WO2013091602A2 - Verfahren zur herstellung einer verzahnung - Google Patents

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WO2013091602A2 PCT/DE2012/001186 DE2012001186W WO2013091602A2 WO 2013091602 A2 WO2013091602 A2 WO 2013091602A2 DE 2012001186 W DE2012001186 W DE 2012001186W WO 2013091602 A2 WO2013091602 A2 WO 2013091602A2
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Marc Gareis
Klaus Wilczek
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Losomat Schraubtechnik Neef GmbH
Loesomat Schraubtechnik Neef GmbH
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23F5/12—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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23F5/12—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
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/10—Gear cutting
    • Y10T409/101431—Gear tooth shape generating
    • Y10T409/10159—Hobbing
    • Y10T409/101749—Process

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a toothing on a particular round workpiece, wherein the teeth are produced by a Abicalzdorfvon Kunststoffus Kunststoffus with a tool that moves a controlled by a lift cam track, in the tooth flank serving, extending in the axial direction of the workpiece downward movement obliquely to the downward movement and substantially in the radial direction of the workpiece extending exchange movement follows.
  • CONFIRMATION COPY Traces an obliquely to the downward movement and extending substantially in the radial direction of the workpiece evacuation movement, which expires following the downward movement arcuately from the workpiece to be machined.
  • the contour of the workpiece is selected such that the tool (impact tool) runs axially out of the contour of the workpiece to be produced.
  • design notches are provided at the end of the tooth flanks, so punctures that protrude at least so deep into the workpiece that they end at least at the tooth base.
  • Such construction notches now represent a weakening of the workpiece, which should be avoided especially at high loads, which such gears are exposed, for example, in power robberies.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for producing a toothing in a particular round workpiece, which avoids construction notches in the manufacture of the teeth, and which is feasible without significant wear of the tool. Disclosure of the Invention Advantages of the Invention
  • the radius with which the tool is moved during the immersion movement can be selected and set.
  • a very advantageous embodiment of the method provides that the transition from the downward movement in the Austauchterrorism takes place continuously and steadily with a very small radius.
  • the angle between the downward direction of travel and the direction of intermittent movement at the end of the tooth flank is slightly more than 90 °.
  • the tool is thus not moved at the end of the tooth flank in the radial direction, but the radial direction is superimposed on an axial direction, i.
  • the tool is seen in the axial direction of the workpiece obliquely down or moved upwards. This results in a continuous curved outlet of the tooth flanks and thus the desired increase in stability in the region of the end of the tooth flanks and thus at the end of the toothing.
  • the workpiece may have a diameter which changes at a point of the workpiece at least half the diameter of the tool.
  • Typical tool diameters range from 20 mm to 25 mm.
  • the workpiece itself preferably has a cylindrical profile or a hollow cylindrical profile.
  • the workpiece is designed as a hollow cylinder in which an internal toothing is to be produced, it is possible with the method according to the invention that its teeth have a tooth height which corresponds at least to the diameter of the cavity or cup in the hollow cylinder.
  • the workpiece is preferably made of a high strength, high performance aluminum alloy.
  • Such aluminum alloys are particularly easy to work with the help of the aforementioned Abubalhack systemsens. But it is also a machining of existing steel workpieces possible.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a workpiece in which the teeth have been produced by manufacturing processes known from the prior art
  • FIG. 2 shows a detail enlargement of the area indicated by II in FIG. 1;
  • FIG. Fig. 3 is a comparable to Figure 1 workpiece, in which the internal and external teeth was produced by means of the method according to the invention.
  • FIG. 4 shows a detail enlargement designated IV in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic representation of the method according to the invention prior to the start of the lifting movement of the tool;
  • Fig. 6 is a schematic representation of the method according to the invention during the lifting movement of the tool
  • Fig. 7 is a schematic representation of the method according to the invention at the end of the lifting movement of the tool and
  • a workpiece designated 100 as a whole is designed, for example, as a hollow cylinder.
  • the hollow cylinder 105 has an internal toothing 110.
  • an outer toothing 150 is provided.
  • Both the outer and the inner toothing are characterized in that in each case at its one end in the case of the internal toothing 110 an undercut 115 and in the case of the external toothing 150 an undercut 155 is provided.
  • both the internal gear 110 and the external gear 150 are formed by a hobbing method in a known manner with the aid of a tool which travels a path controlled by a lift-off cam, in which a tooth flank manufacturing downward movement running in the axial direction of the workpiece the tool follows an obliquely to the downward movement and extending substantially in the radial direction of the workpiece exchange movement.
  • the tool thus runs linearly in the axial direction over a relatively long period of time and then turns into a curved arcuate movement in order to dive out of the workpiece again.
  • each of the undercut 1 15 and 155 is provided at the end of the tooth, which must be so deep and must be formed so long in the axial direction that the arcuate movement of the tool, so for example a bell wheel, so far taken into account in that a "non-contact" exchange movement is possible at the end of the tooth flank.
  • FIG. 3 and FIG. 4 wherein the same elements are provided with the same reference numerals as in FIG. 1 and FIG. 2.
  • a hollow-cylindrical workpiece 100 is provided, which has different diameters in an area an internal toothing 120, the tooth flanks of the internal teeth 110 correspond, is provided and in the other area an external toothing 160, whose tooth flanks in turn correspond to those of the external toothing 150.
  • no undercut is provided here.
  • the teeth are curved at their respective ends in regions 122 and 162, respectively.
  • This curved leakage is produced by superimposing the downward movement of the tool on a downward movement in such a way that a curved path results during the replacement.
  • This curved path can be seen particularly clearly in the detail enlargement of FIG. 4. It is provided in the internal teeth with the reference numeral 122 and in the external teeth by the reference numeral 162. The transition from the downward movement in the axial direction of the workpiece 100 in the Austauchieri, ie substantially obliquely to the axial direction and almost in the radial direction of the workpiece 100 is carried out continuously and steadily with a very small radius.
  • the angle between the downward movement and the exchange movement is slightly greater than 90 °, ie the exchange movement takes place in the region of the tooth flanks not in the radial direction, but obliquely to the radial direction, but with a very small angle.
  • the exchange movement takes place in the region of the tooth flanks not in the radial direction, but obliquely to the radial direction, but with a very small angle.
  • FIG. 5 shows how a tooth flank 122 can be produced by means of the method according to the invention.
  • a tool 200 acts at a clearance angle ⁇ to the tooth base 124 on the surface or inner surface of the hollow cylinder 105 a.
  • the clearance angle ⁇ thus describes the angle of the free space between the tool 200 and the surface to be machined.
  • This tool 200 is wedge-shaped and its cutting edge has a wedge angle ß.
  • the angle between the surface of the tool 200 and a straight line perpendicular to the tooth root 124 is referred to as the rake angle ⁇ . It influences the compression and drainage of a chip, as well as the heat distribution during machining.
  • This rake angle ⁇ is dependent on the Hardness of the hollow cylinder material selected.
  • the sum of the clearance angle ⁇ and the wedge angle ⁇ is referred to as the cutting angle.
  • the sum of the clearance angle a, the wedge angle ß and the rake angle ⁇ is 90 °.
  • the tool 200 cuts at a first cutting speed v cA parallel to the longitudinal axis of the hollow cylinder 105.
  • the relative rake angle ⁇ ⁇ ⁇ in this case corresponds to the rake angle ⁇ .
  • Fig. 7 shows the tool at a point C at the end of the exchange movement.
  • the distance between the points A and C, ie between the beginning and the end of the exchange movement is referred to as outlet a.
  • the distance between the points A and C in the radial direction, which is due to the stroke of the tool 200, is indicated in FIG. 7 as t.
  • the tool 200 has a third cutting speed v cC .
  • the relative rake angle ⁇ ⁇ ⁇ corresponds to the angle between the surface of the tool 200 and the straight line, which is perpendicular to the direction vector of the exchange movement of the tool. It is shown in FIGS. 6 and 7 for points B and C.
  • the permissible minimum value Y min of the relative rake angle ⁇ ⁇ ⁇ is calculated according to formula 1 in each point of the exchange movement as the difference between the rake angle ⁇ and the angle ⁇ between the direction vector of the movement of the tool 200 and the longitudinal axis of the hollow cylinder 105:
  • the relative rake angle y re i at point C corresponds exactly to its permissible minimum value Y min .
  • the angle ⁇ can according to formula 2 as an arctangent of the time derivative of the axial component y divided by the time derivative of
  • Radial component x of the direction vector of the tool movement are determined:
  • the directional vector is understood to be the vector which can be applied to the tooth base as a tangent, ie, in the points B and C, the vector of the velocity V C B and v cC, respectively, at each point of the exchange movement .
  • the direction vector runs parallel to the longitudinal axis of the hollow cylinder 105 and thus corresponds to the vector of the velocity v c c-
  • FIG. 8 shows the stroke t of the tool 200 as a function of the lift Ab of the lift-off cam in an embodiment of the method according to the invention.
  • the preparation of the tooth flanks, in particular the internal toothing can - be made with the aid of a bell wheel - as already explained above.
  • long teeth can be produced with the help of the above-described shuttle bumping.
  • Aluminum and aluminum alloys prove to be particularly advantageous for the application of the method according to the invention. In principle, however, it can also be used with steels.
  • a typical rake angle ⁇ for aluminum is 25 °, while a common rake angle ⁇ for steel is 10 °.

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem insbesondere runden Werkstück, wobei die Zähne durch ein Abwälzstoßverfahren mit einem Werkzeug hergestellt werden, das eine durch einen Abhebenocken gesteuerte Bahn abfährt, bei der einer der Zahnflankenherstellung dienenden, in Axial¬ richtung des Werkstücks verlaufenden Abwärtsbewegung eine im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstücks verlaufende Austauchbewegung folgt, wobei die Austauchbewegung von einer Abwärtsbewegung so überlagert ist, dass sich beim Austauchen eine Kurvenbahn ergibt, ist dadurch gekennzeichnet, dass der relative Spanwinkel γrel des Werkzeugs (200) einen minimalen Spanwinkel Ymin nicht unterschreitet, welcher dem Spanwinkel γ des Werkzeugs (200) entspricht, der um den Winkel δ zwischen der Längsachse des Werkstücks und dem Richtungsvektor der Werkzeugbewegung verringert ist.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem insbesondere runden Werkstück, wobei die Zähne durch ein Abwälzstoßverfahren mit einem Werkzeug hergestellt werden, das eine durch einen Abhebenocken gesteuerte Bahn abfährt, bei der einer der Zahnflankenherstellung dienenden, in Axialrichtung des Werkstücks verlaufenden Abwärtsbewegung eine schräg zur Abwärtsbewegung und im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstücks verlaufende Austauchbewegung folgt.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere zur Herstellung von Zahnrädern Abwälzfräs- oder Abwälzstoßverfahren bekannt. Mit Hilfe von Abwälzstoßverfahren können beispielsweise in zylinderförmigen Körpern Außen- und Innenverzahnungen hergestellt werden. Dabei werden bei langen axialen Zahnflanken auch aufeinanderfolgende Abwälzstoßvorgänge vorgenommen. Dies wird im Stand der Technik allgemein als„Shuttlestoßen" bezeichnet. Bei Abwärtsstoßverfahren durchläuft das Werkzeug eine Bahn, bei der einer in Axialrichtung des Werkstücks verlaufenden Abwärtsbewegung des Werk-
BESTÄTIGUNGSKOPIE zeugs eine schräg zur Abwärtsbewegung und im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstücks verlaufende Austauchbewegung folgt, die im Anschluss an die Abwärtsbewegung bogenförmig aus dem zu bearbeitenden Werkstücks ausläuft. Beim letzten Hub ist die Kontur des Werkstückes so gewählt, dass das Werkzeug (Stoßwerkzeug) axial aus der herzustellenden Kontur des Werkstücks ausläuft. Aus diesem Grunde sind Konstruktionskerben am Ende der Zahnflanken vorgesehen, also Einstiche, die zumindest so tief in das Werkstück hineinragen, dass sie mindestens am Zahngrund enden. Solche Konstruktionskerben stellen nun eine Schwächung des Werkstücks dar, die sich insbesondere bei hohen Belastungen, denen derartige Verzahnungen beispielsweise in Kraftsch raubern ausgesetzt sind, vermieden werden sollten.
Weiterhin ist es beispielsweise aus der JP 01 -115513 A bekannt, eine Verzahnung an einem runden Werkstück herzustellen, indem die Zähne durch ein Abwälzstoßverfahren mit einem Werkzeug hergestellt werden, das eine durch einen Abhebenocken gesteuerte Bahn abfährt, bei der einer der Zahnflankenherstellung dienenden, in Axialrichtung des Werkstücks verlaufenden Abwärtsbewegung eine im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstücks verlaufende Austauchbewegung folgt, wobei die Austauchbewegung von einer Abwärtsbewegung so überlagert ist, dass sich beim Austauchen eine Kurvenbahn ergibt. Hierbei werden zwar keine Konstruktionskerben erzeugt, sondern ein gekrümmter Übergang am Ende der Zahnflanken, allerdings besteht die Gefahr, dass das Werkzeug bei diesem Verfahren sehr schnell verschleißt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung in einem insbesondere runden Werkstück zu vermitteln, welches bei der Herstellung der Verzahnung Konstruktionskerben vermeidet, und das ohne einen nennenswerten Verschleiß des Werkzeugs durchführbar ist. Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, bei dem die Austauchbewegung von einer Abwärtsbewegung so überlagert ist, dass sich beim Austauchen eine Kurvenbahn ergibt. Der relative Spanwinkel γΓ(5ι des Werkzeugs unterschreitet zu keinem Zeitpunkt der Austauchbewegung einen minimalen Spanwinkel Ymin, welcher dem Spanwinkel γ des Werkzeugs entspricht, der um den Winkel δ zwischen der Längsachse des Werkstücks und dem Richtungsvektor der Werkzeugbewegung verringert ist. Unter dem relativen Spanwinkel γΓβι wird dabei erfindungsgemäß der Winkel zwischen der Oberfläche des Werkzeugs und einer Geraden verstanden, welche senkrecht auf dem Richtungsvektor der Austauchbewegung des Werkzeugs steht. Der Winkel δ kann beispielsweise als Arcustangens der durch die zeitliche Ableitung der Axialkomponente dividierten zeitlichen Ableitung der Radialkomponente des Richtungsvektors der Werkzeugbewegung bestimmt werden.
Durch diese Maßnahme kann sehr vorteilhaft auf einen Freistich am Auslauf der Zahnflanken verzichtet werden. Vielmehr wird durch die Überlagerung der Abwärtsbewegung und der Austauchbewegung und die Wahl des Radius gewissermaßen ein gekrümmter Übergang am Ende der Zahnflanken erreicht, der im Unterschied zu einem dort angeordneten Freistich sogar eine Materialverdickung und damit eine Erhöhung der Stabilität ermöglicht. Dies ist ohne einen größeren Verschleiß des Werkzeugs möglich, als er bei einer Herstellung der Verzahnung unter Verwendung eines Freistichs möglich wäre.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich. Rein prinzipiell kann der Radius, mit dem das Werkzeug bei der Austauchbewegung verfahren wird, gewählt und eingestellt werden. Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Übergang von der Abwärtsbewegung in die Austauchbewegung kontinuierlich und stetig mit einem sehr kleinen Radius erfolgt.
Bevorzugt beträgt der Winkel zwischen der Abwärtsbewegungsrichtung und der Austauchbewegungsrichtung am Ende der Zahnflanke geringfügig etwas mehr als 90°. Das Werkzeug wird damit am Ende der Zahnflanke nicht in Radialrichtung verfahren, sondern der Radialrichtung ist eine Axialrichtung überlagert, d.h. das Werkzeug wird in Axialrichtung des Werkstücks gesehen schräg nach unten bzw. nach oben verfahren. Hierdurch ergibt sich ein kontinuierlicher gekrümmter Auslauf der Zahnflanken und damit die gewünschte Erhöhung der Stabilität im Bereich des Endes der Zahnflanken und damit am Ende der Verzahnung.
Zur Herstellung insbesondere von Innenverzahnungen hat sich als besonders vorteilhaft die Verwendung eines als Glockenrad ausgebildeten Werkzeugs erwiesen. Mit einem solchen Glockenrad können Innenverzahnungen durch das vorerwähnte Shuttlestoßen auf einfache, schnelle und präzise Weise hergestellt werden.
In entsprechender Weise kann auch mit Hilfe eines solchen Glockenrads eine Außenverzahnung hergestellt werden, wobei in diesem Falle eine simultane Drehung des Werkstücks während des Bearbeitungsprozesses erforderlich ist.
Das Werkstück kann dabei einen Durchmesser aufweisen, welcher sich an einer Stelle des Werkstücks mindestens um den halben Durchmesser des Werkzeugs ändert. Typische Werkzeugdurchmesser liegen im Bereich von 20 mm bis 25 mm. Mit herkömmlichen Abwälzfräs- oder Abwälzstoßverfahren ist es nicht möglich, an Werkstücken mit einer so großen Durchmesseränderung eine Außenverzahnung herzustellen, welche im Bereich der Durchmesseränderung endet, da in diesem Fall kein sicheres Austauchen des Werkzeugs mehr möglich ist.
Das Werkstück selbst weist bevorzugt ein zylindrisches Profil oder ein hohlzylindrisches Profil auf.
Wenn das Werkstück als Hohlzylinder ausgebildet ist, in dem eine Innenverzahnung hergestellt werden soll, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass deren Zähne eine Zahnhöhe aufweisen, die mindestens dem Durchmesser des Hohlraums bzw. Bechers in dem Hohlzylinder entspricht.
Das Werkstück besteht bevorzugt aus einer hochfesten Hochleistungs- Aluminiumlegierung.
Derartige Aluminiumlegierungen sind besonders gut mit Hilfe des vorgenannten Abwälzstoßens zu bearbeiten. Es ist aber auch eine Bearbeitung von aus Stahl bestehenden Werkstücken möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei können Merkmale jeweils für sich genommen oder kombiniert miteinander von Bedeutung sein. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine geschnittene Darstellung eines Werkstücks, bei denen die Verzahnungen mit aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren hergestellt wurden;
Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung des in Fig. 1 mit II bezeichneten Bereichs; Fig. 3 ein mit Fig. 1 vergleichbares Werkstück, bei dem die Innen- und Außenverzahnung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde;
Fig. 4 eine in Fig. 3 mit IV bezeichnete Ausschnittvergrößerung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor Beginn der Abhebebewegung des Werkzeugs;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Abhebebewegung des Werkzeugs;
Fig. 7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Ende der Abhebebewegung des Werkzeugs und
Fig. 8 eine Darstellung des Werkzeughubes über der Abhebebewegung des
Werkzeugnockens in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes Werkstück ist beispielsweise als Hohlzylinder ausgebildet. An seinem einen Ende weist der Hohlzylinder 105 eine Innenverzahnung 110 auf. An seinem anderen Ende ist eine Außenverzahnung 150 vorgesehen. Sowohl die Außen- als auch die Innenverzahnung sind dadurch gekennzeichnet, dass jeweils an ihrem einen Ende im Falle der Innenverzahnung 110 ein Freistich 115 und im Falle der Außenverzahnung 150 ein Freistich 155 vorgesehen ist. Dies deshalb, weil sowohl die Innenverzahnung 110 als auch die Außenverzahnung 150 durch ein Abwälzstoßverfahren auf an sich bekannte Weise mit Hilfe eines Werkzeugs hergestellt wird, welches eine durch einen Abhebenocken gesteuerte Bahn abfährt, bei der einer der Zahnflankenherstellung dienenden, in Axialrichtung des Werkstücks verlaufenden Abwärtsbewegung des Werkzeugs eine schräg zur Abwärtsbewegung und im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstücks verlaufende Austauchbewegung folgt. Das Werkzeug läuft damit über einen längeren Zeitraum in Axialrichtung linear und geht dann in eine gekrümmte bogenförmige Bewegung über, um wieder aus dem Werkstück auszutauchen. Derartige Abwälzstoßvorgänge werden bei langen Verzahnungen hintereinanderfol- gend ausgeführt. Diese hintereinanderfolgende,„shuttleartige" Folge von Ab- wärtsstoßvorgängen wird als„Shuttlestoßen" bezeichnet. Dabei spielt die Art der Überlagerung der Abwärtsbewegung, also der Bewegung des Werkzeugs in Axialrichtung des Werkstücks und der Austauchbewegung, also der Bewegung des Werkzeugs schräg zur Abwärtsbewegung keine Rolle, da durch einen zweiten, einem ersten Abwälzstoßvorgang folgenden Abwälzstoßvorgang unerwünschte Materialüberstände aufgrund der bogenförmigen Bewegung des Werkzeugs in dem bearbeiteten Werkstück durch eine dann an dieser Stelle folgende Abwärtsbewegung eliminiert werden. Aus diesem Grunde ist auch am Ende des Zahnes jeweils der Freistich 1 15 bzw. 155 vorgesehen, der so tief sein muss und in Axialrichtung so lang ausgebildet sein muss, dass der bogenförmigen Bewegung des Werkzeugs, also beispielsweise eines Glockenrads, so weit Rechnung getragen wird, dass am Ende der Zahnflanke eine„berührungsfreie" Austauchbewegung möglich ist.
Ein solcher Freistich 1 15, der zumindest in Radialrichtung so weit in das Werkstück hineinragen muss, dass er mindestens so tief ist wie der Zahngrund und der in Axialrichtung des Werkstücks so lange ausgebildet sein muss, dass am Ende der Zahnflanke noch eine Abwärtsbewegung des Werkzeugs vorhanden ist, schwächt das Werkstück am Ende der Verzahnung.
Grundidee der Erfindung ist es nun, ein derartiges Abwälzstoß verfahren und insbesondere ein sogenanntes Shuttlestoßen dahingehend weiterzubilden, dass auf einen Freistich komplett verzichtet werden kann. Das Verfahren wird nachfolgend in Verbildung mit Fig. 3 und Fig. 4 erläutert, wobei hier gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1 und Fig. 2. Wiederum ist ein hohlzylinderförmiges Werkstück 100 vorgesehen, welches unterschiedliche Durchmesser aufweist, wobei in einem Bereich eine Innenverzahnung 120, deren Zahnflanken der Innenverzahnung 110 entsprechen, vorgesehen ist und im anderen Bereich eine Außenverzahnung 160, deren Zahnflanken wiederum denen der Außenverzahnung 150 entsprechen. Im Unterschied zu den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Verzahnungen ist hier jedoch kein Freistich vorgesehen. Vielmehr laufen die Verzahnungen an ihrem jeweiligen Ende in Bereichen 122 bzw. 162 gekrümmt aus. Dieses gekrümmte Auslaufen wird dadurch hergestellt, dass die Austauchbewegung des Werkzeugs von einer Abwärtsbewegung so überlagert ist, dass sich beim Austauchen eine Kurvenbahn ergibt. Diese Kurvenbahn ist besonders deutlich in der Ausschnittvergrößerung der Fig. 4 zu erkennen. Sie ist bei der Innenverzahnung mit dem Bezugszeichen 122 und bei der Außenverzahnung mit dem Bezugszeichen 162 versehen. Der Übergang von der Abwärtsbewegung in Axialrichtung des Werkstücks 100 in die Austauchbewegung, d.h. im Wesentlichen schräg zur Axialrichtung und nahezu in Radialrichtung des Werkstücks 100 erfolgt dabei kontinuierlich und stetig mit einem sehr kleinen Radius. Dabei ist vorgesehen, dass im Bereich der Zahnflanken der Winkel zwischen der Abwärtsbewegung und der Austauchbewegung geringfügig größer als 90° ist, d.h. die Austauchbewegung erfolgt im Bereich der Zahnflanken nicht in Radialrichtung, sondern schräg zur Radialrichtung, allerdings mit einem sehr kleinen Winkel. Auf diese Weise ergibt sich in den Bereichen der Enden der Zahnflanken 122, 162 ein schräger Verlauf, der an dieser Stelle im Gegensatz zum Stand der Technik keine Materialverdünnung, sondern sogar eine Materialverdickung ermöglicht und somit bei gleichzeitig einfacher Herstellung eine Erhöhung der Stabilität zur Folge hat.
Fig. 5 zeigt, wie eine Zahnflanke 122 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden kann. Ein Werkzeug 200 wirkt in einem Freiwinkel α zum Zahngrund 124 auf die Oberfläche bzw. Innenfläche des Hohlzylinders 105 ein. Der Freiwinkel α beschreibt somit den Winkel des Freiraums zwischen Werkzeug 200 und zu bearbeitender Fläche. Dieses Werkzeug 200 ist keilförmig ausgebildet und seine Schneide weist einen Keilwinkel ß auf. Der Winkel zwischen der Oberfläche des Werkzeugs 200 und einer Geraden, die senkrecht auf dem Zahngrund 124 steht wird als Spanwinkel γ bezeichnet. Er beeinflusst das Stauchen und Abfließen eines Spans, sowie die Wärmeverteilung bei der Zerspanung. Dieser Spanwinkel γ wird in Abhängigkeit von der Härte des Hohlzylindermaterials gewählt. Die Summe des Freiwinkels α und des Keilwinkels ß wird als Schnittwinkel bezeichnet. Die Summe des Freiwinkels a, des Keilwinkels ß und des Spanwinkels γ beträgt 90°. Bis zu einem Punkt A, bis zu welchem die Zahnflanke 122 parallel zur Längsachse des Hohlzylinders 105 verlaufen soll, schneidet das Werkzeug 200 mit einer ersten Schnittgeschwindigkeit vcA parallel zur Längsachse des Hohlzylinders 105. Der relative Spanwinkel γΓβι entspricht in diesem Fall dem Spanwinkel γ.
Mit Beginn der Austauchbewegung weicht der Richtungsvektor der Schnittbewegung von der Längsachse des Hohlzylinders 105 ab. Diese erfolgt beispielsweise in einem Punkt B mit einer zweiten Schnittgeschwindigkeit VCB, was in Fig. 6 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt das Werkzeug an einem Punkt C am Ende der Austauchbewegung. Der Abstand zwischen den Punkten A und C, also zwischen dem Beginn und dem Ende der Austauchbewegung wird als Auslauf a bezeichnet. Der Abstand zwischen den Punkten A und C in radialer Richtung, welcher durch den Hub des Werkzeugs 200 bedingt ist, wird in Fig. 7 als t gekennzeichnet. In Punkt C hat das Werkzeug 200 eine dritte Schnittgeschwindigkeit vcC.
Der relative Spanwinkel γΓβι entspricht dem Winkel zwischen der Oberfläche des Werkzeugs 200 und der Geraden, welche senkrecht auf dem Richtungsvektor der Austauchbewegung des Werkzeugs steht. Er ist in den Figuren 6 und 7 für die Punkte B und C dargestellt.
Der zulässige Minimalwert Ymin des relativen Spanwinkel γΓβι berechnet sich gemäß Formel 1 in jedem Punkt der Austauchbewegung als Differenz zwischen dem Spanwinkel γ und dem Winkel δ zwischen dem Richtungsvektor der Bewegung des Werkzeugs 200 und der Längsachse des Hohlzylinders 105:
Yrel * Ymin (Formel 1 ) Bei Unterschreitung dieses Minimalwerts Ymin besteht ein erhöhtes Risiko, dass das Werkzeug 200 zerbricht.
In Figur 7 entspricht der relative Spanwinkel yrei an Punkt C exakt seinem zulässigen Minimalwert Ymin.
Der Winkel δ kann gemäß Formel 2 als Arcustangens der durch die zeitliche Ableitung der Axialkomponente y dividierten zeitlichen Ableitung der
Radialkomponente x des Richtungsvektors der Werkzeugbewegung bestimmt werden:
δ (Formel 2)
Figure imgf000012_0001
Unter dem Richtungsvektor wird dabei in jedem Punkt der Austauchbewegung der Vektor verstanden, welcher als Tangente an den Zahngrund angelegt werden kann, d. h. in den Punkten B und C der Vektor der Geschwindigkeit VCB bzw. vcC. Vor Beginn der Austauchbewegung verläuft der Richtungsvektor parallel zur Längsachse des Hohlzylinders 105 und entspricht somit dem Vektor der Geschwindigkeit vcc-
Die Bewegung des Werkzeugs 200 wird über einen Abhebenocken gesteuert. Figur 8 zeigt den Hub t des Werkzeugs 200 in Abhängigkeit von der Abhebung Ab des Abhebenockens in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Herstellung der Zahnflanken, insbesondere der Innenverzahnung kann - wie oben bereits erläutert - mit Hilfe eines Glockenrads vorgenommen werden. Dabei können lange Verzahnungen mit Hilfe des ebenfalls vorstehend erläuterten Shuttlestoßens hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft erweisen sich Aluminium und Aluminiumlegierungen für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Rein prinzipiell ist es aber auch bei Stählen einsetzbar. Ein typischer Spanwinkel γ für Aluminium beträgt 25°, während ein üblicher Spanwinkel γ für Stahl 10° beträgt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem insbesondere runden Werkstück (100), wobei die Zähne (120) durch ein Abwälzstoßverfahren mit einem Werkzeug (200) hergestellt werden, das eine durch einen Abhebenocken gesteuerte Bahn abfährt, bei der einer der Zahnflankenherstellung dienenden, in Axialrichtung des Werkstücks (100) verlaufenden Abwärtsbewegung eine im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstücks (100) verlaufende Austauchbewegung folgt, wobei die Austauchbewegung von einer Abwärtsbewegung so überlagert ist, dass sich beim Austauchen eine Kurvenbahn ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass der relative Spanwinkel γΓβι des Werkzeugs (200) einen minimalen Spanwinkel Ymin nicht unterschreitet, welcher dem Spanwinkel γ des Werkzeugs (200) entspricht, der um den Winkel δ zwischen der Längsachse des Werkstücks (100) und dem Richtungsvektor der Werkzeugbewegung verringert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel δ als Arcustangens der durch die zeitliche Ableitung ( y ) der
Axialkomponente dividierten zeitlichen Ableitung ( x ) der Radialkomponente des Richtungsvektors der Werkzeugbewegung bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Abwärtsbewegung in die Austauchbewegung mit einem sehr kleinen Radius erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Abwärtsbewegung und der Austauchbewegung geringfügig größer als 90° beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (200) ein Glockenrad ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (100) einen Durchmesser aufweist, welcher sich an einer Stelle des Werkstücks (100) mindestens um den halben Durchmesser des Werkzeugs (200) ändert.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (100) ein zylindrisches Profil aufweist oder durch einen Hohlzylinder gebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstücks (100) als Hohlzylinder ausgebildet ist, in dem eine Innenverzahnung (120) hergestellt wird, deren Zähne (120) eine Zahnhöhe aufweisen, die mindestens dem Durchmesser des Hohlraums in dem Hohlzylinder entspricht.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6673260B2 (ja) * 2017-02-24 2020-03-25 トヨタ自動車株式会社 歯車部材およびその製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01115513A (ja) 1987-10-30 1989-05-08 Fuji Tool & Die Co Ltd 歯車の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1521540A1 (ru) * 1987-01-28 1989-11-15 Предприятие П/Я В-2869 Долб к
CN1039200A (zh) * 1988-07-11 1990-01-31 湖南省益阳齿轮厂 斜齿圆柱齿轮齿向削边磨削工艺
CH679465A5 (de) * 1989-08-25 1992-02-28 Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
RU2268115C1 (ru) * 2004-05-27 2006-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Способ зубодолбления
RU53955U1 (ru) * 2005-06-07 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Долбяк для нарезания зубчатых колес
DE102008037514B4 (de) * 2008-11-03 2024-06-20 Profilator Gmbh & Co. Kg Wälzschälvorrichtung und -verfahren
CN101526129B (zh) * 2009-02-27 2011-07-27 南京航空航天大学 螺旋渐开线齿轮及其加工方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01115513A (ja) 1987-10-30 1989-05-08 Fuji Tool & Die Co Ltd 歯車の製造方法

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