-
Zahnradwalzverfahren Es ist bekannt, ein zylindrisches oder kegelförmiges
Bearbeitungszahnrad einer Endbearbeitung mit Hilfe des Zahnradwalzverfahrens zu
unterwerfen. Dieses Verfahren besteht so, wie es normalerweise ausgeübt wird, darin,
daß man das Bearbeitungszahnrad in Eingriff mit einem entsprechend gezahnten Werkzeugzahnrad
umlaufen läßt, wobei der Antrieb dem Werkzeugzahnrad erteilt wird, das die Flanken
der Zähne des Bearbeitungszahnrads dadurch in die gewünschte End-Konfiguration ausformt,
daß es das Metall des Bearbeitungszahnrads plastisch deformiert, im Unterschied
zu der Arbeitsweise, bei der Metall von dem Bearbeitungszahnrad durch eine Schneideinheit
abgenommen wird, wie beispielsweise beim Hobeln von Zahnrädern.
-
Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn zylindrische Schraubenzahnräder
oder Kegelzahnräder mit Hilfe des Zahnradwalzverfahrens einer Endbearbeitung unterworfen
werden, gewisse Verformungen der Zähne des Bearbeitungszahnrads auftreten, und zwar
als Ergebnis der starken Belastung, denen das Bearbeitungszahnrad unterworfen wird.
So neigen die Zähne des Bearbeitungszahnrads
dazu, sich nach dem
Walzen aus der richtigen Form heraus zu verwinden; diese Erscheinung ist allgemein
unter dem Begriff Einzelzahnfehler bekannt. Bei dieser Verwindung handelt es sich
nicht um eine plastische Deformation der Zähne, sondern um eine Form, die durch
elastische Verformung des Metalls unter der Walzlast auftritt.
-
Gemäß der Erfindung wird der Einzelzahnfehler beim Walzen von Schraubrädern
dadurch eliminiert oder wenigstens stark reduziert, daß man ein Werkzeugzahnrad
benutzt, dessen Schraubenwinkel kleiner ist, als der des Bearbeitungszahnrads im
ungewalzten Zustand, wobei die Schraubenwinkeldifferenz nicht größer ist als 10
Das Bearbeitungszahnrad und das Werkzeugzahnrad können mit parallel zueinander verlaufenden
Achsen umlaufen; sie können aber auch bei sich kreuzenden Achsen umlaufen, wobei
der Kreuzungswinkel hinreichend klein ist, um das Auftreten von Hobelerscheinungen
zu vermeiden, und jedenfalls kleiner als 10, wobei dieser Winkel einen anderen Wert
hat, als die Schraubenwinkeldifferenz zwischen dem Werkzeugzahnrad und dem Bearbeitungszahnrad.
Die Schraubenwinkeldifferenz hängt ab von dem Grad der Verwindung an den Zähnen
des Bearbeitungszahnrads, wobei der Verwindungsgrad seinerseits wiederum von den
Abmessungen der beiden Zahnräder abhängig ist.
-
Mit vorstehendem Verfahren verringert sich der Einzelzahnfehler, und
zwar dadurch, daß die Tendenz des Bearbeitungszahnrads, sich aus der richtigen Form
zu verwinden, eliminiert wird; daraus folgt eine geradere Führung, als es bisher
der Fall war.
-
Man kann den beiden Zahnrädern einen Radialvorschub erteilen, bis
die gewollte Mindestdistanz zwischen den Mittelpunkten der Zahnräder eingestellt
ist. Man kann aber alternativ den Zahnrädern auch einen Tangentialvorschub erteilen,
um eine Querverschiebung zwischen ihnen zu bewerkstelligen, nachdem sie in eine
Position einjustiert sind, in der der Abstand zwischen ihren Achsen dem gewollten
Unterschied zwischen den Dimensionen des Bearbeitungszahnrads im Zustand der Rohbearbeitung,
einerseits, und im Zustand der Endbearbeitung, andererseits, entspricht.
-
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte
Ausführungsbeispiel beschrieben; in den Zeichnungen zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht
der Zahnradwalzmaschine; Figur 2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II in Figur
1 in einem vergrößerten Maßstab; Figur 3 im vergrößerten Maßstab eine Seitenansicht
des Werkzeugzahnrads und des Bearbeitungszahnrads; wobei beide Zahnräder miteinander
in Eingriff stehen; Figur 4 eine Unteransicht der beiden Zahnräder bei sich
kreuzenden
Achsen; Figur 5 eine Seitenansicht nach Figur 4; Figur 6 eine Anordnung ähnlich
wie in Figur 2, jedoch mit Ausnehmungen in den Zähnen des Werkzeugzahnrads ? und
Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Figur 6.
-
Die in Figur 1 gezeigte Maschine weist zwei Reitstöcke 1o auf, in
denen ein Bearbeitungszahnrad 11 mit Schraubenzähnen frei drehbar gelagert ist.
Ein ebenfalls mit Schraubenzähnen versehenes Werkzeugzahnrad 12 ist an einer Säule
13 mit seiner Achse parallel zur Achse des Bearbeitungszahnrads 11 angeordnet und
wird im Betrieb der Maschine von einem Motor 14 in Drehung versetzt. Die Reitstöcke
1o sind auf einem Tisch 15 angeordnet, der von einer Führungsspindel 16 auf einem
Winkeltisch 17 getragen wird, wobei der Winkeltisch 17 einen (nicht dargestellten)
Mechanismus enthält, mit dessen Hilfe dem Bearbeitungszahnrad 11 in bekannter Weise
ein Vorschub nach oben erteilt werden kann.
-
Ein Arbeitszyklus spielt.sich wie folgt ab: Das Bearbeitungszahnrad
11 wird in die Maschine in einer Position eingesetzt, in der seine Achse sich im
Abstand parallel zu der Achse des Werkzeugzahnrads 12 erstreckt. Nachdem das Werkzeugzahnrad
12 zum Rotieren gebracht worden ist, wird das Bearbeitungszahnrad nach oben so weit
vorgeschoben, daß es in Eingriff mit dem
Werkzeugzahnrad kommt,
woraufhin das Bearbeitungszahnrad weiter vorgeschoben wird, bis die Distanz zwischen
dem Mittelpunkt des Bearbeitungszahnrads und dem Mittelpunkt des Werkzeugzahnrads
einen bestimmten Mindestwert erreicht hat. Dann läßt man das Werkzeugzahnrad für
eine bestimmte Zeit rotieren, und anschließend wird das Bearbeitungszahnrad nach
unten in seine Ausgangsposition verbracht.
-
Wie in Figur 3 aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben dargestellt,
ist der Schraubenwinkel > des Werkzeugzahnrads 12 kleiner, als der Schraubenwinkel
X des Bearbeitungszahnrads 11 in seinem ursprünglichen, ungewalzten Zustand, und
zwar um einen Betrag, der nicht größer ist als 10 Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt,
kann man gegebenenfalls das Werkzeugzahnrad 12 und das Bearbeitungszahnrad 11 bei
sich unter einem Winkel 8 kreuzenden Achsen umlaufen lassen, vorausgesetzt, dieser
Winkel ist nicht größer als 0 1 und hat einen anderen Wert als der Differenzwinkel
4 ~ -zwischen den beiden Schraubenwinkeln.
-
Die Zähne des Werkzeugzahnrads 12 können voll ausgebildet sein, wie
in Figur 2. Man kann aber auch alternativ, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, und
um die Reaktionsbelastung zu verringern, in den Zähnen des Werkzeugzahnrads 12
Ausnehmungen
vorsehen, die sich senkrecht zu der Achse des Werkzeugzahnrads erstrecken und die
Rinnen 18 und Stege 19 in den Zahnflanken des Werkzeugzahnrads ausbilden und so
angeordnet sind, daß einander entsprechende Rinnen in aufeinander folgenden Zähnen
20 schraubenförmig um den Umfang des Werkzeugzahnrads versetzt verlaufen.
-
Die Ausnehmungen können sich von der Spitze bis an die Wurzel an jedem
Zahn erstrecken; sie können aber auch, wie dargestellt, abwechselnd von der Spitze
zur Wurzel und von der Wurzel zur Spitze verlaufen und sich nur bis zu einem Teil
der Länge der Zahnflanken erstrecken.