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Schabrad, dessen Schneidnuten Schraubenlinien mit verschiedenen Steigungswinkeln
folgen Die Erfindung bezieht sich auf ein für die Bearbeitung eines bestimmten Zahnrades
geeignetes Schabrad durch Abwälzen mit gekreuzten Achsen, dessen Zähne mit einer
Vielzahl von Schneidkanten bildenden Schneidnuten versehen sind, die auf den aufeinanderfolgenden
Zähnen Schraubenlinien folgend angeordnet sind.
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Die Spanabnahme beim Zahnradschaben beruht im wesentlichen auf der
durch die Achskreuzung hervorgerufenen Längsgleitung. Meistens wird dieser Längsgleitung
ein zusätzlicher Längsvorschub in Richtung der Zähne überlagert, um die Differenz
zwischen dem Betrag der Längsgleitung und der Teilung der Schneidkanten zu überbrücken.
Wird ohne zusätzlichen Längsvorschub oder mit einer kleinen in Zahnrichtung fallenden
Vorschubkomponente gearbeitet, d. h. also im Eintauch- oder Querschabverfahren oder
in einem Diagonalverfahren mit großem Diagonalwinkel, so werden die Schneidnuten
auf den aufeinanderfolgenden Zähnen Schraubenlinien folgend angeordnet (USA.-Patent
2 329 286). Im Zusammenhang mit solchen Schabrädern ist es bekannt, die Zähnezahl
so zu bemessen, daß sie kein genaues Vielfaches der Zahnradzähnezahl ist. Meist
benutzt man für die Schabradzähnezahl eine Primzahl, um zu erreichen, daß die aufeinander
abwälzenden Zahnflanken möglichst selten ein wiederholtes Mal in Wirkverbindung
kommen.
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Um eine bessere Oberfläche und eine kürzere Bearbeitungszeit zu erzielen,
gibt ein noch nicht zum Stand der Technik gehörender Vorschlag die Lehre, die Schneidnuten
Schraubenlinien folgend anzuordnen und die Schabradzähnezahl in Gruppen zu unterteilen,
die keinen gemeinsamen Faktor mit der Werkstückzähnezahl aufweisen und deren ganzzahliges
Vielfaches um Eins oder eine andere kleine Zahl von der Werkstückzähnezahl abweicht.
Hierdurch reihen sich die einzelnen Spanabnahmen planmäßig aneinander, und es wird
eine gute Oberflächengüte erzielt (H 41201). Es liegt im Wesen des älteren Vorschlags,
daß zu jeder Werkstückzähnezahl eine ganz bestimmte Schabradzähnezahl gehört. Dieses
Prinzip ist aber nicht immer durchzuführen, wie folgendes Beispiel zeigt. Ein Zahnrad
mit zwölf Zähnen wird am günstigsten mit einem Schabrad bearbeitet, dessen Zähnezahl
sich aus mehreren Gruppen mit elf Zähnen zusammensetzt. Damit sich das Schabrad
möglichst wenig abnutzt, sollte es möglichst groß sein. Aus Gründen der Kosten und
wegen der Einbauverhältnisse ist die Größe andererseits begrenzt. Das wirtschaftlichste
Schabrad möge etwa einhundertdreißig bis einhundertvierzig Zähne haben. Nach der
Lehre des älteren Vorschlags soll die Gruppenzähnezahl nach Möglichkeit um Eins
die Werkstückzähnezahl über- oder unterschreiten. Das bedeutet, daß das Schabrad
entweder einhundertzweiunddreißig Zähne entsprechend zwölf Gruppen mit elf Zähnen
oder einhundertdreiundvierzig Zähne entsprechend elf Gruppen mit dreizehn Zähnen
haben müssen. Ist aber auf der Zahnradschleifmaschine nur für den in Frage kommenden
Bereich eine Teilscheibe für einhundertsechsunddreißig Zähne vorhanden, so sind
beide Möglichkeiten nicht zu verwirklichen.
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Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeit dadurch, daß die Schabradzähne
in Gruppen zusammengefaßt sind, die Schraubenlinien verschiedener Steigungswinkel
aufweisen. Dieses Merkmal hat den Vorteil, daß man nicht mehr an eine einzige Gruppenzähnezahl
je Schabrad gebunden ist. Es ist daher ein weiteres Kennzeichen der Erfindung, daß
die Gruppen verschiedene Zähnezahlen haben.
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Der Vorteil eines Schabrades nach der Erfindung soll durch Fortsetzen
der Erläuterung des obigen Beispiels geschildert werden. Versieht man das Zahnrad
mit zehn Gruppen mit je elf Zähnen und zusätzlich mit zwei Gruppen mit je dreizehn
Zähnen, so erhält man eine Schabradzähnezahl von einhundertsechsunddreißig, die
der vorhandenen Teilscheibe entspricht. Hierbei erfüllt jede Gruppengattung die
ältere Lehre, die darin besteht, daß ihre Zähnezahl mit der Werkstückzähnezahl keinen
gemeinsamen Teiler aufweist und von ihr um Eins differiert.
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Weiterhin ist es für eine regelmäßige Spanabnahme wichtig, daß die
Steigung der Schraubenlinie nach
jeder Gruppenzähnezahl gleich einem
ganzen Vielfachen, einschließlich Eins, einer Teilung der Schneidnuten auf der gleichen
Schabradzahnflanke ist.
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Wie später gezeigt wird, ist es nicht notwendig, daß alle Gruppen
mit der Werkstückzähnezahl keinen gemeinsamen Teiler aufweisen. Es genügt, wenn
die Zähnezahl mindestens einer Gruppe mit der Zähnezahl des Werkstückes keinen gemeinsamen
Faktor aufweisen, damit sich die Spanabnahmen auf den Zahnflanken lückenlos aneinanderreihen.
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Einen besonderen Vorteil hat eine derartige Ausgestaltung der Erfindung
damit, daß die Gruppen mit verschiedenem Steigungswinkel einander abwechseln. Hierdurch
wird es nämlich nicht nur möglich, normalerweise nicht passende Teilscheiben verwendbar
zu machen, sondern die Oberflächengüte der Zahnflanken wird dadurch verbessert,
daß die gleichen Flankenteile des Werkstückzahnes mit der einen Gruppe mit einem
Längsgleitweg und danach mit einer anderen Gruppe mit einem anderen Längsgleitweg
bearbeitet werden, wodurch auch kleine Markierungen beseitigt werden. Nach dieser
Ausgestaltung wird beispielsweise ein 24zähniges Zahnrad mit einem Schabrad bearbeitet,
das vier Gruppen mit elf und vier Gruppen mit zwölf Zähnen aufweist.
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Die Erfindung ist mit den F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigt F i g.
1 eine Zahnrad-Schabrad-Paarung von der Stirnseite der Räder aus gesehen. Die Schneidnuten
sind nicht gezeichnet; F i g. 2 zeigt die Paarung der F i g. 1 von oben. Vom Schabrad
wurden nur einige Zähne dargestellt; F i g. 3 zeigt schematisch abgewickelt ein
erfindungsgemäßes Schabrad, und zwar nur jeweils eine Flanke jeden Zahnes; F i g.
4 zeigt ebenso schematisch das dazugehörige Werkstück; F i g. 5 zeigt tabellarisch
das Abwälzen des Schabrades nach F i g. 3 von dem Werkstück nach F i g. 4. Die F
i g. 1 und 2 zeigen schematisch ein Zahnrad 10, das mit einem Schabrad
11 zu bearbeiten ist. Die Zähne des Schabrades sind mit einer Vielzahl von
Schneidkanten 12 bildenden Schneidnuten 13 versehen. Durch die Achskreuzung mit
dem Winkel 14 entsteht während des Abwälzens eine Längsgleitung 15, die die Schneidkanten
befähigt, Späne vom Werkstück abzunehmen. Da der Weg der Längsgleitung nicht ausreicht,
den Betrag einer Schneidkantenteilung zu überbrücken, werden die Schneidnuten auf
den aufeinanderfolgenden Zähnen Schraubenlinien folgend angeordnet.
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F i g. 3 zeigt abgewickelt schematisch ein Schabrad 11. Es ist nur
jeweils eine Flanke 17 der Zähne gezeichnet. Das Schabrad weist insgesamt vierzehn
Zähne auf, die in vier Gruppen 21, 22, 23, 24 unterteilt sind. Zwei dieser Gruppen
21 und 23 haben je vier Zähne 111 bis 114 und 131 bis
134, die beiden anderen enthalten je drei Zähne 121 bis 123 und 141 bis 143.
Da die Steigung der Schraubenlinien, denen die Schneidnuten folgen, am Ende jeder
Gruppe die gleiche, nämlich eine Schneidnutenteilung TS, ist, aber die Gruppen verschiedene
Zähnezahlen aufweisen, sind die Steigungswinkel 25, 26 der Schraubenlinien in den
beiden Gruppengattungen 21, 23 und 22, 24 verschieden.
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Neben der F i g. 3 ist schematisch und abgewickelt das zu bearbeitende
Zahnrad 10 dargestellt. Auch hier ist nur immer jeweils eine Flanke der Zähne gezeichnet.
Das Zahnrad hat acht Zähne, die mit den Ziffern 101 bis 108 bezeichnet sind. Für
die zweite Umdrehung des Zahnrades 10 sind die Zähne nochmals dargestellt
und mit den Ziffern 101' bis 108'
bezeichnet.
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Beim Abwälzen steht zunächst der Schabradzahn 111 mit dem Zahnradzahn
101 in Wirkverbindung, wobei die Schneidkanten 12 die Flankenteile 31 bearbeiten.
Danach bearbeiten die Schneidkanten des Zahnrades 112 die Flankenteile 32 des Zahnes
102 usw., bis nach Abwälzen der beiden Gruppen 21, 22 die Flankenteile 31 bis 37
bearbeitet sind. Der erste Zahn der dritten Gruppe 23 bearbeitet am letzten Zahn
108 des Zahnrades die Flankenteile 38, die den Flankenteilen 31 entsprechen. Der
Rest der Gruppe 23 und die Gruppe 24 bearbeiten am Zahnrad 10 während seiner zweiten
Umdrehung die Flankenteile 41 bis 46, die sich an die vorher bearbeiteten Flanteile
31' bis 36' (jetzt schwarz gezeichnet) anreihen. Der vorletzte Zahnradzahn 107'
der zweiten Umdrehung wird jetzt wieder mit dem ersten Zahn 111
der Gruppe
21 bearbeitet (Flankenteil 47).
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Aus der Tabelle (F i g. 5) ist abzulesen, daß die Bearbeitung planmäßig
weiterverläuft. Am Kopf der Tabelle sind in einer waagerechten Zeile die Ziffern
101 bis 108 der Zahnradzähne aufgetragen. In den Zeilen darunter sind
die mit diesen Zähnen in Berührung kommenden Schabradzähne eingetragen. Die erste
Umdrehung des Werkstückes beginnt links oben mit dem Schabradzahn 111, die zweite
Umdrehung beginnt in der zweiten Zeile links mit dem Schabradzahn 132 (vgl. auch
F i g. 3 und 4). Jede Zeile entspricht einer Umdrehung des Zahnrades. Jede beendete
Umdrehung des Schabrades wurde mit einem dicken Strich markiert. Man erkennt, daß
das Zahnrad nach sieben Umdrehungen einmal voll ausgeschabt ist. Die Zahnflanken
sind dann nämlich jeweils einmal mit den äquivalenten Zähnen der Gruppen in Wirkverbindung
gewesen.
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Wäre das Schabrad in bekannter Weise mit vierzehn Zähnen ohne Gruppenunterteilung
versehen worden, so würde sich der Abwälzzyklus ebenfalls nach sieben Umdrehungen
wiederholen, aber die Zahnflanken wären nicht voll ausgeschabt worden, weil die
Flanke 102 nur mit den ungradzahligen Werkzeugzähnen in Wirkverbindung gekommen
wäre, nicht aber mit den geradzahligen. Von dieser Tatsache kann man sich durch
Auszählen entsprechend der F i g. 5 leicht überzeugen.