ie. cut in the non-stop process.
  • the continuous process is based on complex, coupled motion sequences in which the tool and the workpiece to be machined perform a continuous pitch movement relative to each other.
  • the pitch movement results from the coordinated, respectively coupled driving multiple axle drives of a corresponding machine.
  • a tooth gap is processed, then carried out, for example, a relative movement of the tool and a so-called pitching (pitch rotation), in which the workpiece rotates relative to the tool, before then the next tooth gap is processed. It is thus produced step by step a gear.
  • the aforementioned Wälzstossvon can be described or represented by a Zylinderradgetriebe because the crossing angle (also called Achsnchwinkel) between the rotation axis Rl of the impact tool 1 and the axis of rotation R2 of the workpiece 2 is zero degrees, as shown schematically in Fig. 1.
  • the two axes of rotation Rl and R2 are parallel when the axis of the axis is zero degrees.
  • the workpiece 2 and the impact tool 1 rotate continuously about their axes of rotation R2, or Rl.
  • the impact tool 1 makes in addition to the rotational movement a lifting movement, which in Fig. 1 is designated by the double arrow s hx , and decreases chips from the workpiece 2 during this lifting movement.
  • skiving Some time ago, a process was referred to again, which is referred to as skiving.
  • the basics are about 100 years old.
  • a first patent application with the number DE 243514 on this topic goes back to the year 1912. After the original considerations and investigations of the early years, the skiving was no longer pursued seriously.
  • the sliding portion of the meshing relative movement of the meshing gears of the jackboltset gear is utilized to perform the cutting movement.
  • the cutting speed during skiving is influenced directly by the rotational speed of the skiving tool 10 or of the workpiece 20 and of the used axis cross angle ⁇ of the axes of rotation R1 and R2.
  • the Achsnchwinkel ⁇ and thus the sliding portion should be chosen so that an optimal cutting speed is achieved for the processing of the material at a given speed.
  • FIG. 2A shows the skiving of external teeth on a cylindrical workpiece 20.
  • the workpiece 20 and the tool 10 (here a cylindrical skiving tool 10) rotate in the opposite direction, as shown in Fig. 2A z. B. on the basis of the angular velocities coi and co 2 can be seen.
  • the differential feed s D and the axial feed s ax are coordinated at the design point such that the resulting feed of the tool 10 relative to the workpiece 20 in the direction of the tooth gap to be generated.
  • a radial feed s rad can be used to affect about the crown of the toothing of the workpiece 20.
  • the vector of the cutting speed v c results essentially as the difference between the two velocity vectors v x and v 2 of the axes of rotation R 1, R 2 of the axis of intersection ⁇ which are inclined relative to one another
  • ⁇ ⁇ is the velocity vector at the periphery of the tool 10 and v 2 is the velocity vector at the periphery of the workpiece
  • the tooth head of the tool 10 is identified by the reference numeral 4 in FIG. 2B.
  • the tooth face is shown in FIG. 2B marked with the reference numeral 5.
  • the two axes of rotation Rl and R2 do not intersect, but are skewed to each other.
  • the design point AP is usually selected on the common lot of the two axes of rotation Rl and R2, since tilting the WälzCltechnikmaschines 10 is not necessary for obtaining clearance angles.
  • the design point AP coincides here with the so-called touch point. In this design point AP, the rolling circles of the ermélzersatzgetriebes touch.
  • FIG. 2A and FIG. 2B When skiving a tool 10 is used, which comprises at least one geometrically determined cutting edge.
  • the cutting edge / cutting edges are shown in FIG. 2A and FIG. 2B not shown.
  • the shape and arrangement of the cutting edges and the adjacent chip and open spaces are among those aspects that must be considered in practice in a specific design.
  • the skiving tool 10 has in the in Fig. In fig. 2A, the shape of a spur gear is shown.
  • the outer contour of the main body in Fig. 2A is cylindrical. But it can also be conical (also called conical), as shown in Fig. 2B. Since the one or more teeth of the skiving tool 10 on the Entire cutting edge length come into engagement, each tooth of the tool 10 at the cutting edge requires a sufficient clearance angle.
  • FIG. 3B The so-called constructional clearance angle ⁇ Ko on the cutting head of the conical rolling skiving tool 10 can be seen in FIG. 3B.
  • This workpiece 20 is to be processed by means of skiving at an axis cross angle ⁇ of 25 degrees with a conventional conical (outer) WälzWarltechnikmaschine 10 (without inclination).
  • the pitch circle diameter of the workpiece 20 is 200mm.
  • the working space AR in the axial spacing direction of the processing machine to be used is 600 mm. Due to these space-limiting requirements, the conical (outer) WälzWarltechnikmaschine 10 to be used can comprise at most 44 cutting teeth, with a maximum horrilznik tomesser of about 388mm.
  • the axial distance AA is approx. 294mm.
  • Object of the present invention is to provide a method and apparatus for machining the tooth flanks of a gear or other periodic external structures, which is characterized by a reduction in production costs per gear or workpiece.
  • the cutting teeth of the skiving tools are to be formed by regrindable blade inserts (e.g., in the form of bar knives).
  • the internal WälzCl Kunststoffe can be used in connection with the production of rotationally symmetric, periodic, external structures, such as external gears and the like.
  • the skiving tool is an inner skiving ring which spans an inner space, has a plurality of cutting teeth, wherein at least one cutting edge, a cutting tip and a rake face are mounted on each cutting tooth, wherein the rake surfaces of all cutting teeth with respect to the first axis of rotation rotationally symmetrical on an end face Plane or frontal conical surface of the inner skiving ring are arranged, and wherein the cutting head tips of all cutting teeth in the interior, d .h. pointing in the direction of the first axis of rotation.
  • Characteristic of the internal skiving of the invention is that the relative movements (called relative movements) between the workpiece and mecanicalring so specified and executed, that on the outside of the workpiece material is progressively removed until the teeth or the other outer periodic structures completely formed are .
  • the rake surfaces are arranged on a frontal conical surface, which can degenerate to a frontal plane, rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation of the inner skiving ring.
  • the relative advancing movement of the inner skiving ring may be superimposed on a radial movement, for. B. the crown of the teeth, according to the technical teaching of German Patent Application DE3915976 AI to influence.
  • the internal skiving can be used on a toothless workpiece, preferably in a soft machining.
  • the internal skiving can be used on a pre-toothed workpiece, preferably after a soft machining.
  • the rotating inner skiving ring performs an axial advancing movement with respect to the rotating workpiece in the direction of the second rotation axis, this axial advancing movement being in the same direction or opposite to the cutting direction.
  • the tooth spaces can be brought directly to the full depth according to the invention and need not be generated in this case in a multi-sectional strategy.
  • the internal skiving can be used as part of a multi-section skiving method.
  • radial movements can be superimposed on the axial movements in order to implement a multi-sectional strategy, or to generate incoming or outgoing tooth grooves according to the technical teaching of international patent application WO 2010/060733 A1.
  • the service life of serving as WälzClwerkmaschine Weg iensit iensitis iensitiva is significantly improved because more cutting teeth can be accommodated due to the special design of iensitiva.
  • more inserts or knife bars on the inner skiving ring be accommodated than hitherto under the described limitations of real machines in WälzSltechnikmaschinen possible.
  • the axis of rotation of the inner skiving ring is made helical in inner skiving with respect to the axis of rotation of the workpiece, ie. the axis cross angle ⁇ is always nonzero.
  • the inner skiving ring may be tilted toward the workpiece or tilted away from the workpiece, as described, for example, in a co-pending application of the present applicant filed on 26.5.2011 under the application number EP11167703.5 to the European Patent Office.
  • a disc-like CongressMlring is used in all embodiments, which differs significantly from other WälzSltechnikmaschinemaschineen.
  • the inner skiving ring on a disc-like tool area which has cutting heads which are pronounced in the form of cutting teeth which project straight or obliquely into the interior in the direction of the axis of rotation of the inner skiving ring.
  • the disk-like inner peeling rings according to the invention can be designed as so-called solid tools, ie. they are tools that are essentially made in one piece. In the case of solid tools, the cutting teeth are an integral part of the tool.
  • cutterhead inner skiving rings here called internal blade peeling rings
  • knife inserts preferably in the form of bar knives
  • Cutting plate tools are designed which have an annular (usually disc-like) cutter head body, which is equipped with cutting plates whose cutting teeth project straight or obliquely into the interior in the direction of the axis of rotation of the inner skiving ring.
  • the invention offers a number of advantages over conventional skiving, which are summarized below:
  • the inventive method can be carried out both in connection with a dry and a wet processing.
  • the inventive method can be used for soft and / or hard machining.
  • FIG. Figure 1 shows a schematic representation of a cylindrical impeller
  • FIG. 2A shows a schematic representation of a straight toothed peeling wheel with a cylindrical outer contour in engagement with an externally toothed workpiece during skiving;
  • FIG. 2B shows a schematic representation of a helical peeling wheel with a conical outer contour in engagement with an externally toothed shell.
  • FIG. 3A shows a schematic axis cross projection (touch plane projection) of a conical (outer) skiving tool during skiving of an externally toothed workpiece, wherein an axis cross angle of 25 degrees is given;
  • FIG. 3B shows a schematic axis-cross-side projection (touch-plane side projection) of the conical (outer) skiving tool and workpiece according to FIG. 3A;
  • FIG. 4A shows a schematic Achsnchêtion (touch plane projection) of a conical (outer) WälzWarltechnikmaschines during skiving an externally toothed workpiece, wherein a Achsnchwinkel is predetermined by 25 degrees;
  • FIG. 4B shows a schematic Achsnchonnefinion (touch-level side projection) of the conical (outer) WälzWarltechnikmaschines and workpiece according to FIG. 4A;
  • FIG. Fig. 5A shows a schematic backbone projection (touch plane projection) of a tapered inner skiving ring of the invention in skiving an externally toothed workpiece with an axis cross angle of 25 degrees given;
  • FIG. 5B shows a schematic touch-plane side projection of the conical
  • FIG. Figure 8 is a schematic view of a cylindrical inner shroud in skiving a workpiece with an effective cross-axis angle of 30 degrees given and the inner skiving ring tilted away from the workpiece with a 15 degree slant angle;
  • FIG. 9 is a schematic view of a tapered inner skirt in FIG.
  • Skiving of a workpiece wherein an effective axis cross angle of 30 degrees is given and the inner skiving ring is inclined with an inclination angle of -20 degrees to the workpiece;
  • FIG. 10 shows a highly schematic view of a devisfigurations
  • FIG. IIA shows a highly schematized view of a conical
  • Inner skirts which can be used in connection with the invention, wherein the inner skiving ring is equipped with knife bars, the clamping surfaces lie on a frontal conical surface (the inner skiving ring has in reality a larger diameter than shown);
  • FIG. IIB shows a highly schematic view of the mecanical aplasia.
  • FIG. 12A shows a highly schematic view of a conical
  • FIG. 12B shows a highly schematic view of the inner skiving ring of FIG.
  • FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view of a part of FIG.
  • Inner peeling ring in the internal roller peeling a straight toothed workpiece from obliquely below, with only a few blades of the
  • Inner skiving ring are shown and the annular body of the inner skiving ring has been hidden;
  • FIG. FIG. 14 is a schematic perspective view of a part of FIG.
  • Inner skiving ring and the workpiece are each shown in section;
  • FIG. 15A shows a perspective view of a machine according to the invention with an inner skiving ring during the toothing of an externally toothed workpiece;
  • FIG. 15B shows details of a preferred form of clamping of the
  • rotationally symmetric, periodic, outboard structures are external toothed gears. But it may also be, for example, to clutch or transmission elements and the like.
  • the internal skiving tools are useful for making pinion shafts, screws, external gear pumps, ring-jointed hubs (e.g., ring joints used in the automotive sector to transfer force from a differential to a vehicle wheel), splines, pulleys, and the like.
  • the periodic structures are also referred to here as periodically recurring structures.
  • the inventive WälzCl Kunststoffe which is also referred to as internal WälzClvon here, is designed for skiving a workpiece 50 with rotationally symmetric, periodic, external structure using an inner skiving ring 100.
  • the inner skiving ring 100 which is used here, has an annular base body 112, the z. B. clearly visible in Fig. 5B.
  • the inner skiving ring 100 is an inner tool which spans a (mostly circular) inner space 113.
  • the inner skiving ring 100 has a plurality of cutting heads 111 (not shown in FIGS. 5A and 5B) to which the cutting edges for machining the workpiece 50 are attached.
  • Each cutting head 111 has a rake surface (in FIGS. I IB, 12A, 12B, 13, 14 indicated by the reference numeral 121), with respect to the axis of rotation Rl rotationally symmetrical on a frontal plane (front plane SE called) or on a frontal conical surface KE (possibly individually to the end plane SE or conical surface KE order a stair angle tilted) is arranged.
  • front plane SE front plane
  • KE frontal conical surface KE
  • the end plane SE is defined by two concentric circles K1 and K2 (the circle K2 may correspond to the pitch circle W1 of the tool 100).
  • the two concentric circles K1 and K2 can represent, for example, the outer diameter DA and inner diameter DI of the annular base body 112 of the inner skiving ring 100.
  • the clamping surfaces 121 are arranged rotationally symmetrically with respect to the axis of rotation Rl of the tool 100 on a frontal conical surface, which can degenerate to a frontal plane.
  • the rake surfaces 121 may be formed as flat surfaces or as slightly curved surfaces on the cutting heads 111.
  • the clamping surfaces 121 may also be slightly curved.
  • the cutting direction or the cutting speed vector v c with the rotation axis R 1 of the tool 100 forms an angle not equal to 90 degrees.
  • the peak of the two included angles is preferably less than or equal to 60 degrees, more preferably less than or equal to 45 degrees.
  • the effective cutting speed vector includes with the rotation axis Rl of the tool 100 an angle not equal to 90 degrees.
  • the peak of the two included angles is preferably less than or equal to about 60 degrees, more preferably less than or equal to about 45 degrees.
  • FIGS. 5A and 5B show an exemplary inner skiving ring 100 in a highly schematic form, which has a conical inner circumferential surface.
  • the conicity of the inner circumferential surface (called conical surface 114) of the inner skiving ring 100 can be seen in FIG. 5A recognize well.
  • the conical shape of the inner lateral surface serves for constructive clearance angle procurement, as can be seen from FIG. 3B knows.
  • a conical inner skiving ring 100 thus has a conical inner circumferential surface.
  • FIGS. 5A and 5B was deliberately chosen to deal with skiving of the same external toothing as in FIGS. 3A, 3B and 4A, 4B. Again work should be done with an axis cross angle ⁇ of 25 degrees.
  • the pitch circle diameter of the workpiece 50 is again 200mm.
  • the working space AR in the axial spacing direction of the processing machine to be used is 600 mm.
  • the travel paths of the processing machine to be used allow a maximum center distance AA of 200mm.
  • a conical inner skiving ring 100 at a ring thickness RS of 50mm with a maximum pitch circle diameter of about 494mm, a total of 56 inwardly facing cutting heads 111 which are pronounced in the form of cutting teeth include.
  • the axial distance AA is only about 147mm.
  • 3B Compared to the example of Figures 3A, 3B is to use the inner skiving ring 100 with 56 inwardly facing cutting teeth 111 to expect a more than 27% higher tool life. In comparison to the example of Figures 4A, 4B is expected to about 155% higher tool life.
  • a further advantage of the inner skiving rings 100 according to the invention is the higher overlap upon engagement of the cutting teeth 111. The resulting longer engagement distance results in better chip formation conditions.
  • the two axes of rotation Rl and R2 are skewed to each other.
  • the axis cross angle ⁇ is always nonzero.
  • the inner skiving rings 100 according to the invention may be tilted towards the workpiece 50 or tilted away from the workpiece 50 during internal skiving.
  • the appropriate tilting of the tool 100 is optional. It generally serves collision avoidance. But it also offers the following advantages:
  • the Wegneigen allows cylindrical inner peeling wheels 100, which allow the regrinding same cutting profiles as known from cylindrical (outer) peeling wheels;
  • FIG. 6 shows a schematic view of an inner skiving ring 100 with respect to the so-called touch plane BE.
  • the representation of the tilting ( ⁇ ⁇ 0) with respect to the touch plane BE according to FIG. 6 is particularly vivid.
  • the rotation axis Rl of the tool cuts the touch plane BE in the cutting half space (the cutting half space is defined later in the text).
  • FIG. 7 shows a schematic view of an inner skiving ring 100 with respect to the so-called touch plane BE.
  • the representation of the path inclination ( ⁇ > 0) with respect to the touch plane BE according to FIG. 7 is particularly vivid.
  • the rotation axis Rl of the tool intersects the touch plane BE in the span half (the span half is defined later in the text).
  • the axis of rotation R 1 of the inner skiving ring 100 extends at a distance parallel to the contact plane BE, d. H . the rotation axis Rl does not intersect the touch plane BE at an intersection SP.
  • the inclination angle ⁇ is in the range between -30 degrees and +30 degrees.
  • a weggeneigter cylindrical inner skiving ring 100 (called cylinder ring) is shown.
  • the effective axis cross angle Z e ff is 30 degrees
  • the inclination angle ⁇ is 15 degrees
  • the kinematic clearance angle is about 15 degrees at the cutting head and about 7.5 degrees at the flanks.
  • the cylindrical inner skiving ring 100 has an imaginary cylindrical inner circumferential surface 114.
  • the common solder GL lies in the view shown above the workpiece 50. More specifically, the common solder GL lies in the cutting half space of the inner skiving ring 100.
  • Both cylindrical and conical inner skiving rings 100 are suitable as inclined skiving tools 100, whereby due to the inclination of the path, the inner skiving ring 100 does not collide with the workpiece 50.
  • a tilted conical inner skiving ring 100 is shown.
  • the effective axis cross angle Z e ff is 30 degrees, the inclination angle ⁇ is -20 degrees.
  • the tapered inner skiving ring 100 has an imaginary tapered inner surface 114.
  • the common solder GL lies in the view shown below the workpiece 50 and is therefore not visible. More specifically, the common solder GL is in the span of the inner skiving ring 100.
  • each cutting head 111 and each cutting tooth on a cutting head tip 122 which projects into the interior 113 and points in the direction of the first axis of rotation Rl.
  • This aspect of the inner skiving rings 100 according to the invention is shown eg in FIG. 10, where, for the sake of simplicity, only three of a large number of blade bars 120 are shown.
  • the longitudinal axes LA1, LA2, LA3 of all the knife bars 120 intersect the rotation axis R1 at a common point.
  • the longitudinal axes LA1, LA2, LA3 of all the knife bars 120 are skewed in the direction of the first rotation axis R1, but do not touch the rotation axis R1.
  • the longitudinal axes LA1, LA2, LA3 do not have to lie in one plane.
  • This statement also applies to solid tools (see eg FIG. 14), which are designed with integrated cutting heads 111.
  • the longitudinal axes in Fig. 14, only one longitudinal axis LA is shown) in the direction of the axis of rotation Rl. You can cut the rotation axis Rl or run past the rotation axis Rl. You do not have to lie in one plane.
  • the cutting head 111 protrudes at least a little way out of the material of the base body 112 and into the inner space 113.
  • FIG. I IA is a highly schematic view of a conical mecanicmlrings 100 shown, which can be used in the context of the invention for skiving.
  • the skiving tool 100 is a tool with an annular base body 112, which is equipped with blade inserts, preferably in the form of bar blades 120.
  • the inner skiving ring 100 is connected to a machine 200 by means of a tool spindle, which is not shown here. Details of a preferred form of clamping of the inner skiving ring 100 on a tool spindle 170 can be found in FIG. 15B.
  • the clamping surfaces 121 of the bar blades 120 lie here on a frontal conical surface KE whose axis of rotation coincides with the axis of rotation Rl of the inner skiving ring 100.
  • the workpiece 50 (not shown here) is at least partially located in the interior 113 of the inner skiving ring 100 during skiving.
  • the inner diameter DI and outer diameter DA of the inner skiving ring 100 are significantly larger than shown in FIG.
  • a minimum inner diameter of the total inner diameter of the inner skiving ring 100 is considered together with the cutting teeth 111 and other protruding elements.
  • the minimum inner diameter of the inner skiving ring 100 in all embodiments of the invention at least 1.5 times as large as the outer diameter DWA of the workpiece to be manufactured 50.
  • Particularly preferred are inner skiving rings 100 whose minimum inner diameter is at least 2 times as large as the outer diameter DWA of the workpiece to be produced 50.
  • DI a collision-free recording of the workpiece 50th suitable inner diameter DI, should be taken when setting the Achsnchwink ⁇ ⁇ and the inclination angle ⁇ (if this is not equal to zero), that there is no collision of the workpiece 50 with the tool 100.
  • the inner circumferential surface 114 may have a taper (as shown in Fig. IA), for example, to cause collisions avoid.
  • An inner skiving ring 100 according to FIG. 1A is especially suitable for tilting (ie, ⁇ less than 0 degrees) in the direction of a workpiece 50.
  • FIG. I IB shows a highly schematic view of the inner skiving ring 100 according to FIG. IA together with a cylindrical workpiece 50, wherein an inclination angle ⁇ of -20 degrees is given.
  • Fig. I IB the scale of the inner skiving ring 100 and the workpiece 50 is closer to reality than in FIG. I IA.
  • Fig. 12A is a highly schematic view of a conical inner skiving ring 100 is shown, which can be used in the context of the invention for skiving.
  • the skiving tool 100 is a tool with an annular base body 112, which is equipped with blade inserts, preferably in the form of bar blades 120.
  • the inner skiving ring 100 is attached to a machine 200 by means of a tool spindle, which is not shown here.
  • the rake surfaces 121 of the bar blades 120 lie on a frontal conical surface KE whose axis of rotation coincides with the axis of rotation Rl of the inner skiving ring 100.
  • the workpiece 50 (not shown here) is at least partially located in the inner space 113 of the inner skiving ring 100 during skiving.
  • the inner diameter DI and outer diameter DA of the inner skiving ring 100 are significantly larger than shown in FIG. 12A.
  • the tool 100 of FIG. 12A again has an inner circumferential surface 114 which has a taper.
  • An inner skiving ring 100 according to FIG. 12A is especially suitable for tilting away (ie, greater than 0 degrees) from the workpiece 50.
  • FIG. 12B shows a highly schematic view of the inner skiving ring 100 according to FIG. 12A together with a cylindrical workpiece 50, wherein an inclination angle ⁇ of 20 degrees is predetermined.
  • the inner skiving ring 100 has an inner circumferential surface 114 as an inner collision contour, which was chosen so that there is no collision of the inner skiving ring 100 with the workpiece 50, but the bar knives are held optimally, ie protrude as little as possible from the main body 112. It should be noted here that the inner circumferential surface 114 of the tool 100 according to FIG. Conversely, I IA and I IB taper conically than the tool 100 of FIG. 12A and 12B.
  • the inner skiving ring 100 When tilting, the inner skiving ring 100 is preferably conical in order to avoid collisions. When tilting away, the inner skiving ring does not have to be conical. He may in this case e.g. also be cylindrical. In Fig. 12A and 12B, the inner skiving ring 100 is not conical per se because of collision avoidance, but because there is enough room in the path bending to better hold / enclose the blade bars 120.
  • FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view of a portion of an inner skiving ring 100 in the IDC peeling of a straight toothed workpiece 50, with only a few of the knife bars 120 of the inner skinning ring 100 shown.
  • the teeth 51 respectively the tooth spaces 52 between the teeth 51 are already almost completed.
  • the annular base body 112 of the inner skiving ring 100 has been hidden.
  • the shanks (shown here with a rectangular cross-section) of the knife bars 120 can be arranged without problems and without collision in an annular base body 112.
  • the two circles Kl and K2 are indicated by circular arc segments.
  • FIG. 14 shows a schematic perspective view of a part of an inner skiving ring 100, which is here designed as a solid tool, in the case of internal roller peeling of a straight-toothed workpiece 50 obliquely from above.
  • the inner skiving ring 100 and the workpiece 50 are shown here in section.
  • the cutting teeth 111 are here an integral part of the annular base body 112 of the inner skiving ring 100.
  • the rake face 121 and the longitudinal axis LA are designated on one of the cutting teeth 111.
  • the rake surfaces 121 of the cutting teeth 111 are slightly tilted in the example shown with respect to the end plane SE.
  • the internal skiving method comprises the following steps:
  • the two axes of rotation R 1, R 2 are inclined in relation to each other during skiving with an axis cross angle ⁇ .
  • the inner roller peeling is characterized in that the inner skiving ring 100 spans an inner space 113, and has a plurality of cutting teeth 111. At each cutting tooth 111 at least one cutting edge, a cutting head tip 122 and a rake face 121 are mounted. The rake surfaces 121 of all cutting teeth 111 are relative to the first axis of rotation Rl rotationally symmetrical on a forehead plane SE or frontal conical surface KE of venezWarmlrings 100 arranged. The cutting teeth 111 protrude into the inner space 113 and point in the direction of the first axis of rotation Rl.
  • a feed direction opposite to the cutting direction or an equal feed direction is generated by a corresponding axial feed VB of the inner skiving ring 100 relative to the workpiece 50.
  • the direction of the feed movement VB is indicated in FIGS. 13 and 14.
  • a corresponding machine 200, as exemplified in FIG. 15A generates the appropriate motions using a CNC controller 201.
  • the effective cross-axis angle x eff is preferably in the following range in all embodiments: -60 ° ⁇ 6 ⁇ ⁇ 60 °, e ff ⁇ 0 °. Particularly effective are effective Achsnchwinkel eff between magnitude 5 and 45 degrees.
  • a CNC-controlled superimposition of the coupled rotational movements of the inner skiving ring 100 about the first rotation axis R 1 and of the workpiece 50 about the second rotation axis R 2 and the advancing movements V B of the skiving tool 100 relative to the workpiece 50 results in a cutting skiving movement of the cutting teeth 111 of the inner skiving ring 100
  • the inner skiving ring 100 may be radially inserted from the outside inwards into the material of the workpiece 50, or the inner skiving ring 100 may be inserted axially, ie coming from the front side 53 of the workpiece 50.
  • the upper end side is identified by the reference symbol 53 and the lower end side by the reference symbol 54 by way of example.
  • the relative movement between the inner skiving ring 100 and the workpiece 50 also corresponds to the internal skiving fferradgetriebe, also called Wälzschraubgetriebe. It is in the helical gear to a spatial transmission.
  • the basic design of the inside skiving process is made at a so-called design point AP (see, for example, Fig. 2B).
  • design point AP Under basic design here is the definition of the spatial arrangement and movement of the inner skiving ring 100 with respect.
  • the workpiece 50 (kinematics) and the determination of the geometric parameters (here called basic tool geometry) of the inner skiving ring 100 as Wälz Vietnamese bemesser, conicity and helix angle understood.
  • the geometrical and kinematic engagement conditions are optimally designed.
  • the engagement ratios change with increasing distance from the design point AP.
  • Internal skiving represents in this context a very complex process, in which the meshing conditions change continuously as the blades move. However, the changing engagement conditions can be specifically influenced via the engagement conditions at the design point AP.
  • the common point on the rotation axis R2 of the workpiece 50 be GLF2 (see eg Fig. 8).
  • the base point of the common solder on the rotation axis Rl of the skiving tool 100 is GLF1.
  • the common-solder vector GLV (see eg Fig. 5B) is the connection vector from GLF1 to GLF2.
  • AchsnchDie consideration of workpiece 50 and WälzWarltechnikmaschinemaschine 100 projection, along the common lot GL in the direction of the common lot vector Achsnchddling GLV is called Achsnchêtion (see, eg, Fig. 5A)
  • Achsnchwinkel The Achsnchwinkel ⁇ is the smaller in absolute angle, which is enclosed by the two axes of rotation Rl and R2. It becomes visible in the Achsnch projection (see eg Fig. 5A). It applies
  • the axis cross angle ⁇ is signed.
  • the sign for external serrations in the Achsnchêtion is defined as follows without restriction of generality:
  • Axis cross angle ⁇ is positive if the projected
  • is rotated with respect to the projected rotation axis R2.
  • center distance AA corresponds to the length of the common-line vector
  • GLV (see eg Fig. 5B). It describes the smallest distance between the axes of rotation Rl and R2. Terms for contact between skiving tool and workpiece:
  • Rolling Circles The rolling circles of workpiece 50 and skiving tool 100 touch each other at the design point AP, which is therefore also called the contact point BP.
  • the rolling circle W2 (see, for example, Fig. 5B) of the workpiece 50 (also called a workpiece rolling circle) lies in a plane perpendicular to the rotational axis R2 of the workpiece 50.
  • the center of the pitch circle W2 is located on the rotation axis R2 of the workpiece 50.
  • Workpiece rolling circle W2 is d w2 .
  • the rolling circle W1 (see, for example, Fig. 5B) of the skiving tool 100 (also called the tool rolling circle) lies in a plane perpendicular to the rotation axis R1 of the skiving tool 100.
  • the center of the pitch circle Wl is located on the rotation axis Rl of the skiving tool 100.
  • Diameter of the tool rolling circle Wl is d w i.
  • d w i is negative.
  • the workpiece reference plane is the plane in which the
  • the tool reference plane is the plane in which the tool rolling circle Wl lies.
  • the tool reference plane divides the 3-dimensional space in cutting two halves.
  • the Spanschraum is that half, in which the half-space from the cutting material of WälzCltechnikmaschines 100, the
  • Knife bars 120 or cutting plates are Knife bars 120 or cutting plates.
  • the other half is called cutting half space.
  • the cutting teeth 111 of the WälzCltechnikmaschines 100 thus extend substantially in the cutting half space, but can also in the Extending Span Halbraum, wherein the clamping surfaces 121 facing the Span Halbraum.
  • the speed vector v 2 of the corresponding speed vector v. R2 resulting from the workpiece rotation speed can be speedy at the design point AP
  • Workpiece point can be specified. He lies in the
  • Tool rotation to Rl resulting velocity vector ⁇ ⁇ of the associated tool point can be specified. It lies in the tool reference plane, tangent to the
  • the solder can be cut on the rotation axis vectors R2 of the workpiece 50.
  • Lotfuß LF2 corresponds to the intersection between
  • the touch radius vector r 2 of the workpiece 50 is the vector from the design point AP to the lot foot LF2. His length is
  • the solder can be cut on the rotation axis Rl of the skiving tool 100.
  • the associated Lotfußtician LFl corresponds to the intersection between the tool reference plane and tool rotation axis Rl.
  • the vector from the design point AP to the nadir point is LFl Bermmradiusvektor r x of the inner peel ring 100. Its length is d wl / 2.
  • Touch level BE The two velocity vectors v 2 and v x span the so-called touch level BE (see, for example, FIGS. 6 and 7).
  • touch level BE touch the rolling circles W2 and Wl of workpiece 50 and WälzCltechnikmaschine 100, in the design point AP.
  • the touch plane BE is tangential to the mentioned rolling surface of the toothing of workpiece 50, in the design point AP.
  • the rolling surface of a toothing is also called the reference rolling surface reference rolling surface. It goes through the design point AP, is
  • the rolling circle W2 is part of the rolling surface of the toothing of workpiece 50.
  • the rolling surface is a cylinder, for conical gears a cone, for planar gears a plane and for general spatial
  • the touch level normal (see, eg, Fig. 6) is the normal vector anchored at the normal design point AP
  • Touch plane BE which points into the toothing of the workpiece 50, d. H . from the head area to the foot area of the
  • Touch radius vector r 2 of the workpiece 50 ie. n and r 2 differ only in their length. Touch planes Viewing workpiece 50 and skiving tool 100 projection toward the contact radius vector F 2 of the workpiece 50 is referred to as touch-plane projection.
  • Design point AP or touch point BP Design point AP or touch point BP.
  • the effective axis intersection angle x e ff is signed like the axis intersection angle ⁇ .
  • the sign is for the considered here pairing of external teeth on the workpiece 50 with
  • Inner skiving ring 100 as follows without limitation of
  • the effective axis cross angle ⁇ 6 ⁇ is positive if the velocity vectors ⁇ ⁇ and v 2 and the touch plane normals n form a link system in this order.
  • the effective axis cross angle e tf corresponds to the vertical projection of the axis intersection angle ⁇ onto the contact plane BE, that is to say the
  • the inclination angle ⁇ is identical to the (smaller in terms of size) intersection angle between the rotation axis Rl of Skiving tool 100 and the touch level BE.
  • the inclination angle ⁇ is 0 ° when the tool reference plane is perpendicular to the touch plane BE and the
  • the inclination angle ⁇ is signed.
  • Inclination angle ⁇ is negative for an inner skiving ring 100 when the rotation axis Rl of the skiving tool 100 is the
  • Inclination angle ⁇ is positive when the rotation axis Rl of
  • Achsnch- The Achsnchprocessimpulsionsvektor is the one side projection to the common slot GL and to the rotation axis R2 of
  • Workpiece point includes an acute angle. Then, the consideration of the workpiece 50 and skiving tool 100 in the direction of this
  • Projection skiving tool 100 along the GL GL in opposite direction of the common-solder vector GLV is called Achs Regengurfititatiion.
  • Projection skiving tool 100 in the opposite direction of the contact radius vector F 2 of the workpiece 50 is referred to as Bermmhreenbodiqueitatiion.
  • the axis cross angle ⁇ is decomposed into the effective axis cross angle e ff and the inclination angle ⁇ , wherein the effective axis cross angle ⁇ 6 ⁇ the determining variable for generating the relative cutting movement with the cutting speed vector v c between the rotating WälzCltechnikmaschine
  • an inclination angle ⁇ can be specified, the amount of which is not equal to zero degrees, d. H . the inclination of the tool reference plane and thus of the skiving tool 100 with respect to the touch plane BE (which is spanned by the two velocity vectors v 2 and v x ) is negative or positive.
  • the inner skiving ring 100 in all embodiments cutting edges and surfaces which are formed on cutting teeth 111, wherein the cutting teeth 111 project straight or obliquely inward, such. As can be seen in Figures 10, I IA, I IB, 12A, 12B, 13 and 14.
  • the clamping surfaces 121 of the cutting teeth 111 are substantially pronounced on the end plane SE of the inner skiving ring 100 or on a frontal conical surface KE.
  • the clamping surfaces 121 may each be angled (inclined) with respect to the end plane SE or the conical surface KE in order to align the clamping surfaces preferably normal to the cutting direction.
  • the internal skiving method can be used on a toothless workpiece 50, preferably in the context of a soft machining.
  • the internal skiving method can also be used on a pre-toothed workpiece 50, preferably after a soft machining. That The internal skiving method can also be used for hard or finish machining.
  • the corresponding internal WälzClvon is also referred to as internal hard skiving.
  • the internal skiving method can also be used as part of a multi-section skiving method.
  • Either the periodic structures on the workpiece 50 can be generated in two or more than two cutting phases.
  • a first cutting phase z For example, a gap or groove can be cut to a depth of 50%.
  • the inner skiving ring 100 is radially further inwardly toward the axis of rotation R2 of the workpiece 50 delivered to full depth and in the second cutting phase, the gap or groove can then be cut to the full depth.
  • the pitch circle diameter d w i of the inner peel ring 100 is considerably greater than the pitch circle diameter d w2 of the workpiece in all embodiments of the invention, the pitch circle diameter d 50.
  • w2 of Tool 50 less than 60% of the pitch circle diameter d w i of the inner skiving tool 100th
  • the longitudinal axes LA1, LA2, LA3 of all the knife bars 120 in all inner cutter rings 100 of the invention designed as cutter head tools point radially inwards in the direction of the rotation axis R1, as shown in FIG. 10 by means of three knife bars 120.
  • This statement also applies analogously to solid tools, as shown in FIG. 14.
  • a machine 200 which is designed for the inventive internal skiving, has a CNC controller 201, which allows coupling of the axes Rl and R2, respectively, a coordination of the axis movements.
  • the CNC controller 201 may be part of the machine 200, or may be external and configured for communication link 202 to the machine 200.
  • the corresponding machine 200 comprises a so-called “electronic gear train”, respectively an “electronic or control-axis coupling” to carry out a feed movement VB of the inner skiving ring 100 with respect to the externally toothed, roller-skived workpiece 50 (the workpiece 50 can not be seen in FIG. because it sits in the interior 171).
  • the coupled movement of the inner skiving ring 100 and the workpiece 50 is carried out so that during the processing phase, a relative movement between the inner skiving ring 100 and the workpiece 50 results, which corresponds to the relative movement of a fferradgetriebes.
  • the electronic gear train, respectively the electronic or control-technical axis coupling ensure a rotational speed synchronization of at least two axes of the machine 200.
  • at least the rotation axis Rl of the tool spindle 170 is coupled to the rotation axis R2 of the workpiece spindle 180.
  • the rotation axis Rl of the tool spindle 170 is coupled to the axial feed movement VB in the direction R2.
  • This axial feed movement VB results from a superposition of movements 204 (vertical) and 208 (horizontal).
  • the workpiece spindle 180 can be linearly displaced by means of a (rotary) carriage 205 parallel to a pivot axis SA, as represented by a double arrow 206.
  • the (rotary) carriage 205 including the workpiece spindle 180 and workpiece 50 are rotated about the pivot axis SA as indicated by a double arrow 207.
  • the axis crossing angle ⁇ can be set.
  • the axial distance AA will be adjusted by the linear displacement movement 206.
  • a machine 200 is used, which is based on a vertical arrangement, as shown in FIG. 15A and FIG. 15B.
  • a vertical arrangement either the inner skiving ring 100 together with the tool spindle 170 sits above the workpiece 50 together with the workpiece spindle 180, or vice versa.
  • the shavings resulting from skiving fall down due to gravity and may be e.g. over a chipboard, which is not shown to be removed. Therefore, the arrangement shown in Figures 15A and 15B is particularly preferred, since in this arrangement no chips fall into the inner space 171, which is formed by the tool 100 together with the tool spindle 170.
  • a machine 200 which is designed for the inventive inner skiving, provides for the correct complex geometrical and kinematic machine settings and axis movements of said axes.
  • the machine has six axes in all embodiments. The following axis movements are preferred:
  • the tool spindle 170 and / or a corresponding adapter is designed as a rotationally-shaped hollow body (for example as a hollow cylinder).
  • the tool spindle 170 and / or the corresponding adapter preferably has a pot shape.
  • On the tool spindle 170 and / or the corresponding adapter of the inner skiving ring 100 is attached.
  • the inner skiving ring 100 is an integral part of the tool spindle 170 and / or the corresponding adapter.
  • the corresponding receiving openings for the knife bars 120 may be provided directly on the tool spindle 170 and / or on the corresponding adapter.
  • the shanks of the knife bars 120 protrude radially outwardly from the material of the tool spindle 170 and / or the corresponding adapter.
  • a pot-shaped tool spindle 170 and / or a cup-shaped adapter can also be designed as a solid tool or be equipped with inserts.
  • a pot-shaped tool spindle 170 and / or a pot-shaped adapter can also be designed for fastening a separate annular mecanicmlrads 100.
  • machines 200 Due to the special constellation of inside skiving, machines 200 have a working space AR having a maximum dimension in the axial direction of the first rotation axis Rl from the second rotation axis R2, which is as large as the maximum outside diameter of the inner skiving ring 100 (i.e. it is about the diameter DA of the base body 112 together with the protruding cutting teeth 111 and knife bars 120).
  • the internal skiving process can be applied dry or wet in all embodiments, the use of internal skiving being preferred in the dry state.
  • Tooth gap 52 Upper face 53 Lower face 54
  • Machine 200 CNC control 201 communication connection 202

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear Processing (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

Es geht um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wälzschälen eines Werkstücks (50) mit aussenliegender, rotationssymmetrischer, periodischer Struktur (51, 52) unter Einsatz eines Wälzschälwerkzeugs. Es werden die folgenden Schritte ausgefhrt: Drehen des Wälzschälwerkzeugs um eine erste Rotationsachse (R1), gekoppeltes Drehen des Werkstücks (50) um eine zweite Rotationsachse (R2), Ausführen einer axialen Vorschubbewegung (VB) des Wälzschälwerkzeugs in Bezug zu dem Werkstück (50) in einer Richtung parallel zur zweiten Rotationsachse (R2). Während des Wälzschälens sind die beiden Rotationsachsen (R1, R2) mit einem Achskreuzwinkel (Σ) windschief relativ zueinander angestellt. Bei dem Wälzschälwerkzeug handelt es sich um einen Innenschälring (100), der einen Innenraum (113) aufspannt, eine Mehrzahl von Schneidzähnen (111) aufweist, wobei an jedem Schneidzahn (111) mindestens eine Schneidkante, eine Schneidkopfspitze (122) und eine Spanfläche (121) angebracht sind, wobei die Spanflächen (121) aller Schneidzähne (111) bezüglich der ersten Rotationsachse (R1) rotationssymmetrisch auf einer Stirnebene oder stirnseitigen Kegelfläche des Innenschälrings (100) angeordnet sind, und wobei die Schneidzähne (111) in den Innenraum (113) ragen und in Richtung der ersten Rotationsachse (R1) zeigen.

Description

Verfahren zum Wälzschälen von Aussenverzahnungen und
Vorrichtung mit entsprechendem Wälzschälwerkzeug
Gebiet der Erfindung [0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Wälzschälen einer Aussenverzahnung oder einer anderen aussenliegenden periodischen Struktur und eine Vorrichtung mit einem entsprechenden Wälzschälwerkzeug .
Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
[0002] Es gibt zahlreiche Verfahren zur Fertigung von Zahnrädern. Bei der spanenden Weichvorbearbeitung unterscheidet man Wälzfräsen (im Englischen hobbing genannt), Wälzstossen (im Englischen gear shaping genannt), Wälzhobeln (im Englischen generating planing genannt) und Wälzschälen (im Englischen power skiving genannt). Das Wälzfräsen und Wälzschälen sind sogenannte kontinuierliche Verfahren, wie im Folgenden näher erläutert wird . [0003] Bei der spanenden Herstellung von Zahnrädern unterscheidet man zwischen dem Einzelteilverfahren (auch intermittierendes Teilverfahren und im Englischen intermitted indexing process oder Single indexing process genannt) und dem kontinuierlichen Verfahren, das teilweise auch als kontinuierliches Teilungsverfahren (im Englischen continuous indexing process, oder face hobbing genannt) bezeichnet wird .
[0004] Beim kontinuierlichen Verfahren kommt beispielsweise ein Werkzeug mit entsprechenden Messern zum Einsatz, um die Flanken eines Werkstücks zu schneiden. Das Werkstück wird in einer Aufspannung kontinuierlich, d .h . im pausenlosen Verfahren fertig geschnitten. Das kontinuierliche Verfahren basiert auf komplexen, gekoppelten Bewegungsabläufen, bei denen das Werkzeug und das zu bearbeitende Werkstück relativ zueinander eine kontinuierliche Teilungsbewegung ausführen. Die Teilungsbewegung ergibt sich aus dem koordinierten, respektive gekoppelten Antreiben mehrere Achsantriebe einer entsprechenden Maschine.
[0005] Beim Einzelteilverfahren wird eine Zahnlücke bearbeitet, dann erfolgen zum Beispiel eine relative Bewegung des Werkzeugs und eine sogenannte Teilungsbewegung (Teilungsdrehung), bei der sich das Werkstück relativ zum Werkzeug dreht, bevor dann die nächste Zahnlücke bearbeitet wird . Es wird so Schritt für Schritt ein Zahnrad gefertigt.
[0006] Das eingangs genannte Wälzstossverfahren kann durch ein Zylinderradgetriebe beschrieben oder dargestellt werden, da der Kreuzungswinkel (auch Achskreuzwinkel genannt) zwischen der Rotationsachse Rl des Stosswerkzeugs 1 und der Rotationsachse R2 des Werkstücks 2 Null Grad beträgt, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die beiden Rotationsachsen Rl und R2 verlaufen parallel, wenn der Achskreuzwinkel Null Grad beträgt. Das Werkstück 2 und das Stosswerkzeug 1 drehen sich kontinuierlich um ihre Rotationsachsen R2, bzw. Rl . Das Stosswerkzeug 1 macht zusätzlich zu der Drehbewegung eine Hubbewegung, die in Fig . 1 durch den Doppelpfeil shx bezeichnet ist, und nimmt bei dieser Hubbewegung Späne vom Werkstück 2 ab.
[0007] Vor einiger Zeit wurde ein Verfahren erneut aufgegriffen, das als Wälzschälen bezeichnet wird . Die Grundlagen sind circa 100 Jahre alt. Eine erste Patentanmeldung mit der Nummer DE 243514 zu diesem Thema geht auf das Jahr 1912 zurück. Nach den ursprünglichen Überlegungen und Untersuchungen der Anfangsjahre wurde das Wälzschälen nicht mehr ernsthaft weiter verfolgt. Es waren bisher aufwendige Prozesse, die teilweise empirisch waren, notwendig, um eine geeignete Werkzeuggeometrie für das Wälzschälverfahren zu finden.
[0008] Ungefähr Mitte der 1980er Jahre wurde das Wälzschälen erneut aufgegriffen. Erst mit den heutigen Simulationsverfahren und den modernen CNC- Steuerungen der Maschinen, konnte das Prinzip des Wälzschälens in ein produktives, reproduzierbares und robustes Verfahren umgesetzt werden. Hinzu kommen die hohe Verschleißfestigkeit heutiger Werkzeugmaterialien, die enorm hohe statische und dynamische Steifigkeit und die hohe Güte des Synchronlaufs der modernen Maschinen.
[0009] Beim Wälzschälen wird nun, wie in Fig. 2A gezeigt, ein Achskreuzwinkel Σ zwischen der Rotationsachse Rl des Wälzschälzeugs 10 (auch als Schälrad bezeichnet) und der Rotationsachse R2 des Werkstücks 20 vorgegeben, der ungleich Null ist. Die resultierende Relativbewegung zwischen dem Wälzschälwerkzeug 10 und dem Werkstück 20 ist eine Schraubbewegung, die in einen Drehanteil (rotatorischer Anteil) und einen Schubanteil (translatorischer Anteil) zerlegt werden kann. Als antriebstechnisches Analogon kann ein Wälzschraubgetriebe betrachtet werden, wobei der Drehanteil dem Wälzen und der Schubanteil dem Gleiten der Flanken entspricht. Um so größer der Achskreuzwinkel Σ betragsmäßig ist, um so mehr nimmt der für die Bearbeitung des Werkstücks 20 notwendige translatorische Bewegungsanteil zu . Er bewirkt nämlich eine Bewegungskomponente der Schneiden des Wälzschälwerkzeugs 10 in Richtung der Zahnflanken des Werkstücks 20. Beim Wälzschälen wird somit der Gleitanteil der kämmenden Relativbewegung der im Eingriff stehenden Zahnräder des Schraubradersatzgetriebes ausgenutzt, um die Schnittbewegung auszuführen. Beim Wälzschälen ist nur ein langsamer Axialvorschub sax (auch axialer Vorschub genannt) parallel zur Rotationsachse R2 des Werkstücks 20 erforderlich und es entfällt die sogenannte Stossbewegung, die für das Wälzstossen typisch ist. Beim Wälzschälen tritt somit auch keine Rückhubbewegung auf.
[0010] Die Schnittgeschwindigkeit beim Wälzschälen wird direkt von der Drehzahl des Wälzschälwerkzeugs 10 bzw. des Werkstücks 20 und von dem verwendeten Achskreuzwinkel Σ der Rotationsachsen Rl und R2 beeinflusst. Der Achskreuzwinkel Σ und damit der Gleitanteil sollte so gewählt werden, dass für die Bearbeitung des Materials bei gegebener Drehzahl eine optimale Schnittgeschwindigkeit erzielt wird .
[0011] Die Bewegungsabläufe und weitere Details eines vorbekannten Wälzschälverfahrens sind der bereits erwähnten schematischen Darstellung in Fig . 2A zu entnehmen. Fig . 2A zeigt das Wälzschälen einer Außenverzahnung an einem zylindrischen Werkstück 20. Das Werkstück 20 und das Werkzeug 10 (hier ein zylindrisches Wälzschälwerkzeug 10) rotieren in entgegengesetzter Richtung, wie in Fig. 2A z. B. anhand der Winkelgeschwindigkeiten coi und co2 zu erkennen ist.
[0012] Hinzu kommen weitere Relativbewegungen. Es ist der bereits erwähnte Axialvorschub sax erforderlich, um die gesamte Verzahnbreite des Werkstücks 20 mit dem Werkzeug 10 bearbeiten zu können. Der Axialvorschub bewirkt eine Verschiebung des Werkzeugs 10 gegenüber dem Werkstück 20 in paralleler Richtung zur Rotationsachse R2 des Werkstücks 20. Die Richtung dieser Bewegung des Werkzeugs 10 ist in Fig . 2A mit sax gekennzeichnet. Falls am Werkstück 20 eine Schrägverzahnung erwünscht ist (d.h. 2*0), wird dem Axialvorschub sax ein Differentialvorschub sD überlagert, welcher, wie in Fig. 2A gekennzeichnet, einer zusätzlichen Drehung des Werkstücks 20 um seine Rotationsachse R2 entspricht. Der Differentialvorschub sD und der Axialvorschub sax werden am Auslegungspunkt derart aufeinander abgestimmt, dass der resultierende Vorschub des Werkzeugs 10 gegenüber dem Werkstück 20 in Richtung der zu erzeugenden Zahnlücke erfolgt. Zusätzlich kann ein Radialvorschub srad eingesetzt werden, um etwa die Balligkeit der Verzahnung des Werkstücks 20 zu beeinflussen.
[0013] Beim Wälzschälen ergibt sich der Vektor der Schnittgeschwindigkeit vc im Wesentlichen als Differenz der beiden um den Achskreuzwinkel Σ zueinander geneigten Geschwindigkeitsvektoren vx und v2 der Rotationsachsen Rl, R2 von
Werkzeug 10 und Werkstück 20. νγ ist der Geschwindigkeitsvektor am Umfang des Werkzeugs 10 und v2 ist der Geschwindigkeitsvektor am Umfang des Werkstücks
20. Die Schnittgeschwindigkeit vc des Wälzschälprozesses kann durch den
Achskreuzwinkel Σ und die Drehzahl im Schraubradersatzgetriebe verändert werden. Der wie bereits erwähnt relativ langsame Axialvorschub sax hat beim Wälzschälverfahren nur einen kleinen Einfluss auf die Schnittgeschwindigkeit vc , der vernachlässigt werden kann. Deshalb ist der Axialvorschub sax in dem Vektordiagram mit den Vektoren vl f v2 und vc in Fig. 2A nicht berücksichtigt. [0014] In Fig. 2B ist das Wälzschälen einer Außenverzahnung eines Werkstücks 20 mit einem konischen Wälzschälwerkzeug 10 gezeigt. In Fig . 2B sind wiederum der Achskreuzwinkel Σ, der Vektor der Schnittgeschwindigkeit vc , die
Geschwindigkeitsvektoren νγ am Umfang des Werkzeugs 10 und v2 am Umfang des
Werkstücks 20, sowie der Schrägungswinkels ßi des Werkzeugs 10 und der Schrägungswinkel ß2 des Werkstücks 20 gezeigt. Der Schrägungswinkel ß2 hier ungleich Null. Der Zahnkopf des Werkzeugs 10 ist in Fig. 2B mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet. Die Zahnbrust ist in Fig . 2B mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Die beiden Rotationsachsen Rl und R2 schneiden sich nicht, sondern sind windschief zueinander angeordnet. Bei einem konischen Wälzschälwerkzeug 10 wird der Auslegungspunkt AP üblicherweise auf dem Gemeinlot der beiden Rotationsachsen Rl und R2 gewählt, da ein Ankippen des Wälzschälwerkzeugs 10 zur Beschaffung von Freiwinkeln nicht notwendig ist. Der Auslegungspunkt AP fällt hier mit dem sogenannten Berührpunkt zusammen. In diesem Auslegungspunkt AP berühren sich die Wälzkreise des Schraubwälzersatzgetriebes.
[0015] Beim Wälzschälen kommt ein Werkzeug 10 zum Einsatz, das mindestens eine geometrisch bestimmte Schneidkante umfasst. Die Schneidkante/Schneidkanten sind in Fig . 2A und Fig . 2B nicht gezeigt. Die Form und Anordnung der Schneidkanten sowie der angrenzenden Span- und Freiflächen gehören zu denjenigen Aspekten, die in der Praxis bei einer konkreten Auslegung berücksichtigt werden müssen.
[0016] Das Wälzschälwerkzeug 10 hat in dem in Fig . 2A gezeigten Beispiel die Form eines geradverzahnten Stirnrads. Die Außenkontur des Grundkörpers in Fig. 2A ist zylindrisch. Sie kann aber auch kegelig (auch konisch genannt) sein, wie in Fig. 2B gezeigt. Da der oder die Zähne des Wälzschälwerkzeugs 10 über die gesamte Schneidkantenlänge in Eingriff kommen, benötigt jeder Zahn des Werkzeugs 10 an der Schneidkante einen ausreichenden Freiwinkel.
[0017] Wenn man von einem gerad- oder schrägverzahnten konischen Wälzschälwerkzeug 10 ausgeht, wie in den Figuren 3A und 3B gezeigt, dann erkennt man, dass ein solches Wälzschälwerkzeug 10 sogenannte konstruktive Freiwinkel aufgrund der konischen Grundform des Wälzschälwerkzeugs 10 aufweist. D.h. die Freiwinkel am Kopf und an den Flanken des konischen Wälzschälwerkzeugs 10 sind aufgrund der Geometrie des Wälzschälwerkzeugs 10 vorgegeben. Das Profil der Schneiden eines konischen Wälzschälwerkzeugs 10 muss jedoch bestimmte Bedingungen erfüllen, um überhaupt ein Nachschleifen zu ermöglichen. In den Figuren 3A und 3B ist ein konisches (Außen-)Wälzschälwerkzeug 10 beim Aussenverzahnen eines Werkstücks 20 gezeigt. Der sogenannte konstruktive Freiwinkel aKo am Schneidenkopf des konischen Wälzschälwerkzeugs 10 ist in Fig. 3B zu erkennen. Der Achskreuzpunkt AK und der Berührpunkt BP der Wälzkreise von Wälzschälwerkzeug 10 und Werkstück 20 fallen bei der Fig . 3A zusammen und liegen auf dem Gemeinlot (nicht in den Figuren 3A und 3B zu erkennen bzw. gezeigt) der Rotationsachsen Rl und R2.
[0018] Eigene Untersuchungen bisheriger Wälzschälverfahren haben gezeigt, dass es je nach Auslegung der Wälzschälwerkzeuge 10 zu einem deutlichen Verschleiß des Wälzschälwerkzeugs 10 kommen kann. Es werden daher Lösungen gesucht, die es ermöglichen den Verschleiß der Wälzschälwerkzeuge 10 zu reduzieren, respektive die Standzeit der Wälzschälwerkzeuge 10 zu verbessern. Um den Verschleiß der Wälzschälwerkzeuge 10 zu reduzieren, kann man zum Beispiel möglichst viele Schneidzähne am Werkzeug 10 vorsehen. Dadurch wird das Wälzschälverfahren wirtschaftlicher, da die Herstellkosten beim Verzahnen von Werkstücken 20 wesentlich durch die Werkzeugstandzeiten beeinflusst werden. Um möglichst viele Schneidzähne auf dem Werkzeug 10 unterbringen zu können, muss das Wälzschälwerkzeug 10 möglichst groß gestaltet werden. Der möglichen Größe der einsetzbaren Wälzschälwerkzeuge 10 sind insbesondere durch die zu verwendende Bearbeitungsmaschine Grenzen gesetzt. Genauer gesagt, besteht eine Beschränkung durch den Arbeitsraum der Maschine sowie durch die möglichen Verfahrwege der Achsen, bzw. Anordnung der Achsen. [0019] Die Probleme, die sich durch die Beschränkung des Arbeitsraums ergeben, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die bereits beschriebenen Figuren 3A und 3B näher erläutert. In diesen beiden Figuren ist ein Werkstück 20 mit einer Außenverzahnung nach DIN867 mit Normalmodul 8mm, Zähnezahl 25 und Schrägungswinkel ß2 = 0 Grad gezeigt, wobei der Schrägungswinkel ß2 nicht gezeigt ist. Dieses Werkstück 20 soll mittels Wälzschälen unter einem Achskreuzwinkel Σ von 25 Grad mit einem üblichen konischen (Außen-) Wälzschälwerkzeug 10 (ohne Neigung) bearbeitet werden. Der Wälzkreisdurchmesser des Werkstücks 20 beträgt hierbei 200mm. Der Arbeitsraum AR in Achsabstandsrichtung der einzusetzenden Bearbeitungsmaschine beträgt 600mm. Aufgrund dieser platzbeschränkenden Vorgaben, kann das einzusetzende konische (Außen-)Wälzschälwerkzeug 10 höchstens 44 Schneidzähne umfassen, bei einem größtmöglichen Werkzeugwälzkreisdurchmesser von ca. 388mm. Der Achsabstand AA beträgt hierbei ca. 294mm.
[0020] Die Probleme, die sich durch die Beschränkung des Achsabstands respektive des Verfahrwegs der Achsen einer Maschine ergeben, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 4A und 4B näher erläutert. Es soll die gleiche Außenverzahnung wie in den Figuren 3A und 3B wiederum mit einem Achskreuzwinkel Σ von 25 Grad mit einem üblichen konischen (Außen-) Wälzschälwerkzeug 10 (ohne Neigung) bearbeitet werden. Der Wälzkreisdurchmesser des Werkstücks 20 beträgt hierbei 200mm. Zusätzlich zur Arbeitsraumeinschränkung erlauben die Verfahrwege der einzusetzenden Bearbeitungsmaschine einen maximalen Achsabstand AA von 200mm. Dann kann das einzusetzende (Außen-)Wälzschälwerkzeug 10 mit einem größtmöglichen Werkzeugwälzkreisdurchmesser von ca. 194mm höchstens 22 Schneidzähne umfassen. Die maximale Grösse des (Außen-)Wälzschälwerkzeugs 10 ist in diesem Beispiel also nur noch halb so groß wie in dem Beispiel, das in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist. Der Achsabstand AA beträgt hierbei ca. 197mm.
[0021] Um die Standzeit der Wälzschälwerkzeuge 10 zu verbessern, kann man, wie bereits erwähnt, die Anzahl der Schneidzähne erhöhen. Idealerweise würde man nicht nur die Anzahl der Schneidzähne erhöhen, sondern man würde das Wälzschälwerkzeug 10 mit nachschleifbaren Messerstäben ausstatten. Die Messerstäbe können dann bei Bedarf an den Schneidzähnen nachgeschliffen werden oder sie können notfalls sogar ausgetauscht werden. Auch das trägt zu einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bei. Man kann hierbei jedoch eine hohe Packungsdichte der Messerstäbe nur durch eine sehr komplexe Anordnung der Messerschäfte der Messerstäbe erreichen, wie beispielsweise in der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung DE 202011050054.3, die am 6. Mai 2011 unter dem Titel „WÄLZSCHÄLWERKZEUG MIT M ESSERSTÄBEN" eingereicht wurde, beschrieben.
[0022] Alternativ kann, um eine Durchdringung der Messerschäfte zu vermeiden, die sich bei einer hohen Packungsdichte der Messerstäbe ergibt, mit einer Teilbestückung des Wälzschälwerkzeugs 10 gearbeitet werden. D.h. dass nicht alle Schneidzähne eines Vollschälrades ausgebildet werden, sondern z. B. nur jede zweite oder dritte. Dadurch wird die tatsächliche Schneidzähnezahl jedoch reduziert, was zu Ungunsten der Werkzeugstandzeit geht. [0023] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum spanenden Bearbeiten der Zahnflanken eines Zahnrades oder anderer periodischer aussenliegender Strukturen bereitzustellen, das sich durch eine Reduktion der Produktionskosten pro Zahnrad oder Werkstück auszeichnet.
[0024] Insbesondere geht es darum, unter den Restriktionen von Arbeitsraum und Verfahrwegen einer einzusetzenden Bearbeitungsmaschine eine möglichst hohe Schneidzähnezahl und damit Werkzeugstandzeit zu gewährleisten.
[0025] Insbesondere geht es darum, die Werkzeugkosten möglichst niedrig zu halten, indem die Standzeit der Werkzeuge verbessert wird .
[0026] Vorzugsweise sollen die Schneidzähne der Wälzschälwerkzeuge durch nachschleifbare Messereinsätze (z.B. in Form von Stabmessern) ausgebildet werden.
[0027] Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das hier als Innen-Wälzschälverfahren bezeichnet wird . [0028] Das Innen-Wälzschälverfahren lässt sich im Zusammenhang mit der Herstellung rotationssymmetrischer, periodischer, aussenliegender Strukturen, wie Aussenverzahnungen und dergleichen, einsetzen.
[0029] Bei dem Innen-Wälzschälverfahren kommt ein Wälzschälwerkzeug zum Einsatz, das hier aufgrund seiner speziellen Bauform auch als Innenschälring bezeichnet wird.
[0030] Gemäss Erfindung geht es um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wälzschälen eines Werkstücks mit aussenliegender, rotationssymmetrischer, periodischer Struktur unter Einsatz eines Wälzschälwerkzeugs. Es werden die folgenden Schritte ausgeführt:
- Drehen des Wälzschälwerkzeugs um eine erste Rotationsachse,
- gekoppeltes Drehen des Werkstücks um eine zweite Rotationsachse,
- Ausführen einer axialen Vorschubbewegung des Wälzschälwerkzeugs in Bezug zu dem Werkstück in einer Richtung parallel zur zweiten Rotationsachse,
wobei während des Wälzschälens die beiden Rotationsachsen mit einem Achskreuzwinkel windschief relativ zueinander angestellt sind . Bei dem Wälzschälwerkzeug handelt es sich um ein Innenschälring, das einen Innenraum aufspannt, eine Mehrzahl von Schneidzähnen aufweist, wobei an jedem Schneidzahn mindestens eine Schneidkante, eine Schneidkopfspitze und eine Spanfläche angebracht sind, wobei die Spanflächen aller Schneidzähne bezüglich der ersten Rotationsachse rotationssymmetrisch an einer stirnseitigen Ebene oder stirnseitigen Kegelfläche des Innenschälrings angeordnet sind, und wobei die Schneidkopfspitzen aller Schneidzähne in den Innenraum, d .h. in Richtung der ersten Rotationsachse zeigen.
[0031] Kennzeichnend für das Innen-Wälzschälen der Erfindung ist, dass die relativen Bewegungsabläufe (Relativbewegungen genannt) zwischen Werkstück und Innenschälring so vorgegeben und ausgeführt werden, dass aussen am Werkstück fortschreitend Material abgetragen wird bis die Zähne oder die anderen aussenliegenden periodischen Strukturen vollständig ausgebildet sind . [0032] Vorzugsweise sind die Spanflächen an einer stirnseitigen Kegelfläche, welche zu einer Stirnebene entarten kann, rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse des Innenschälrings angeordnet.
[0033] Gemäss Erfindung kann der relativen Vorschubbewegung des Innenschälrings eine radiale Bewegung überlagert sein, um z. B. die Balligkeit der Zähne, gemäss der technischen Lehre der deutschen Patentanmeldung DE3915976 AI, zu beeinflussen .
[0034] Das Innen-Wälzschälen kann an einem unverzahnten Werkstück, vorzugsweise bei einer Weichbearbeitung, zum Einsatz kommen .
[0035] Das Innen-Wälzschälen kann an einem vorverzahnten Werkstück, vorzugsweise nach einer Weichbearbeitung, zum Einsatz kommen . [0036] Während des Innen-Wälzschälens vollführt der sich drehende Innenschälring eine axiale Vorschubbewegung in Bezug auf das sich drehende Werkstück in Richtung der zweiten Rotationsachse, wobei diese axiale Vorschubbewegung gleichsinnig oder gegenläufig zur Schnittrichtung verläuft.
[0037] Die Zahnlücken können gemäss Erfindung direkt auf die volle Tiefe gebracht werden und müssen in diesem Fall nicht in einer Mehrschnittstrategie erzeugt werden .
[0038] Das Innen-Wälzschälen kann im Rahmen eines Mehrschnitt- Wälzschälverfahrens zum Einsatz kommen . Gemäss Erfindung können den axialen Bewegungen radiale Bewegungen überlagert sein, um eine Mehrschnittstrategie umzusetzen, oder um einlaufende oder auslaufende Zahnnuten gemäss der technischen Lehre der internationalen Patentanmeldung WO 2010/060733 AI zu erzeugen .
[0039] Gemäss Erfindung wird die Standzeit der als Wälzschälwerkzeug dienenden Innenschälringe deutlich verbessert, da aufgrund der speziellen Bauform der Innenschälringe mehr Schneidzähne untergebracht werden können. Insbesondere können mehr Schneidplatten oder Messerstäbe am Innenschälring untergebracht werden als bisher unter den beschriebenen Beschränkungen von realen Bearbeitungsmaschinen bei Wälzschälwerkzeugen möglich.
[0040] Die Rotationsachse des Innenschälrings ist beim Innen-Wälzschälen windschief gegenüber der Rotationsachse des Werkstücks angestellt, d .h . der Achskreuzwinkel Σ ist stets ungleich Null.
[0041] Zusätzlich kann der Innenschälring während des Wälzschälens in Richtung auf das Werkstück hingeneigt oder vom Werkstück weggeneigt sein, wie zum Beispiel in einer Parallelanmeldung des vorliegenden Anmelders beschrieben, die am 26.5.2011 unter der Anmeldenummer EP11167703.5 beim Europäischen Patentamt eingereicht wurde.
[0042] Bei dem Innen-Wälzschälen handelt es sich um ein kontinuierliches, spanabhebendes Verfahren.
[0043] Vorzugsweise kommt bei allen Ausführungsformen ein scheibenartiger Innenschälring zum Einsatz, der sich deutlich von anderen Wälzschälwerkzeugen unterscheidet.
[0044] Gemäss Erfindung weist der Innenschälring einen scheibenartigen Werkzeugbereich auf, der Schneidköpfe hat, die in Form von Schneidzähnen ausgeprägt sind, die gerade oder schräg in den Innenraum in Richtung der Rotationsachse des Innenschälrings ragen.
[0045] Die scheibenartigen Innenschälringe gemäss Erfindung können als sogenannte Vollwerkzeuge ausgelegt sein, d .h. es handelt sich um Werkzeuge, die im Wesentlichen einstückig ausgeführt sind . Bei den Vollwerkzeugen sind die Schneidzähne ein integraler Bestandteil des Werkzeugs. Besonders bevorzugt sind für alle Ausführungsformen der Erfindung Messerkopf-Innenschälringe (hier Stabmesser-Innenschälringe genannt), die einen ringförmigen (meist scheibenartigen) Messerkopfgrundkörper haben, der mit Messereinsätzen, vorzugsweise in Form von Stabmessern, so bestückt ist, dass die Schneidzähne gerade oder schräg in den Innenraum in Richtung der Rotationsachse des Innenschälrings ragen. Auch möglich sind Ausführungsformen der Erfindung, die als Schneidplatten-Werkzeuge ausgelegt sind, die einen ringförmigen (meist scheibenartigen) Messerkopfgrundkörper haben, der mit Schneidplatten bestückt ist, deren Schneidzähne gerade oder schräg in den Innenraum in Richtung der Rotationsachse des Innenschälrings ragen . [0046] Die Erfindung bietet gegenüber dem konventionellen Wälzschälen eine Reihe von Vorteilen, die im Folgenden zusammenfassend aufgeführt sind :
- längere Standzeit der Werkzeuge;
- geringere Werkzeugstückkosten;
- reduziertes Werkzeugversagen;
- reduzierter Platzbedarf (Achsabstand und/oder Grösse des Arbeitsraums) für den Bearbeitungsbereich der Maschine;
- bessere Wirtschaftlichkeit;
- verbesserte Spanbildungsbedingungen durch längeren Eingriff eines jeden Schneidzahns aufgrund des höheren Überdeckungsverhältnisses.
[0047] Das erfindungsgemässe Verfahren kann sowohl im Zusammenhang mit einer Trocken- als auch einer Nassbearbeitung durchgeführt werden .
[0048] Das erfindungsgemässe Verfahren kann zur Weich- und/oder Hartbearbeitung eingesetzt werden . ZEICH NU NGEN
[0049] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben . In allen schematischen Zeichnungen sind, der Einfachheit der Darstellung halber, Werkstück und Wälzschälwerkzeug auf die Situation am Wälzkreis (bzw. am Werkstück auf den Wälzzylinder) reduziert. Die dargestellten Verhältnisse gelten aber auch für die ganze Verzahnung mit einer Zahnhöhe.
FIG. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stossrads mit zylindrischer
Außenkontur im Eingriff mit einem außenverzahnten Werkstück beim Wälzstossen; FIG. 2A zeigt eine schematische Darstellung eines geradverzahnten Schälrads mit zylindrischer Außenkontur im Eingriff mit einem außenverzahnten Werkstück beim Wälzschälen;
FIG. 2B zeigt eine schematische Darstellung eines schrägverzahnten Schälrads mit konischer Außenkontur im Eingriff mit einem außenverzahnten
Werkstück beim Wälzschälen;
FIG. 3A zeigt eine schematische Achskreuzprojektion (Berührebenenprojektion) eines konischen (Außen-)Wälzschälwerkzeugs beim Wälzschälen eines außenverzahnten Werkstücks, wobei ein Achskreuzwinkel von 25 Grad vorgegeben ist;
FIG. 3B zeigt eine schematische Achskreuzseitenprojektion (Berühr- ebenenseitenprojektion) des konischen (Außen-) Wälzschälwerkzeugs und Werkstücks nach Fig . 3A;
FIG. 4A zeigt eine schematische Achskreuzprojektion (Berührebenenprojektion) eines konischen (Außen-)Wälzschälwerkzeugs beim Wälzschälen eines außenverzahnten Werkstücks, wobei ein Achskreuzwinkel von 25 Grad vorgegeben ist;
FIG. 4B zeigt eine schematische Achskreuzseitenprojektion (Berühr- ebenenseitenprojektion) des konischen (Außen-) Wälzschälwerkzeugs und Werkstücks nach Fig . 4A;
FIG. 5A zeigt eine schematische Achskreuzrückseitenprojektion (Berührebenenprojektion) eines konischen Innenschälrings der Erfindung beim Wälzschälen eines außenverzahnten Werkstücks, wobei ein Achskreuzwinkel von 25 Grad vorgegeben ist; FIG. 5B zeigt eine schematische Berührebenenseitenprojektion des konischen
Innenschälrings und Werkstücks nach Fig. 5A; FIG. 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Innenschäirings in Bezug zur sogenannten Berührebene mit einem deutlichen negativen Neigungswinkel δ = - 25 Grad;
FIG. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Innenschäirings in Bezug zur sogenannten Berührebene mit einem deutlichen positiven Neigungswinkel δ = 25 Grad;
FIG. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines zylindrischen Innenschäirings beim Wälzschälen eines Werkstücks, wobei ein effektiver Achskreuzwinkel von 30 Grad vorgegeben ist und der Innenschälring mit einem Neigungswinkel von 15 Grad vom Werkstück weggeneigt ist;
FIG. 9 zeigt eine schematische Ansicht eines konischen Innenschäirings beim
Wälzschälen eines Werkstücks, wobei ein effektiver Achskreuzwinkel von 30 Grad vorgegeben ist und der Innenschälring mit einem Neigungswinkel von -20 Grad zum Werkstück hingeneigt ist;
FIG. 10 zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines Innenschäirings und des
Wälzkreises eines Werkstücks, wobei hier nur drei Messerstäbe des Innenschäirings gezeigt sind;
FIG. IIA zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines konischen
Innenschäirings, der im Zusammenhang mit der Erfindung eingesetzt werden kann, wobei der Innenschälring mit Messerstäben bestückt ist, deren Spanflächen auf einer stirnseitigen Kegelfläche liegen (der Innenschälring hat in Wirklichkeit einen größeren Durchmesser als gezeigt);
FIG. IIB zeigt eine stark schematisierte Ansicht des Innenschäirings nach Fig .
I IA zusammen mit einem aussenverzahnten zylindrischen Werkstück, wobei ein Neigungswinkel δ von -20 Grad vorgegeben ist;
FIG. 12A zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines konischen
Innenschäirings, der im Zusammenhang mit der Erfindung eingesetzt werden kann, wobei der Innenschälring mit Messerstäben bestückt ist, deren Spanflächen auf einer stirnseitigen Kegelfläche liegen (der Innenschälring hat in Wirklichkeit einen größeren Durchmesser als gezeigt); FIG. 12B zeigt eine stark schematisierte Ansicht des Innenschälrings nach Fig .
12A zusammen mit einem aussenverzahnten zylindrischen Werkstück, wobei ein Neigungswinkel δ von 20 Grad vorgegeben ist;
FIG. 13 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht eines Teiles eines
Innenschälrings beim Innenwälzschälen eines geradverzahnten Werkstücks von schräg unten, wobei nur einige Messerstäbe des
Innenschälrings gezeigt sind und der ringförmige Grundkörper des Innenschälrings ausgeblendet wurde;
FIG. 14 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht eines Teiles eines
Innenschälrings (Vollwerkzeug) beim Innenwälzschälen eines geradverzahnten Werkstücks von schräg oben, wobei der
Innenschälring und das Werkstück jeweils im Schnitt gezeigt sind;
FIG. 15A zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Maschine mit einem Innenschälring beim Verzahnen eines aussenverzahnten Werkstücks; FIG. 15B zeigt Details einer bevorzugten Form der Aufspannung des
Innenschälrings an einer Werkzeugspindel in einer erfindungsgemässen Maschine nach Fig. 15A.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
[0050] Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung werden Begriffe verwendet, die auch in einschlägigen Publikationen und Patenten Verwendung finden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Verwendung dieser Begriffe lediglich dem besseren Verständnis dienen soll. Der erfinderische Gedanke und der Schutzumfang der Patentansprüche soll durch die spezifische Wahl der Begriffe nicht in der Auslegung eingeschränkt werden. Die Erfindung lässt sich ohne weiteres auf andere Begriffssysteme und/oder Fachgebiete übertragen. In anderen Fachgebieten sind die Begriffe sinngemäß anzuwenden.
[0051] Rotationssymmetrische, periodische, aussenliegende Strukturen sind zum Beispiel Zahnräder mit Außenverzahnung . Es kann sich aber zum Beispiel auch um Kupplungs- oder Getriebeelemente und dergleichen handeln. Insbesondere eignen sich die Innen-Wälzschälwerkzeuge zur Herstellung von Ritzelwellen, Schnecken, Aussenzahnradpumpen, Ringgelenknaben (Ringgelenke finden zum Beispiel im Kraftfahrzeugsektor Verwendung, um die Kraft von einem Differential auf ein Fahrzeugrad zu übertragen), Keilwellenverbindungen, Riemenscheiben und dergleichen. Die periodischen Strukturen werden hier auch als periodisch wiederkehrende Strukturen bezeichnet.
[0052] Im Folgenden ist primär von Zahnrädern, Zähnen und Zahnlücken die Rede. Die Erfindung lässt sich aber auch auf andere Bauteile mit anderen periodischen, aussenliegenden Strukturen übertragen, wie oben erwähnt. Bei diesen anderen Bauteilen geht es in diesem Fall dann nicht um Zahnlücken sondern zum Beispiel um Nuten oder Rillen.
[0053] Alle Bilder sind der Einfachheit halber auf die Situation an den Wälzkreisen bzw. Wälzflächen reduziert. In den Figuren sind daher die entsprechenden Wälzkörper gezeigt. [0054] Das erfindungsgemässe Wälzschälverfahren, das hier auch als Innen- Wälzschälverfahren bezeichnet wird, ist zum Wälzschälen eines Werkstücks 50 mit rotationssymmetrischer, periodischer, aussenliegender Struktur unter Einsatz eines Innenschälrings 100 ausgelegt. Der Innenschälring 100, der hier zum Einsatz kommt, hat einen ringförmigen Grundkörper 112, der z. B. in Fig. 5B deutlich zu erkennen ist.
[0055] Bei dem Innenschälring 100 handelt es sich um ein Innenwerkzeug, das einen (meist kreisrunden) Innenraum 113 aufspannt. Der Innenschälring 100 weist eine Mehrzahl von Schneidköpfen 111 auf (nicht in Fig. 5A und 5B gezeigt), an denen die Schneidkanten zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 50 angebracht sind . Jeder Schneidkopf 111 weist eine Spanfläche (in den Figuren I IA, I IB, 12A, 12B, 13, 14 mit dem Bezugszeichen 121 gekennzeichnet) auf, die bezüglich der Rotationsachse Rl rotationssymmetrisch an einer stirnseitigen Ebene (Stirnebene SE genannt) oder an einer stirnseitigen Kegelfläche KE (gegebenenfalls einzeln gegenüber der Stirnebene SE oder Kegelfläche KE um einen Treppenwinkel verkippt) angeordnet ist. In Fig . 10 ist die Stirnebene SE durch zwei konzentrische Kreise Kl und K2 festgelegt (der Kreis K2 kann dem Wälzkreis Wl des Werkzeugs 100 entsprechen). Die beiden konzentrischen Kreise Kl und K2 können z.B. den Aussendurchmesser DA und Innendurchmesser DI des ringförmigen Grundkörpers 112 des Innenschälrings 100 repräsentieren. [0056] Die Spanflächen 121 sind an einer stirnseitigen Kegelfläche, welche zu einer Stirnebene entarten kann, rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse Rl des Werkzeugs 100 angeordnet.
[0057] Die Spanflächen 121 können als ebene Flächen oder als leicht gekrümmte Flächen an den Schneidköpfen 111 ausgebildet sein . Die Spanflächen 121 können auch leicht gewölbt sein.
[0058] Generell (d .h. bei allen Ausführungsformen) gilt, dass beim Wälzschälen die Schnittrichtung respektive der Schnittgeschwindigkeitsvektor vc mit der Rotationsachse Rl des Werkzeugs 100 einen Winkel ungleich 90 Grad einschließt. Der spitze der beiden eingeschlossenen Winkel ist vorzugsweise kleiner gleich 60 Grad, besonders vorzugsweise kleiner gleich 45 Grad .
[0059] Der sich während der Spanabnahme an den Schneidkanten ergebende effektive Schnittgeschwindigkeitsvektor eines Schneidkantenpunktes weicht beim Wälzschälen bedingt durch die komplexe Kinematik möglicherweise vom Schnittgeschwindigkeitsvektor vc am Auslegungspunkt AP ab. Diese Abweichung ist jedoch nicht groß, so dass auch für diese effektiven Schnittgeschwindigkeitsvektoren die folgende Aussage getroffen werden kann (diese Aussage gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung) :
- der effektive Schnittgeschwindigkeitsvektor schließt mit der Rotationsachse Rl des Werkzeugs 100 einen Winkel ungleich 90 Grad ein. - Der spitze der beiden eingeschlossenen Winkel ist vorzugsweise kleiner gleich ca. 60 Grad, besonders vorzugsweise kleiner gleich ca. 45 Grad .
[0060] In den Figuren 5A und 5B ist ein beispielhafter Innenschälring 100 in stark schematisierter Form gezeigt, der eine konische Innenmantelfläche aufweist. Die Konizität der Innenmantelfläche (Kegelfläche 114 genannt) des Innenschälrings 100 kann man in Fig . 5A gut erkennen. Die konische Form der Innenmantelfläche dient der konstruktiven Freiwinkelbeschaffung, wie man es von Fig . 3B kennt. Ein konischer Innenschälring 100 hat somit eine konische Innenmantelfläche.
[0061] Das Beispiel der Figuren 5A und 5B wurde bewusst so gewählt, dass es um das Wälzschälen der gleichen Außenverzahnung wie in den Figuren 3A, 3B und 4A, 4B geht. Wiederum soll mit einem Achskreuzwinkel Σ von 25 Grad gearbeitet werden. Der Wälzkreisdurchmesser des Werkstücks 50 beträgt hierbei wiederum 200mm. Der Arbeitsraum AR in Achsabstandsrichtung der einzusetzenden Bearbeitungsmaschine beträgt 600mm. Die Verfahrwege der einzusetzenden Bearbeitungsmaschine erlauben einen maximalen Achsabstand AA von 200mm.
[0062] In einer solchen beispielhaften Konstellation, kann ein konischer Innenschälring 100 bei einer Ringstärke RS von 50mm mit einem größtmöglichen Wälzkreisdurchmesser von ca. 494mm insgesamt 56 nach innen weisende Schneidköpfe 111, die in Form von Schneidzähnen ausgeprägt sind, umfassen. Der Achsabstand AA beträgt hierbei nur ca. 147mm.
[0063] Im Vergleich zum Beispiel der Figuren 3A, 3B ist beim Einsatz des Innenschälrings 100 mit 56 nach innen weisenden Schneidzähnen 111 eine um mehr als 27% höhere Werkzeugstandzeit zu erwarten. Im Vergleich zum Beispiel der Figuren 4A, 4B ist eine um ca. 155% höhere Werkzeugstandzeit zu erwarten. [0064] Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Innenschälringe 100 ist die höhere Überdeckung beim Eingriff der Schneidzähne 111. Die resultierende längere Eingriffstrecke bedingt bessere Spanbildungsbedingungen.
[0065] Bei allen Ausführungsformen der Erfindung stehen die beiden Rotationsachsen Rl und R2 windschief zueinander. Der Achskreuzwinkel Σ ist stets ungleich Null. [0066] Vorzugsweise können die erfindungsgemässen Innenschälringe 100 während des Innen-Wälzschälens in Richtung auf das Werkstück 50 hingeneigt oder vom Werkstück 50 weggeneigt sein . Das entsprechende Neigen des Werkzeugs 100 ist optional . Es dient generell der Kollisionsvermeidung . Ausserdem bietet es aber die folgenden Vorteile :
- Das Wegneigen ermöglicht zylindrische Innen-Schälräder 100, welche beim Nachschleifen gleiche Schneidenprofile ermöglichen wie von zylindrischen (Aussen-) Schälrädern bekannt;
- Das Hinneigen ermöglicht nachschleifbare flach angeordnete Messerstäbe. [0067] Anhand der Figuren 6 und 7 wird der Neigungswinkel δ definiert.
[0068] Fig . 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Innenschälrings 100 in Bezug zur sogenannten Berührebene BE. Die Darstellung des Hinneigens (δ < 0) gegenüber der Berührebene BE gemäss Fig . 6 ist besonders anschaulich . Die Rotationsachse Rl des Werkzeugs schneidet die Berührebene BE im Schneidenhalbraum (der Schneidenhalbraum wird später im Text definiert) .
[0069] Fig . 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Innenschälrings 100 in Bezug zur sogenannten Berührebene BE. Die Darstellung des Wegneigens (δ > 0) gegenüber der Berührebene BE gemäss Fig . 7 ist besonders anschaulich . Die Rotationsachse Rl des Werkzeugs schneidet die Berührebene BE im Spanhalbraum (der Spanhalbraum wird später im Text definiert) .
[0070] Falls der Neigungswinkel δ gleich Null ist, verläuft die Rotationsachse Rl des Innenschälrings 100 in einem Abstand parallel zur Berührebene BE, d . h . die Rotationsachse Rl schneidet die Berührebene BE nicht in einem Schnittpunkt SP.
[0071] Vorzugsweise liegt der Neigungswinkel δ im Bereich zwischen -30 Grad und +30 Grad .
[0072] Im Folgenden werden mehrere Beispiele für geneigte Innenschälringe 100 beim Wälzschälen beschrieben . [0073] In Fig. 8 ist ein weggeneigter zylindrischer Innenschälring 100 (Zylinderring genannt) gezeigt. Der effektive Achskreuzwinkel Zeff beträgt 30 Grad, der Neigungswinkel δ beträgt 15 Grad und der kinematisch erzeugte Freiwinkel beträgt am Schneidenkopf ca. 15 Grad und an den Flanken ca. 7,5 Grad. Der zylindrische Innenschälring 100 hat eine gedachte zylindrische Innenmantelfläche 114. Das Gemeinlot GL liegt in der gezeigten Ansicht oberhalb des Werkstücks 50. Genauer gesagt, liegt das Gemeinlot GL im Schneidenhalbraum des Innenschälrings 100.
[0074] Als weggeneigte Wälzschälwerkzeuge 100 eignen sich sowohl zylindrische als auch konische Innenschälringe 100, wobei es aufgrund des Wegneigens nicht zu einer Kollision des Innenschälrings 100 mit dem Werkstück 50 kommt.
[0075] In Fig. 9 ist ein hingeneigter konischer Innenschälring 100 gezeigt. Der effektive Achskreuzwinkel Zeff beträgt 30 Grad, der Neigungswinkel δ beträgt -20 Grad . Der konische Innenschälring 100 hat eine gedachte kegelige Innenmantelfläche 114. Als hingeneigte Wälzschälwerkzeuge 100 eignen sich nur konische Innenschälringe 100, weil es sonst zu Kollisionen kommen würde. Das Gemeinlot GL liegt in der gezeigten Ansicht unterhalb des Werkstücks 50 und ist daher nicht sichtbar. Genauer gesagt, liegt das Gemeinlot GL im Spanhalbraum des Innenschälrings 100.
[0076] Gemäss Erfindung weist jeder Schneidkopf 111 respektive jeder Schneidzahn eine Schneidkopfspitze 122 auf, die in den Innenraum 113 ragt und in Richtung der ersten Rotationsachse Rl zeigt. Dieser Aspekt der erfindungsgemässen Innenschälringe 100 ist z.B. in Fig . 10 zu erkennen, wo der Einfachheit halber nur drei von einer grossen Anzahl von Messerstäben 120 gezeigt sind . Im gezeigten Beispiel schneiden die Längsachsen LA1, LA2, LA3 aller Messerstäbe 120 die Rotationsachse Rl in einem gemeinsamen Punkt. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Längsachsen LA1, LA2, LA3 aller Messerstäbe 120 windschief in Richtung der ersten Rotationsachse Rl zeigen, die Rotationsachse Rl aber nicht berühren. Ebenso müssen die Längsachsen LA1, LA2, LA3 nicht in einer Ebene liegen. [0077] Diese Aussage gilt auch für Vollwerkzeuge (siehe z.B. Fig . 14), die mit integrierten Schneidköpfen 111 ausgeführt sind . Auch hier verlaufen die Längsachsen (in Fig . 14 ist nur eine Längsachse LA gezeigt) in Richtung der Rotationsachse Rl . Sie können die Rotationsachse Rl schneiden oder an der Rotationsachse Rl vorbei laufen. Sie müssen nicht in einer Ebene liegen.
[0078] Bei allen Ausführungsformen ragt der Schneidkopf 111 mindestens ein Stück weit aus dem Material des Grundkörpers 112 heraus und in den Innenraum 113 hinein.
[0079] In Fig. I IA ist eine stark schematisierte Ansicht eines konischen Innenschälrings 100 gezeigt, der im Zusammenhang der Erfindung zum Wälzschälen eingesetzt werden kann. Wie in der schematischen Darstellung in Fig. I IA gezeigt, handelt es sich bei dem Wälzschälwerkzeug 100 um ein Werkzeug mit ringförmigem Grundkörper 112, der mit Messereinsätzen, vorzugsweise in Form von Stabmessern 120, bestückt ist. Der Innenschälring 100 wird mittels einer Werkzeugspindel, die hier nicht gezeigt ist, bewegungstechnisch mit einer Maschine 200 verbunden. Details einer bevorzugten Form der Aufspannung des Innenschälrings 100 an einer Werkzeugspindel 170 sind der Fig. 15B zu entnehmen. Die Spanflächen 121 der Stabmesser 120 liegen hier auf einer stirnseitigen Kegelfläche KE, deren Rotationsachse mit der Rotationsachse Rl des Innenschälrings 100 zusammen fällt. Das Werkstück 50 (hier nicht gezeigt) befindet sich während des Wälzschälens mindestens teilweise im Innenraum 113 des Innenschälrings 100. In Wirklichkeit sind der Innendurchmesser DI und Aussendurchmesser DA des Innenschälrings 100 deutlich grösser als in Fig. I IA gezeigt. Als Mindestinnendurchmesser wird der Gesamtinnendurchmesser des Innenschälrings 100 samt der Schneidzähne 111 und anderer überstehender Elemente betrachtet.
[0080] Vorzugsweise ist der Mindestinnendurchmesser des Innenschälrings 100 bei allen Ausführungsformen der Erfindung mindestens 1,5 mal so groß wie der Aussendurchmesser DWA des zu fertigenden Werkstücks 50. Besonders bevorzugt sind Innenschälringe 100, deren Mindestinnendurchmesser mindestens 2 mal so groß ist wie der Aussendurchmesser DWA des zu fertigenden Werkstücks 50. Zusätzlich zur Vorgabe eines zur kollisionsfreien Aufnahme des Werkstücks 50 geeigneten Innendurchmessers DI, sollte beim Festlegen des Achskreuzwinkels Σ und des Neigungswinkels δ (falls dieser ungleich Null ist) darauf geachtet werden, dass es zu keiner Kollision des Werkstücks 50 mit dem Werkzeug 100 kommt. Zusätzlich zum Vorgeben des Innendurchmessers DI respektive des Mindestinnendurchmessers, des Achskreuzwinkels Σ und des Neigungswinkels δ (falls dieser ungleich Null ist), kann die Innenmantelfläche 114 eine Konizität aufweisen (wie z. B. in Fig . I IA gezeigt), um so Kollisionen zu vermeiden. Ein Innenschälring 100 nach Fig. I IA ist speziell zum Hinneigen (d.h. δ kleiner 0 Grad) in Richtung eines Werkstücks 50 geeignet. [0081] FIG. I IB zeigt eine stark schematisierte Ansicht des Innenschälrings 100 nach Fig. I IA zusammen mit einem zylindrischen Werkstück 50, wobei ein Neigungswinkel δ von -20 Grad vorgegeben ist. Der Innenschälring 100 hat eine Innenmantelfläche 114 als innenliegende Kollisionskontur, die so gewählt wurde, dass es trotz des deutlichen Hinneigens des zylindrischen Werkstücks 50 mit δ = - 20 Grad zu keiner Kollision des Innenschälrings 100 mit dem Werkstück 50 kommt. In Fig . I IB entspricht der Maßstab des Innenschälrings 100 und des Werkstücks 50 eher der Realität als in Fig . I IA.
[0082] In Fig. 12A ist eine stark schematisierte Ansicht eines konischen Innenschälrings 100 gezeigt, der im Zusammenhang der Erfindung zum Wälzschälen eingesetzt werden kann. Wie in der schematischen Darstellung in Fig. 12A gezeigt, handelt es sich bei dem Wälzschälwerkzeug 100 um ein Werkzeug mit ringförmigem Grundkörper 112, der mit Messereinsätzen, vorzugsweise in Form von Stabmessern 120, bestückt ist. Der Innenschälring 100 wird mittels einer Werkzeugspindel, die hier nicht gezeigt ist, bewegungstechnisch mit einer Maschine 200 befestigt. Die Spanflächen 121 der Stabmesser 120 liegen auf einer stirnseitigen Kegelfläche KE, deren Rotationsachse mit der Rotationsachse Rl des Innenschälrings 100 zusammen fällt. Das Werkstück 50 (hier nicht gezeigt) befindet sich während des Wälzschälens mindestens teilweise im Innenraum 113 des Innenschälrings 100. In Wirklichkeit sind der Innendurchmesser DI und Aussendurchmesser DA des Innenschälrings 100 deutlich grösser als in Fig. 12A gezeigt. [0083] Das Werkzeug 100 nach Fig . 12A hat wiederum eine Innenmantelfläche 114, die eine Konizität aufweist Ein Innenschälring 100 nach Fig. 12A ist speziell zum Wegneigen (d.h. δ grösser 0 Grad) vom Werkstück 50 geeignet. [0084] FIG. 12B zeigt eine stark schematisierte Ansicht des Innenschälrings 100 nach Fig. 12A zusammen mit einem zylindrischen Werkstück 50, wobei ein Neigungswinkel δ von 20 Grad vorgegeben ist. Der Innenschälring 100 hat eine Innenmantelfläche 114 als innenliegende Kollisionskontur, die so gewählt wurde, dass es zu keiner Kollision des Innenschälrings 100 mit dem Werkstück 50 kommt, aber die Stabmesser optimal gehalten werden, d.h. möglichst wenig aus dem Grundkörper 112 herausragen. Es sei hier angemerkt, dass die Innenmantelfläche 114 des Werkzeugs 100 nach Fig . I IA und I IB anders herum konisch verläuft als bei dem Werkzeug 100 nach Fig . 12A und 12B.
[0085] Beim Hinneigen ist der Innenschälring 100 vorzugsweise konisch ausgeführt, um Kollisionen zu vermeiden. Beim Wegneigen muss der Innenschälring nicht konisch ausgeführt sein. Er kann in diesem Fall z.B. auch zylindrisch ausgeführt sein. In Fig . 12A und 12B ist der Innenschälring 100 an sich nicht wegen Kollisionsvermeidung konisch, sondern weil durch das Wegneigen genug Platz vorhanden ist, um die Messerstäbe 120 so besser halten/umschließen zu können.
[0086] FIG. 13 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht eines Teiles eines Innenschälrings 100 beim Innenwälzschälen eines geradverzahnten Werkstücks 50, wobei nur einige Messerstäbe 120 des Innenschälrings 100 gezeigt sind. An dem geradverzahnten Werkstück 50 sind die Zähne 51, respektive die Zahnlücken 52 zwischen den Zähnen 51 bereits fast fertig gestellt. Der ringförmige Grundkörper 112 des Innenschälrings 100 wurde ausgeblendet. Anhand von Fig. 13 ist gut zu erkennen, dass die Schäfte (hier mit rechteckigem Querschnitt gezeigt) der Messerstäbe 120 problemlos und kollisionsfrei in einem ringförmigen Grundkörper 112 angeordnet werden können. In Fig. 13 sind die beiden Kreise Kl und K2 durch Kreisbogensegmente angedeutet. Diese Kreise Kl und K2 legen die Stirnebene SE fest, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 10 erwähnt. In Fig . 13 sind an einem der Messerstäbe 120 der Schneidzahn 111, die Spanfläche 121 und die Längsachse LA bezeichnet. Die Spanflächen 121 der Schneidzähne 111 sind im gezeigten Beispiel leicht gegenüber der Stirnebene SE gekippt.
[0087] FIG. 14 zeigt eine schematisierte Perspektivansicht eines Teiles eines Innenschälrings 100, der hier als Vollwerkzeug ausgebildet ist, beim Innenwälzschälen eines geradverzahnten Werkstücks 50 von schräg oben. Der Innenschälring 100 und das Werkstück 50 sind hier im Schnitt gezeigt. An dem geradverzahnten Werkstück 50 sind die Zähne 51, respektive die Zahnlücken 52 zwischen den Zähnen 51 bereits fast fertig gestellt. Die Schneidzähne 111 sind hier ein integraler Bestandteil des ringförmigen Grundkörpers 112 des Innenschälrings 100. In Fig . 14 sind an einem der Schneidzähne 111 die Spanfläche 121 und die Längsachse LA bezeichnet. Die Spanflächen 121 der Schneidzähne 111 sind im gezeigten Beispiel leicht gegenüber der Stirnebene SE gekippt.
[0088] Anhand von Fig . 13 und Fig . 14 ist zu erkennen, dass beim erfindungsgemässen Innenwälzschälen stets mehr als nur ein Schneidzahn 111 in eine korrespondierende Zahnlücke 52 des Werkstücks 50 eingreifen und schneiden, wenn alle Schneidzähne 111 an der Innenmantelfläche des Innenschälrings 100 ausgebildet sind .
[0089] Das Innen-Wälzschälverfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Drehen des Innenschälrings 100 um die erste Rotationsachse Rl,
- gekoppeltes Drehen des Werkstücks 50 um die zweite Rotationsachse R2, und
- Ausführen einer axialen Vorschubbewegung VB des Innenschälrings 100 in Bezug zu dem Werkstück 50 in einer Richtung parallel zur zweiten Rotationsachse R2.
[0090] Die beiden Rotationsachsen Rl, R2 sind während des Wälzschälens mit einem Achskreuzwinkel Σ windschief relativ zueinander angestellt.
[0091] Das Innenwälzschälen zeichnet sich dadurch aus, dass der Innenschälring 100 einen Innenraum 113 aufspannt, und eine Mehrzahl von Schneidzähnen 111 aufweist. An jedem Schneidzahn 111 sind mindestens eine Schneidkante, eine Schneidkopfspitze 122 und eine Spanfläche 121 angebracht. Die Spanflächen 121 aller Schneidzähne 111 sind bezüglich der ersten Rotationsachse Rl rotationssymmetrisch auf einer Stirnebene SE oder stirnseitigen Kegelfläche KE des Innenschälrings 100 angeordnet. Die Schneidzähne 111 ragen in den Innenraum 113 und zeigen in Richtung der ersten Rotationsachse Rl .
[0092] Gemäss Erfindung wird eine der Schnittrichtung entgegengesetzte Vorschubrichtung oder eine gleichgesetzte Vorschubrichtung durch einen entsprechenden Axialvorschub VB des Innenschälrings 100 relativ zu dem Werkstück 50 erzeugt. Die Richtung der Vorschubbewegung VB ist in den Figuren 13 und 14 angedeutet. Eine entsprechende Maschine 200, wie beispielhaft in Fig . 15A gezeigt, erzeugt die geeigneten Bewegungen unter Einsatz einer CNC- Steuerung 201.
[0093] Der effektive Achskreuzwinkel xeff liegt vorzugsweise bei allen Ausführungsformen im folgenden Bereich : -60° < Σ6ίί < 60°, eff ^ 0°. Besonders bevorzugt sind effektive Achskreuzwinkel eff zwischen betragsmäßig 5 und 45 Grad . [0094] Eine CNC-gesteuerte Überlagerung der gekoppelten Drehbewegungen des Innenschälrings 100 um die erste Rotationsachse Rl und des Werkstücks 50 um die zweite Rotationsachse R2, und der Vorschubbewegungen VB des Wälzschälwerkzeugs 100 relativ zum Werkstück 50 ergibt eine spanabhebende Wälzschälbewegung der Schneidzähne 111 des Innenschälrings 100. [0095] Am Anfang des Innen-Wälzschälens kann der Innenschälring 100 radial von aussen nach innen in das Material des Werkstücks 50 eingestochen werden, oder der Innenschälring 100 kann axial, d.h. von der Stirnseite 53 des Werkstücks 50 her kommend, eingestochen werden. In Figuren 5A und 5B ist die obere Stirnseite beispielhaft mit dem Bezugszeichen 53 und die untere Stirnseite mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet.
[0096] In den folgenden Absätzen werden weitere Erläuterungen zum erfindungsgemässen Innen-Wälzschälen gegeben.
[0097] Grundsätzlich entspricht die Relativbewegung zwischen dem Innenschälring 100 und dem Werkstück 50 auch beim Innen-Wälzschälen einem Schraubradgetriebe, auch Wälzschraubgetriebe genannt. Es handelt sich bei dem Schraubradgetriebe um ein räumliches Getriebe.
[0098] Die Grundauslegung des Innen-Wälzschälprozesses erfolgt deshalb, wie bei der Auslegung von Getrieben, an einem sogenannten Auslegungspunkt AP (siehe z.B. Fig. 2B). Unter Grundauslegung wird hier die Festlegung der räumlichen Anordnung und Bewegung des Innenschälrings 100 bzgl. des Werkstücks 50 (Kinematik) sowie die Festlegung der geometrischen Grundgrößen (hier Werkzeuggrundgeometrie genannt) des Innenschälrings 100 wie etwa Wälzkreisdurchmesser, Konizität und Schrägungswinkel verstanden. [0099] An dem Auslegungspunkt AP werden die geometrischen und kinematischen Eingriffsverhältnisse möglichst optimal gestaltet. Die Eingriffsverhältnisse ändern sich mit zunehmender Entfernung vom Auslegungspunkt AP. Das Innen-Wälzschälen stellt in diesem Zusammenhang ein sehr komplexes Verfahren dar, bei dem sich die Eingriffverhältnisse auch bei der Bewegung der Schneiden kontinuierlich ändern. Jedoch lassen sich über die Eingriffsverhältnisse am Auslegungspunkt AP die sich ändernden Eingriffsverhältnisse gezielt beeinflussen.
[00100] Deshalb kommt der korrekten Auslegung der Eingriffsverhältnisse am Auslegungspunkt AP eine wesentliche Bedeutung bei der Auslegung von Wälzschälprozessen zu .
Begriffe zur Achsanordnung:
[00101] Es gibt mehrere Begriffe, die zur Festlegung der Achsanordnung erforderlich sind. Diese Begriffe werden in der folgenden Tabelle beschrieben. Gemeinlot, Wälzschälprozesse zeichnen sich durch sich im Raum kreuzende GemeinlotfußRotationsachsen R2 und Rl von Werkstück 50 und
punkte, Wälzschälwerkzeug 100 aus. Zu den beiden sich kreuzenden
Gemeinlotvektor Rotationsachsen R2 und Rl lässt sich eindeutig das Gemeinlot
GL angeben.
Der Fußpunkt des Gemeinlots auf der Rotationsachse R2 des Werkstücks 50 sei GLF2 (siehe z. B. Fig. 8). Der Fußpunkt des Gemeinlots auf der Rotationsachse Rl des Wälzschälwerkzeugs 100 sei GLF1. Der Gemeinlotvektor GLV (siehe z. B. Fig . 5B) sei der Verbindungsvektor von GLF1 nach GLF2.
AchskreuzDie Betrachtung von Werkstück 50 und Wälzschälwerkzeug 100 projektion, entlang des Gemeinlots GL in Richtung des Gemein lotvektors Achskreuzpunkt GLV wird als Achskreuzprojektion (siehe z. B. Fig . 5A)
bezeichnet.
In der Achskreuzprojektion schneiden sich die projizierten Rotationsachsen Rl und R2 im Achskreuzpunkt AK, welcher dem in der Projektion zum Punkt reduzierten Gemeinlot GL entspricht.
Achskreuzwinkel Der Achskreuzwinkel Σ ist der betragsmäßig kleinere Winkel, der von den beiden Rotationsachsen Rl und R2 eingeschlossen wird . Er wird in der Achskreuzprojektion sichtbar (siehe z. B. Fig . 5A). Es gilt
-90° < Σ < 90°, Σ^0°.
Der Achskreuzwinkel Σ ist vorzeichenbehaftet. Das Vorzeichen ist für Außenverzahnungen in der Achskreuzprojektion wie folgt ohne Beschränkung der Allgemeinheit festgelegt: Der
Achskreuzwinkel Σ ist positiv, wenn die projizierte
Rotationsachse Rl um den Achskreuzpunkt AK mathematisch positiv um |Σ| bezüglich der projizierten Rotationsachse R2 verdreht ist.
Achsabstand Der Achsabstand AA entspricht der Länge des Gemeinlotvektors
GLV (siehe z.B. Fig . 5B). Er beschreibt den kleinsten Abstand zwischen den Rotationsachsen Rl und R2. Begriffe zum Kontakt zwischen Wälzschälwerkzeug und Werkstück:
[00102] Es gibt mehrere Begriffe, die zur Beschreibung des Kontakts zwischen Innenschälring 100 und Werkstück 50 erforderlich sind. Diese Begriffe werden in der folgenden Tabelle beschrieben.
Wälzkreise Die Wälzkreise von Werkstück 50 und Wälzschälwerkzeug 100 berühren sich im Auslegungspunkt AP, der deshalb auch Berührpunkt BP genannt wird.
Der Wälzkreis W2 (siehe z.B. Fig . 5B) des Werkstücks 50 (auch Werkstückwälzkreis genannt) liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse R2 des Werkstücks 50 liegt. Der Mittelpunkt des Wälzkreises W2 liegt auf der Rotationsachse R2 des Werkstücks 50. Der Durchmesser des
Werkstückwälzkreises W2 lautet dw2.
Der Wälzkreis Wl (siehe z.B. Fig . 5B) des Wälzschälwerkzeugs 100 (auch Werkzeugwälzkreis genannt) liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse Rl des Wälzschälwerkzeugs 100 liegt. Der Mittelpunkt des Wälzkreises Wl liegt auf der Rotationsachse Rl des Wälzschälwerkzeugs 100. Der
Durchmesser des Werkzeugwälzkreises Wl lautet dwi . Für einen Innenschälring ist dwi negativ.
Bezugsebenen Die Werkstückbezugsebene ist diejenige Ebene, in der der
Werkstückwälzkreis W2 liegt.
Die Werkzeugbezugsebene ist diejenige Ebene, in der der Werkzeugwälzkreis Wl liegt.
Spanhalbraum, Die Werkzeugbezugsebene teilt den 3-dimensionalen Raum in Schneidenzwei Hälften. Der Spanhalbraum sei diejenige Hälfte, in die die halbraum aus dem Schneidenmaterial des Wälzschälwerkzeugs 100, der
Messerstäbe 120 oder Schneidplatten herauszeigenden
Spanflächennormalen hineinzeigen. Die andere Hälfte sei mit Schneidenhalbraum bezeichnet. Die Schneidzähne 111 des Wälzschälwerkzeugs 100 erstrecken sich also im Wesentlichen im Schneidenhalbraum, können aber auch in den Spanhalbraum hineinreichen, wobei die Spanflächen 121 dem Spanhalbraum zugewandt sind.
GeschwindigIm Auslegungspunkt AP kann der aus der Werkstückdrehung keitsvektoren um R2 resultierende Geschwindigkeitsvektor v2 des zugehörigen
Werkstückpunktes angegeben werden. Er liegt in der
Werkstückbezugsebene, tangential zum Werkstückwälzkreis W2. Der Betrag ist v2 =
Figure imgf000031_0001
mit der vorzeichenbehafteten
Werkstückdrehzahl n2 .
Im Auslegungspunkt AP kann ebenso der aus der
Werkzeugdrehung um Rl resultierende Geschwindigkeitsvektor νγ des zugehörigen Werkzeugpunktes angegeben werden. Er liegt in der Werkzeugbezugsebene, tangential zum
Werkzeugwälzkreis Wl . Der Betrag ist vl =
Figure imgf000031_0002
mit der vorzeichenbehafteten Werkzeugdrehzahl nx .
BerührradiusVom Auslegungspunkt AP kann das Lot auf die Rotationsachse vektoren R2 des Werkstücks 50 gefällt werden. Der zugehörige
Lotfußpunkt LF2 entspricht dem Schnittpunkt zwischen
Werkstückbezugsebene und Werkstückrotationsachse R2. Der Berührradiusvektor r2 des Werkstücks 50 ist der Vektor vom Auslegungspunkt AP zum Lotfußpunkt LF2. Seine Länge ist
Figure imgf000031_0003
Vom Auslegungspunkt AP kann das Lot auf die Rotationsachse Rl des Wälzschälwerkzeugs 100 gefällt werden. Der zugehörige Lotfußpunkt LFl (siehe z.B. Fig . 6) entspricht dem Schnittpunkt zwischen Werkzeugbezugsebene und Werkzeugrotationsachse Rl . Der Vektor vom Auslegungspunkt AP zum Lotfußpunkt LFl heißt Berührradiusvektor rx des Innenschälrings 100. Seine Länge ist dwl / 2.
Berührebene BE Die beiden Geschwindigkeitsvektoren v2 und vx spannen die sogenannte Berührebene BE auf (siehe z. B. Fig . 6 und 7). In dieser Berührebene BE berühren sich die Wälzkreise W2 und Wl von Werkstück 50 und Wälzschälwerkzeug 100, und zwar im Auslegungspunkt AP. Darüber hinaus berühren sich in dieser Berührebene BE auslegungsgemäß auch die theoretische Wälzfläche der Verzahnung von Werkstück 50 und der
Wälzkreis Wl von Wälzschälwerkzeug 100. Genauer gesagt, ist die Berührebene BE tangential zur erwähnten Wälzfläche der Verzahnung von Werkstück 50, und zwar im Auslegungspunkt AP.
Wälzfläche, Die Wälzfläche einer Verzahnung wird auch Bezugswälzfläche Bezugswälzfläche genannt. Sie geht durch den Auslegungspunkt AP, ist
rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse R2 des Werkstücks 50 und spiegelt einen Teil der Grundgeometrie der Verzahnung wieder. Der Wälzkreis W2 ist Teil der Wälzfläche der Verzahnung von Werkstück 50.
Für die hier detailliert beschriebenen und in den Figuren gezeigten zylindrischen Verzahnungen ist die Wälzfläche ein Zylinder, für kegelige Verzahnungen ein Kegel, für plane Verzahnungen eine Ebene und für allgemeine räumliche
Verzahnungen, wie z. B. bei Hypoidrädern, ein Hyperboloid . Die Ausführungen, die im Folgenden im Zusammenhang mit zylindrischen Verzahnungen gemacht werden, lassen sich entsprechend auf andere Verzahnungen übertragen.
BerührebenenDie Berührebenennormale n (siehe z. B. Fig . 6) sei derjenige im normale Auslegungspunkt AP verankerte Normalenvektor der
Berührebene BE, der in die Verzahnung des Werkstücks 50 hineinzeigt, d. h . vom Kopfbereich zum Fussbereich der
Verzahnung zeigt. Bei der hier betrachteten
Außenverzahnungen am Werkstück 50 zeigt die
Berührebenennormale n somit zur Rotationsachse R2 des Werkstücks 50. Für zylindrische Verzahnungen zeigt die
Berührebenennormale n in dieselbe Richtung wie der
Berührradiusvektor r2 des Werkstücks 50, d .h. n und r2 unterscheiden sich nur durch ihre Länge. BerührebenenDie Betrachtung von Werkstück 50 und Wälzschälwerkzeug 100 projektion in Richtung des Berührradiusvektors F2 des Werkstücks 50 wird als Berührebenenprojektion bezeichnet.
In der Berührebenenprojektion (siehe z.B. Fig . 5A) schneiden sich die projizierten Rotationsachsen Rl und R2 im
Auslegungspunkt AP bzw. Berührpunkt BP.
Effektiver Der effektive Achskreuzwinkel xeff ist der von den beiden Achskreuzwinkel Geschwindigkeitsvektoren v2 und vx eingeschlossene Winkel gemäß cos(Ze/r) = Vl l . Gemäss Erfindung gilt -
N
90° < Zeff < 90°, Zeff 0°.
Der effektive Achskreuzwinkel xeff ist wie der Achskreuzwinkel Σ vorzeichenbehaftet. Das Vorzeichen ist für die hier betrachtete Paarung von Außenverzahnung am Werkstück 50 mit
Innenschälring 100 wie folgt ohne Beschränkung der
Allgemeinheit festgelegt: Der effektive Achskreuzwinkel Σ6ίί ist positiv, wenn die Geschwindigkeitsvektoren νγ und v2 und die Berührebenennormale n in dieser Reihenfolge ein Linkssystem bilden.
Für nicht-plane Verzahnungen am Werkstück 50 entspricht der effektive Achskreuzwinkel etf der senkrechten Projektion des Achskreuzwinkels Σ auf die Berührebene BE, also dem
Achskreuzwinkel Σ in der Berührebenenprojektion.
Neigungswinkel Der Neigungswinkel δ beschreibt die Neigung der
Werkzeugbezugsebene und damit des Wälzschälwerkzeugs 100 bzgl. der Berührebene BE (siehe Fig . 6 und 7). Er ist der vom Berührradiusvektor rx des Wälzschälwerkzeugs 100 und der Berührebenennormale n eingeschlossene Winkel gemäß cos(£) = mit -90° < δ < 90° (siehe Fig . 6 und 7).
r n
Der Neigungswinkel δ ist identisch zum (betragsmäßig kleineren) Schnittwinkel zwischen der Rotationsachse Rl des Wälzschälwerkzeugs 100 und der Berührebene BE.
Der Neigungswinkel δ ist 0°, wenn die Werkzeugbezugsebene senkrecht zur Berührebene BE steht und die
Werkzeugrotationsachse Rl somit parallel zur Berührebene BE verläuft.
Der Neigungswinkel δ ist vorzeichenbehaftet. Der
Neigungswinkel δ ist für einen Innenschälring 100 negativ, wenn die Rotationsachse Rl des Wälzschälwerkzeugs 100 die
Berührebene BE im Spanhalbraum schneidet. Der
Neigungswinkel δ ist positiv, wenn die Rotationsachse Rl des
Wälzschälwerkzeugs 100 die Berührebene BE im
Schneidenhalbraum schneidet.
Weitere Projektionen:
[00103] Es gibt verschiedene weitere Projektionen, die zur Veranschaulichung der Erfindung eingesetzt werden. Die entsprechenden Projektionen sind in der folgenden Tabelle erläutert.
Achskreuz- Der Achskreuzseitenprojektionsvektor sei derjenige seitenprojektion zum Gemeinlot GL und zur Rotationsachse R2 des
Werkstücks 50 senkrechte Vektor, der mit dem
Geschwindigkeitsvektor v2 des berührenden
Werkstückpunktes einen spitzen Winkel einschließt. Dann wird die Betrachtung von Werkstück 50 und Wälzschälwerkzeug 100 in Richtung dieses
Achskreuzseitenprojektionsvektors als
Achskreuzseitenprojektion bezeichnet.
In der Achskreuzseitenprojektion (siehe z. B. Fig . 5B) verlaufen die projizierten Rotationsachsen Rl und R2 parallel zueinander.
Achskreuzrückseiten- Die Betrachtung von Werkstück 50 und
projektion Wälzschälwerkzeug 100 entlang des Gemeinlots GL in entgegengesetzter Richtung des Gemeinlotvektors GLV wird als Achskreuzrückseitenprojektion bezeichnet.
Berührebenen- Die Betrachtung von Werkstück 50 und
seitenprojektion Wälzschälwerkzeug 100 in Richtung des
Geschwindigkeitsvektors v2 des berührenden
Werkstückspunktes wird als
Berührebenenseitenprojektion bezeichnet.
Berührebenenrückseiten- Die Betrachtung von Werkstück 50 und
projektion Wälzschälwerkzeug 100 in entgegengesetzter Richtung des Berührradiusvektors F2 des Werkstücks 50 wird als Berührebenenrückseitenprojektion bezeichnet.
[00104] Die folgende Gleichung [ 1] stellt für nicht-plane Aussenverzahnungen den Zusammenhang zwischen den die räumliche Anordnung der Rotationsachsen Rl und R2 beschreibenden Winkeln her und ist damit für die Umrechnung der einzelnen Größen wichtig : cos(E) = cos Zeff ) · cos(cT) [ 1 ]
[00105] Der Achskreuzwinkel Σ wird in den effektiven Achskreuzwinkel eff und den Neigungswinkel δ zerlegt, wobei der effektive Achskreuzwinkel Σ6ίί die bestimmende Größe für die Erzeugung der relativen Schnittbewegung mit dem Schnittgeschwindigkeitsvektor vc zwischen dem sich drehenden Wälzschälwerkzeug
100 und dem sich drehenden Werkstück 50 ist. Für plane Verzahnungen sind der effektive Achskreuzwinkel xeff und der Neigungswinkel δ wohl definiert, jedoch gilt nicht der Zusammenhang [ 1] .
[00106] Gemäss Erfindung kann ein Neigungswinkel δ vorgegeben werden, dessen Betrag ungleich Null Grad ist, d . h . die Neigung der Werkzeugbezugsebene und damit des Wälzschälwerkzeugs 100 bezüglich der Berührebene BE (die durch die beiden Geschwindigkeitsvektoren v2 und vx aufgespannt wird) ist negativ oder positiv. [00107] Gemäss Erfindung weist der Innenschälring 100 bei allen Ausführungsformen Schneidkanten und -flächen auf, die an Schneidzähnen 111 ausgeprägt sind, wobei die Schneidzähne 111 gerade oder schräg nach innen ragen, wie z. B. in den Figuren 10, I IA, I IB, 12A, 12B, 13 und 14 zu erkennen. Die Spanflächen 121 der Schneidzähne 111 sind im Wesentlichen an der Stirnebene SE des Innenschälrings 100 oder an einer stirnseitigen Kegelfläche KE ausgeprägt. Die Spanflächen 121 können jeweils auch gegenüber der Stirnebene SE oder der Kegelfläche KE angewinkelt (geneigt) sein, um die Spanflächen vorzugsweise normal zur Schnittrichtung auszurichten. [00108] Das Innen-Wälzschälverfahren kann an einem unverzahnten Werkstück 50, vorzugsweise im Rahmen einer Weichbearbeitung, zum Einsatz kommen.
[00109] Das Innen-Wälzschälverfahren kann auch an einem vorverzahnten Werkstück 50, vorzugsweise nach einer Weichbearbeitung, zum Einsatz gebracht werden. D.h. das Innen-Wälzschälverfahren kann auch zur Hart- oder Fertigbearbeitung eingesetzt werden. Das entsprechende Innen-Wälzschälverfahren wird hier auch als Innen-Hart-Wälzschälen bezeichnet.
[00110] Das Innen-Wälzschälverfahren kann aber auch im Rahmen eines Mehrschnitt-Wälzschälverfahrens zum Einsatz kommen. [00111] Es sind im Rahmen eines solchen Mehrschnitt-Wälzschälverfahrens mehrere Ansätze möglich. Entweder können die periodischen Strukturen am Werkstück 50 in zwei oder mehr als zwei Schnittphasen erzeugt werden. Während einer ersten Schnittphase kann beim Innen-Wälzschälen z. B. eine Lücke oder Nut auf eine Tiefe von 50% geschnitten werden. Dann wird der Innenschälring 100 radial weiter nach innen in Richtung der Rotationsachse R2 des Werkstücks 50 bis zur vollen Tiefe zugestellt und in der zweiten Schnittphase kann die Lücke oder Nut dann auf die volle Tiefe geschnitten werden.
[00112] Der Wälzkreisdurchmesser dwi des Innenschälrings 100 ist bei allen Ausführungsformen der Erfindung deutlich grösser als der Wälzkreisdurchmesser dw2 des Werkstücks 50. Vorzugsweise beträgt der Wälzkreisdurchmesser dw2 des Werkzeugs 50 weniger als 60% des Wälzkreisdurchmessers dwi des Innen- Wälzschälwerkzeugs 100.
[00113] Vorzugsweise weisen die Längsachsen LA1, LA2, LA3 aller Messerstäbe 120 bei allen als Messerkopf-Werkzeuge ausgebildeten Innenschälringe 100 der Erfindung radial nach innen in Richtung der Rotationsachse Rl, wie in Fig. 10 anhand von drei Messerstäben 120 gezeigt. Diese Aussage gilt auch analog für Vollwerkzeuge, wie in Fig . 14 gezeigt.
[00114] Eine Maschine 200, die zum erfindungsgemässen Innen-Wälzschälen ausgelegt ist, weist eine CNC-Steuerung 201 auf, die eine Koppelung der Achsen Rl und R2, respektive eine Koordination der Achsbewegungen ermöglicht. Die CNC- Steuerung 201 kann Teil der Maschine 200 sein, oder sie kann extern ausgeführt und zur kommunikationstechnischen Verbindung 202 mit der Maschine 200 ausgelegt sein. Die entsprechende Maschine 200 umfasst einen sogenannten „elektronischen Getriebezug", respektive eine „elektronische oder steuerungstechnische Achskopplung" um eine Vorschubbewegung VB des Innenschälrings 100 in Bezug zu dem aussenverzahnten, wälzgeschälten Werkstück 50 auszuführen (das Werkstück 50 ist in Fig. 15A nicht zu erkennen, da es im Innenraum 171 sitzt). Das gekoppelte Bewegen des Innenschälrings 100 und des Werkstücks 50 wird so ausgeführt, dass sich während der Bearbeitungsphase eine Relativbewegung zwischen dem Innenschälring 100 und dem Werkstück 50 ergibt, die der Relativbewegung eines Schraubradgetriebes entspricht. Der elektronische Getriebezug, respektive die elektronische oder steuerungstechnische Achskopplung sorgen für eine Drehzahlsynchronisierung von mindestens zwei Achsen der Maschine 200. Hierbei sind mindestens die Rotationsachse Rl der Werkzeugspindel 170 mit der Rotationsachse R2 der Werkstückspindel 180 gekoppelt. Ausserdem ist vorzugsweise bei allen Ausführungsformen die Rotationsachse Rl der Werkzeugspindel 170 mit der Axialvorschubbewegung VB in Richtung R2 gekoppelt. Diese Axialvorschubbewegung VB ergibt sich aus einer Überlagerung von Bewegungen 204 (vertikal) und 208 (horizontal). Zusätzlich kann die Werkstückspindel 180 mittels eines (Dreh-)Schlittens 205 parallel zu einer Schwenkachse SA linear verschoben werden, wie durch einen Doppelpfeil 206 dargestellt. Ausserdem kann der (Dreh-)Schlitten 205 samt Werkstückspindel 180 und Werkstück 50 um die Schwenkachse SA gedreht werden, wie durch einen Doppelpfeil 207 dargestellt. Durch das Drehen um die Schwenkachse SA kann der Achskreuzwinkel Σ eingestellt werden. Der Achsabstand AA wird durch die lineare Verschiebungsbewegung 206 eingestellt werden.
[00115] Vorzugsweise kommt eine Maschine 200 zum Einsatz, die auf einer Vertikalanordnung basiert, wie in Fig . 15A und Fig . 15B gezeigt. Bei einer solchen Vertikalanordnung sitzt entweder der Innenschälring 100 samt Werkzeugspindel 170 oberhalb des Werkstücks 50 samt Werkstückspindel 180, oder umgekehrt. Die Späne, die beim Wälzschälen entstehen, fallen aufgrund der Schwerkraftwirkung nach unten und können z.B. über ein Spanbett, das nicht gezeigt ist, entfernt werden. Daher ist die in den Figuren 15A und 15B gezeigte Anordnung besonders bevorzugt, da bei dieser Anordnung keine Späne in den Innenraum 171 fallen, der vom Werkzeug 100 samt Werkzeugspindel 170 gebildet wird .
[00116] Weiterhin sorgt eine Maschine 200, die zum erfindungsgemässen Innen-Wälzschälen ausgelegt ist, für die richtigen komplexen geometrischen und kinematischen Maschineneinstellungen und Achsbewegungen der genannten Achsen. Vorzugsweise hat die Maschine bei allen Ausführungsformen sechs Achsen. Folgende Achsbewegungen sind bevorzugt:
- Drehen des Wälzschälwerkzeugs um die erste Rotationsachse Rl;
- Gekoppeltes Drehen des Werkstücks 50 um die zweite Rotationsachse R2;
- Drehbewegung um die Schwenkachse SA;
- Lineare Vertikalbewegung parallel zu 204;
- Lineare Horizontalbewegung parallel zu 206;
- Lineare Horizontalbewegung parallel zu 208.
[00117] In Fig. 15B ist zu erkennen, dass vorzugsweise die Werkzeugspindel 170 und/oder ein entsprechender Adapter als rotationsförmiger Hohlkörper (z. B. als Hohlzylinder) ausgelegt ist. Die Werkzeugspindel 170 und/oder der entsprechende Adapter hat vorzugsweise eine Topfform. An der Werkzeugspindel 170 und/oder dem entsprechenden Adapter ist der Innenschälring 100 befestigt. In Fig . 15B ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der Innenschälring 100 ein fester Bestandteil der Werkzeugspindel 170 und/oder des entsprechenden Adapters ist. Die entsprechenden Aufnahmeöffnungen für die Messerstäbe 120 können direkt an der Werkzeugspindel 170 und/oder an dem entsprechenden Adapter vorgesehen sein. In Fig . 15B ist zu erkennen, dass die Schäfte der Messerstäbe 120 radial nach aussen aus dem Material der Werkzeugspindel 170 und/oder des entsprechenden Adapters ragen.
[00118] Eine topfförmige Werkzeugspindel 170 und/oder ein topfförmiger Adapter können auch als Vollwerkzeug ausgebildet sein oder mit Schneidplatten bestückt sein.
[00119] Eine topfförmige Werkzeugspindel 170 und/oder ein topfförmiger Adapter können aber auch zum Befestigen eines separaten, ringförmigen Innenschälrads 100 ausgelegt sein . [00120] Aufgrund der speziellen Konstellation beim Innen-Wälzschälen, reichen Maschinen 200 mit einen Arbeitsraum AR mit einer Maximalabmessung in Achsabstandsrichtung der ersten Rotationsachse Rl von der zweiten Rotationsachse R2, der so groß ist wie der maximale Aussendurchmesser des Innenschälrings 100 (d .h . es geht um den Durchmesser DA des Grundkörpers 112 zusammen mit den überstehenden Schneidzähnen 111 bzw. Messerstäben 120).
[00121] Das Innen-Wälzschälverfahren kann bei allen Ausführungsformen trocken oder nass angewendet werden, wobei die Verwendung des Innen- Wälzschälens im Trockenen bevorzugt ist.
[00122] Das Einsatzspektrum des Innen-Wälzschälverfahrens ist groß und erstreckt sich auf die Anwendung bei der Herstellung verschiedenster rotationssymmetrischer periodischer Strukturen. Bezugszeichenliste :
Stossrad 1 Werkstück 2 Zahnkopf 4 Zahnbrust 5 Schneidzahn/-kopf 6 Wälzschälwerkzeug 10
(wälzgeschältes) Werkstück 20
(wälzgeschältes) Werkstück 50 Zahn 51
Zahnlücke 52 Obere Stirnseite 53 untere Stirnseite 54
Wälzschälwerkzeug / Innenschälring 100
Schneidzähne / Schneidköpfe 111 Ringförmiger Grundkörper 112 kreisrunder Innenraum 113 Innenmantelfläche 114
Messerstäbe 120
Spanfläche 121
Schneidkopfspitze 122
Werkzeugspindel 170
Innenraum 171
Werkstückspindel 180
Maschine 200 CNC-Steuerung 201 kommunikationstechnische Verbindung 202
Linearvorschub 203
Vertikaler Bewegungsanteil 204
(Dreh-) Schlitten 205
Linearverschiebung (Horizontalbewegung) 206
Drehbewegung 207
lineare Horizontalbewegung 208 konstruktiver Freiwinkel CtKo
Achsabstand AA
Achskreuzpunkt AK
Auslegungspunkt AP
Arbeitsraum AR
Berührpunkt BP
Schrägungswinkel des Werkzeugs ßi
Schrägungswinkel des Werkstücks ß2
Neigungswinkel δ
Durchmesser des Werkzeugwälzkreises dwi
Durchmesser des Werkstückwälzkreises dw2
Aussend urchmesser DA
Innendurchmesser DI
Aussend urchmesser DWA
Gemeinlot GL
Gemein lotfußpunkte GLF1, GLF2
Gemeinlotvektor GLV
konzentrische Kreise Kl, K2
Stirnseitige Kegelfläche KE
Längsachsen LA, LA1, LA2, LA3
Lotfusspunkte LF1, LF2
Berührebenennormale n
Werkzeugdrehzahl nx
Werkstückdrehzahl n2 Rotationsachse des Werkzeugs Rl (Werkzeugachse)
Berührradiusvektor des Werkzeugs 100 fx
Rotationsachse des Werkstücks R2 (Werkstückachse)
Berührradiusvektor des Werkstücks 50 F2
Ringstärke RS
Schwenkachse SA
Stirnebene SE
Hubbewegung shx
Axialvorschubs sax
Axialvorschubvektor s ax
Differentialvorschub sD
Radialvorschub sraci
Schnittpunkt SP
Effektiver Achskreuzwinkel Zeff
Achskreuzwinkel Σ
Vorschubbewegung VB
Betrag der Schnittgeschwindigkeit vc
Schnittgeschwindigkeitsvektor vc
Betrag des Geschwindigkeitsvektors vl Wälzschälwerkzeug
Geschwindigkeitsvektor Wälzschälwerkzeug
Betrag des Geschwindigkeitsvektors
Werkstück
Geschwindigkeitsvektor Werkstück
Werkzeugwälzkreis Wl
Wälzkreis des Werkstücks W2
Rotation um die Achse Rl col
Rotation um die Achse R2 co2

Claims

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Wälzschälen eines Werkstücks (50) mit aussenliegender, rotationssymmetrischer, periodischer Struktur (51, 52) unter Einsatz eines Wälzschälwerkzeugs, das mehrere Schneiden umfasst, mit den folgenden
Schritten :
- Drehen des Wälzschälwerkzeugs um eine erste Rotationsachse (Rl),
- gekoppeltes Drehen des Werkstücks (50) um eine zweite Rotationsachse (R2),
- Ausführen einer axialen Vorschubbewegung (VB) des Wälzschälwerkzeugs in Bezug zu dem Werkstück (50) in einer Richtung parallel zur zweiten Rotationsachse (R2),
wobei die beiden Rotationsachsen (Rl, R2) während des Wälzschälens mit einem Achskreuzwinkel (Σ) windschief relativ zueinander angestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wälzschälwerkzeug um einen
Innenschälring (100) handelt, der
- einen Innenraum (113) aufspannt,
- eine Mehrzahl von Schneidzähnen (111) aufweist, wobei an jedem Schneidzahn (111) mindestens eine Schneidkante, eine Schneidkopfspitze (122) und eine Spanfläche (121) angebracht sind,
- wobei die Spanflächen (121) aller Schneidzähne (111) bezüglich der ersten Rotationsachse (Rl) rotationssymmetrisch auf einer Stirnebene (SE) oder stirnseitigen Kegelfläche (KE) des Innenschälrings (100) angeordnet sind, und
- wobei die Schneidzähne (111) in den Innenraum (113) ragen und in
Richtung der ersten Rotationsachse (Rl) zeigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanflächen (121) einzeln gegenüber der Stirnebene (SE) oder stirnseitigen Kegelfläche (KE) verkippt angeordnet sind .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschälring (100) einen ringförmigen Grundkörper (112) mit einer Innenkontur oder Innenmantelfläche (114) aufweist, die zylindrisch oder kegelig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanflächen (121) als ebene Flächen oder als gekrümmte Flächen ausgebildet sind .
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) einen Aussendurchmesser (DWA) und der Innenschälring (100) einen Mindestinnendurchmesser aufweist, der mindestens 1,5 mal so groß ist wie der maximale Aussendurchmesser (DWA) des Werkstücks (50).
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) einen Wälzkreisdurchmesser (dw2) und der Innenschälring (100) einen Wälzkreisdurchmesser (dwi) aufweist, der mindestens 1,5 mal so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser (dw2) des Werkstücks (50).
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestinnendurchmesser mindestens 2 mal so groß ist wie der maximale Aussendurchmesser (DWA) des Werkstücks (50).
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkreisdurchmesser (dwi) des Innenschälrings (100) mindestens 2 mal so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser (dw2) des Werkstücks (50).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschälring (100) während des Wälzschälens zum Werkstück (50) hingeneigt oder vom Werkstück (50) weggeneigt ist.
10. Vorrichtung (200) zum Wälzschälen eines Werkstücks (50) mit rotationssymmetrischer, periodischer, aussenliegender Struktur (51, 52) unter Einsatz eines Wälzschälwerkzeugs, mit:
- einer Werkzeugspindel (170) zum Befestigen des Wälzschälwerkzeugs,
- einer Werkstückspindel (180) zum Befestigen des Werkstücks (50), - numerisch kontrollierten Antrieben zum gekoppelten Ausführen einer
Vorschubbewegung (VB) und zum gekoppelten Rotieren des
Wälzschälwerkzeugs (100) samt Werkzeugspindel (170) um eine erste Rotationsachse (Rl) und des Werkstücks (50) samt Werkstückspindel (180) um eine zweite Rotationsachse (R2),
- einem Wälzschälwerkzeug in Form eines Innenschälrings (100), der
- einen Innenraum (113) aufspannt,
- eine Mehrzahl von Schneidzähnen (111) aufweist, wobei an jedem Schneidzahn (111) mindestens eine Schneidkante, eine Schneidkopfspitze (122) und eine Spanfläche (121) angebracht sind,
- wobei die Spanflächen (121) aller Schneidzähne (111) bezüglich der ersten Rotationsachse (Rl) rotationssymmetrisch auf einer Stirnebene (SE) oder stirnseitigen Kegelfläche (KE) des Innenschälrings (100) angeordnet sind, und
- wobei die Schneidzähne (111) in den Innenraum (113) ragen und in
Richtung der ersten Rotationsachse (Rl) zeigen,
wobei die Vorrichtung (200) eine numerische Steuerung (201) umfasst oder mit einer numerischen Steuerung (201) verbindbar ist, die dazu ausgelegt ist während des Wälzschälen einen Achskreuzwinkel (Σ) vorzugeben, um die beiden Rotationsachsen (Rl, R2) während des Wälzschälens windschief relativ zueinander anzustellen.
11. Vorrichtung (200) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Innenschälring (100) einen kreisrunden Innenraum (113) aufspannt.
12. Vorrichtung (200) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanflächen (121) einzeln gegenüber der Stirnebene (SE) oder stirnseitigen Kegelfläche (KE) verkippt angeordnet sind .
13. Vorrichtung (200) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) einen maximalen Aussendurchmesser (DWA) hat und der Innenschälring (100) einen Mindestinnendurchmesser aufweist, der mindestens 1,5 mal so groß ist wie der Aussendurchmesser (DWA) des Werkstücks (50).
14. Vorrichtung (200) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) einen Wälzkreisdurchmesser (dw2) und der Innenschälring (100) einen Wälzkreisdurchmesser (dwi) aufweist, der mindestens 1,5 mal so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser (dw2) des Werkstücks (50).
15. Vorrichtung (200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestinnendurchmesser mindestens 2 mal so groß ist wie der maximale Aussendurchmesser (DWA) des Werkstücks (50).
16. Vorrichtung (200) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkreisdurchmesser (dwi) des Innenschälrings (100) mindestens 2 mal so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser (dw2) des Werkstücks (50).
17. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Steuerung (201) dazu ausgelegt ist während des Wälzschälen den Innenschälring (100) zum Werkstück (50) hin oder vom Werkstück (50) weg zu neigen, wobei vorzugsweise ein Neigungswinkel (δ) im Bereich zwischen -30 Grad und +30 Grad vorgebbar ist.
18. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenschälring (100) einen maximalen Aussendurchmesser (DA) hat und die Vorrichtung (200) einen Arbeitsraum (AR) mit einer Maximalabmessung in Achsabstandsrichtung der ersten Rotationsachse (Rl) von der zweiten Rotationsachse (R2) hat, der maximal 50% grösser ist als der maximale Aussendurchmesser des Innenschälrings
(100)
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JP2014511816A JP6006302B2 (ja) 2011-05-26 2012-05-15 外歯用スカイビング加工方法およびスカイビングツールを有する装置
CN201280031814.0A CN103635280B (zh) 2011-05-26 2012-05-15 用于刮齿加工外齿部的方法以及具有相应的刮齿刀具的设备

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016037903A1 (de) * 2014-09-10 2016-03-17 Felsomat Gmbh & Co. Kg Verfahren zur wälzschälbearbeitung eines werkstücks zur fertigung einer fase
EP3034219A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-22 Klingelnberg AG Wälzschälverfahren mit Mehrschnittstrategie
EP3027345B1 (de) 2013-07-31 2017-11-08 Gleason-Pfauter Maschinenfabrik GmbH Verfahren zum bearbeiten von zahnkanten und dazu ausgelegte bearbeitungsstation
DE102017104625A1 (de) 2017-03-06 2018-09-06 Präwema Antriebstechnik GmbH Werkzeug zum Verzahnen oder Abrichten eines eine Außenverzahnung aufweisenden Feinbearbeitungswerkzeugs
EP3838463A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-23 Präwema Antriebstechnik GmbH Verfahren zum feinbearbeiten eines mit einer verzahnung versehenen werkstücks

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012022439A1 (de) * 2012-11-16 2014-05-22 Marcel Sobczyk Verfahren zur Bestimmung der Freiflächenkontur eines Wälzschälwerkzeuges, Wälzschälwerkzeug und dessen Verwendung
JP6622044B2 (ja) * 2015-09-28 2019-12-18 三菱重工工作機械株式会社 歯車加工機械及び方法
JP6348531B2 (ja) * 2016-03-25 2018-06-27 三菱重工工作機械株式会社 スカイビング加工用カッタ及びこれを使用する歯車製造方法
CN109641296B (zh) * 2016-08-22 2021-01-15 格里森工场 在工具几何形状不变的情况下的强力刮齿压力角校正
CN108015361B (zh) * 2016-11-04 2021-02-26 株式会社捷太格特 齿轮加工装置和齿轮加工方法
DE102017000260A1 (de) * 2017-01-12 2018-07-12 Gleason-Pfauter Maschinenfabrik Gmbh Verfahren zur hartfeinbearbeitung von verzahnungen, insbesondere innenverzahnungen und dazu geeignete werkzeugmaschine
EP3348354B1 (de) 2017-01-16 2020-01-08 Klingelnberg AG Verfahren zum bearbeiten von kegelrädern unter einsatz einer exzentrisch bewegten, abrichtbaren topfschleifscheibe
EP3398706A1 (de) * 2017-05-04 2018-11-07 Klingelnberg AG Vorrichtung und verfahren zum nachbearbeiten von zahnrad-werkstücken
CN109352092B (zh) * 2018-12-12 2019-12-20 重庆克利加工具制造有限公司 强力切齿刀设计方法
JP7293659B2 (ja) 2019-01-18 2023-06-20 株式会社ジェイテクト 歯車加工装置及び歯車加工方法
DE102019002752A1 (de) * 2019-04-15 2020-10-15 Gleason-Pfauter Maschinenfabrik Gmbh Verfahren des Erzeugens oder Bearbeitens einer Verzahnung
CN112123038B (zh) * 2020-08-03 2022-07-12 西安交通大学 一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法
CN112719467B (zh) * 2020-12-21 2023-05-23 武汉理工大学 面齿轮刮齿加工方法
JP7824511B2 (ja) * 2022-03-03 2026-03-05 株式会社不二越 歯車製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE243514C (de) 1910-03-01 1912-02-16 George Adams Verfahren zum schneiden van zahnrädern mittels eines zahnradartigen, an den stirnflächen der zähne mit schneidkanten versehenen schneidwerkzeuges
DE2719524A1 (de) * 1976-05-14 1977-12-01 Diamantscheiben Apparate Ag Vorrichtung zum feinbearbeiten von zahnraedern
DE3915976A1 (de) 1989-05-17 1990-11-29 Pfauter Hermann Gmbh Co Verfahren zur schlichtbearbeitung der flanken von zylinderraedern durch waelzschaelen sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens
US5443338A (en) * 1993-07-16 1995-08-22 Hurth Maschinen Und Werkzeuge Gmbh Machine for the precision working of the tooth flanks of gear-shaped workpieces with an internally toothed tool
EP1116770A1 (de) 1998-09-21 2001-07-18 Dainippon Ink And Chemicals, Inc. Nematische flüssigkristall-zusammensetzung und flüssigkristallanzeige dieselbe benutzend
WO2010060733A1 (de) 2008-11-03 2010-06-03 Profilator Gmbh & Co. Kg Wälzschälvorrichtung und -verfahren
DE202011050054U1 (de) 2011-05-06 2011-09-15 Klingelnberg Ag Wälzschälwerkzeug mit Messerstäben

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2228968A (en) * 1932-02-23 1941-01-14 Fellows Gear Shaper Co Gear finishing cutter
DE3345800C2 (de) * 1983-12-17 1986-09-11 Carl Hurth Maschinen- und Zahnradfabrik GmbH & Co, 8000 München Vorrichtung zum Herstellen und Bearbeiten von Zahnrädern
JPH01159126A (ja) * 1987-12-14 1989-06-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スカイビング盤
DE4214851A1 (de) * 1992-05-05 1993-11-18 Hurth Maschinen Werkzeuge Verfahren zum Feinbearbeiten von balligen und/oder konischen Verzahnungen und zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Maschine
DE4329822C2 (de) * 1992-09-04 1996-09-05 Honda Motor Co Ltd Zahnrad-Feinbearbeitungsvorrichtung
CH686937A5 (de) * 1993-02-08 1996-08-15 Faessler Ag Vorrichtung zum Honen von Zahnraedern.
DE4329360C2 (de) * 1993-09-01 1996-09-26 Gleason Works Verfahren zum Feinbearbeiten von Zahnrädern mit einem innenverzahnten Werkzeug, das zum Abrichten in der Feinbearbeitungsmaschine verbleibt
DE10256222B4 (de) * 2002-12-02 2005-05-12 Klingelnberg Gmbh Maschine und Verfahren mit 7 Achsen zum CNC-gesteuerten spanabhebenden Bearbeiten, insbesondere Wälzfräsen oder Wälzschleifen, von Spiralkegelrädern
CN101780569A (zh) * 2009-11-12 2010-07-21 天津市达鑫精密机械设备有限公司 圆柱齿轮的车削制齿加工法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE243514C (de) 1910-03-01 1912-02-16 George Adams Verfahren zum schneiden van zahnrädern mittels eines zahnradartigen, an den stirnflächen der zähne mit schneidkanten versehenen schneidwerkzeuges
DE2719524A1 (de) * 1976-05-14 1977-12-01 Diamantscheiben Apparate Ag Vorrichtung zum feinbearbeiten von zahnraedern
DE3915976A1 (de) 1989-05-17 1990-11-29 Pfauter Hermann Gmbh Co Verfahren zur schlichtbearbeitung der flanken von zylinderraedern durch waelzschaelen sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens
US5443338A (en) * 1993-07-16 1995-08-22 Hurth Maschinen Und Werkzeuge Gmbh Machine for the precision working of the tooth flanks of gear-shaped workpieces with an internally toothed tool
EP1116770A1 (de) 1998-09-21 2001-07-18 Dainippon Ink And Chemicals, Inc. Nematische flüssigkristall-zusammensetzung und flüssigkristallanzeige dieselbe benutzend
WO2010060733A1 (de) 2008-11-03 2010-06-03 Profilator Gmbh & Co. Kg Wälzschälvorrichtung und -verfahren
DE202011050054U1 (de) 2011-05-06 2011-09-15 Klingelnberg Ag Wälzschälwerkzeug mit Messerstäben

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3027345B1 (de) 2013-07-31 2017-11-08 Gleason-Pfauter Maschinenfabrik GmbH Verfahren zum bearbeiten von zahnkanten und dazu ausgelegte bearbeitungsstation
EP3027345B2 (de) † 2013-07-31 2023-12-13 Gleason-Pfauter Maschinenfabrik GmbH Verfahren zum bearbeiten von zahnkanten und dazu ausgelegte bearbeitungsstation
WO2016037903A1 (de) * 2014-09-10 2016-03-17 Felsomat Gmbh & Co. Kg Verfahren zur wälzschälbearbeitung eines werkstücks zur fertigung einer fase
US10226830B2 (en) 2014-09-10 2019-03-12 Felsomat Gmbh & Co. Kg Method for skiving machining of a workpiece for production of a chamfer
EP3034219A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-22 Klingelnberg AG Wälzschälverfahren mit Mehrschnittstrategie
US9925606B2 (en) 2014-12-16 2018-03-27 Klingelnberg Ag Power skiving method having multiple cut strategy
DE102017104625A1 (de) 2017-03-06 2018-09-06 Präwema Antriebstechnik GmbH Werkzeug zum Verzahnen oder Abrichten eines eine Außenverzahnung aufweisenden Feinbearbeitungswerkzeugs
US11992888B2 (en) 2017-03-06 2024-05-28 Präwema Antriebstechnik GmbH Tool for cutting teeth or for dressing of a fine machining tool having a set of external teeth
EP3838463A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-23 Präwema Antriebstechnik GmbH Verfahren zum feinbearbeiten eines mit einer verzahnung versehenen werkstücks
US11819935B2 (en) 2019-12-18 2023-11-21 Präwema Antriebstechnik GmbH Method for precision machining a workpiece provided with gearing

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