DE2508842A1

DE2508842A1 - Verfahren und werkzeug zum fertigrollen von werkzahnraedern

Info

Publication number: DE2508842A1
Application number: DE19752508842
Authority: DE
Inventors: Richard W Tersch
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1974-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1975-09-04
Also published as: FR2262569B3; CA1013181A; US3884063A; FR2262569A1; GB1437680A; JPS50120463A; JPS579894B2; DE2508842C2; IT1026056B

Description

Verfahren und Werkzeug zum Fertigrollen von Werkzahnrädern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zum Fertigrollen von Werk zahnrädern.

Die letzten Jahre sahen ein Wiederaufleben des Interesses an einem Fertigbearbeitungsverfahren für Zahnräder, bei dem die Zahnräder im Zahneingriff mit einem zahnradähnlichen Werkzeug bei parallelen Achsen und unter einem Druck abgewälzt werden, der ausreicht, in der Planke der Zahnradzähne Fließen oder Verdrängung von Metall hervorzurufen.

Da der Vorgang bei spielfreiem Eingriff zwischen dem Zahnrad und dem zahnradähnlichen Werkzeug stattfindet und dabei in einer zu einer Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten des Zahnrades und des Werkzeuges parallelen radialen Richtung zwischen dem Werkzeug und dem Zahnrad eine sehr beträchtliche Kraft wirksam ist, kamen gewöhnlich zwei oder mehr Werkzeuge zum Einsatz, um die auf das Werkzahnrad aufgetragenen Kräfte auszugleichen. In einem einfachen Fall sind zwei Werkzeuge vorhanden, die, auf das Werkzahnrad bezogen, sich diametral

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gegenüberliegend angeordnet sind. Bei einem herkömmlichen Arbeitsvorgang wird eines dieser Werkzeuge in einer ortsfesten Stellung in Drehung angetrieben, während das andere Werkzeug bei gleichzeitiger Drehung zum ortsfesten Werkzeug zugestellt und von diesem weg bewegt wird, um an den Zähnen eines zwischen den Werkzeugen angeordneten Werkzahnrades Metall verformenden Druck aufzutragen.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden auch beim Fertigbearbeiten des Werkzahnrades durch Abwälzen im Zahneingriff mit einem einzigen zahnradähnlichen Werkzeug erzielt. Dabei ist selbstverständlich notwendig, daß die Maschine, in der das Zahnrad gewälzt bzw. gerollt wird, robust aufgebaut ist, um den Kräften widerstehen zu können, die bei der Ausübung von Metall verfemendem Druck auf die Zähne des Werkzahnrades entstehen.

Das Zahnradrollen, mit dem sich die Erfindung beschäftigt, unterscheidet sieh von einer als Zahnradschaben bekannten Zahnrad-Pertigbearbeitung. Zum Zahnrad schaben wird ein Werkzeug in Gestalt eines aus Werkzeugstahl hergestellten zahnradähnlichen Körpers verwendet, der eine Vielzahl von Nuten oder Kerben aufweist, die sich an den Zähnen vom Zahnfuß zum Zahnkopf erstrecken und die Flank enf lache η der Zähne unter Ausbildung scharfer bzw. spitzer Ecken oder Kanten schneiden, die an der Planke der Zähne Metallspäne abzunehmen vermögen. Zahnrad-Schabwerkzeuge dieses !Typs sind so ausgelegt, daß sie im Zahneingriff mit einem Werkzahnrad bei im Raum gekreuzten Achsen des Zahnrades und des Werkzeuges arbeiten. Bei Drehung des Zahnrades und des Werkzeuges haben daher die sich berührenden Teile der Zähne selbst an der Wälzlinie eine Relatxvbewegungskomponente, die von Zahnende zu Zahnende der Zahnradzähne gerichtet ist. Dies erzeugt eine Gleitwirkung, die zusammen mit dem normalen Gleiten in Evolventenrichtung zu einer resultierenden Relativgleitwirkung führt, welche ihrerseits bewirkt, daß die an der Planke der Schabradzähne ausgebildeten scharfen Kanten an den Zähnen des Zahnrades feine Metallspäne abnehmen.

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Da die Achsen von Zahnrad und Werkzeug beim Schaben gekreuzt sind, findet die Momentanberührung zwischen den verzahnten Teilen theoretisch als Punktberührung statt. Infolge Metallverdrängung und weiterhin aufgrund der Tatsache, daß die

Flanke der Zähne des Schabwerkzeuges durch Kerben oder Nuten unterbrochen ist, kommt die auf die Flanke der Zahnradzähne ausgeübte Schneidwirkung über einer beträchtlichen Fläche zustande. Um jedoch die gesamte Flanke der Zahnradzähne von Zahnende zu Zahnende gleichmäßig bearbeiten zu können, ist eine Relatiwer stellung zwischen dem Zahnrad und dem Schabwerkzeug oder eine längskonkave Korrektur der Schabwerkzeugzähne notwendig, damit diese die Gegenzähne des Zahnrades einhüllen. Wird mit Verstellung gearbeitet, kann diese parallel oder schräg zur Zahnradachse verlaufen. Die letztgenannte Verstellungsriehtung führt zu einem Arbeitsvorgang, der in der Industrie als Diagonalverstellung bzw. Diagonalschaben bekannt ist.

Auf das Zahnradschaben wur.de hier hingewiesen, um deutlieh zu machen, daß das Gegenstand der Erfindung bildende Arbeitsverfahren von jenem tatsächlich recht verschieden ist, obgleich dabei ein Werkzeug verwendet wird, das äußerlich einem Zahnrad-Schabwerkzeug ähnlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Fertigrollen von Zahnrädern und ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise erfüllen.

Zur Durchführung des Zahnrad-Fertigbearbeitungsverfahrens nach der Erfindung werden das Zahnrad und das zahnradähnliche Werkzeug so ausgelegt, daß sie sich bei parallelen Achsen in Zahneingriff bringen lassen. Die Werkzeugzähne sind durch Ausbildung von Buten zurückgesetzt, die die Flankenflächen der Zähne in Linien schneiden, welche in zur Eotationsebene parallelen Ebenen liegen oder, mit anderen Worten, in zur Werkzeugachse normalen Ebenen. Wenngleich diese Schnittlinien

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zu scharfen Ecken bzw. Kanten führen können, die spitze, reehte oder stumpfe eingeschlossene Winkel bilden können, üben sie keine Sehneidwirkung aus. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Kanten, obwohl scharf, keine Sehneidwirkung ausüben können, da sie sich stets parallel zu ihrer eigenen Längsrichtung bewegen. Sie sind daher nicht in der Lage, Späne zu bilden oder sind zumindest nicht in der Lage, Metall in bedeutsamen Mengen abzunehmen.

Da die seitlichen Ecken oder Kanten der an den Planken der Werkzeugzähne zwischen einander benachbarten Nuten ausgebildeten Stege keine Schneidkanten sind, wird in der Praxis gewöhnlich vorgezogen, diese Flächen durch leichtes Dampfstrahlen stumpf zu machen.

In einigen Fällen wird es zur Korrektur von in gerollten Zahnrädern festgestellten Fehlern vorteilhaft, die Achsen von Zahnrad und Werkzeug um einen sehr kleinen Winkelbetrag gegeneinander zu versetzen. Eine derartige Versetzung wird vorgenommen, wenn die festgestellte Steigung des gerollten Zahnrades von der geforderten Steigung geringfügig abweicht. In einem solchen Falle läßt sieh der SteigungsJSiler durch eine Versetzung um wenige Bogenminuten korrigieren, ohne daß andere bedeutsame Fehler eingeführt werden. In einem solchen Falle kann es selbst bei diesem kleineren Achskreuzungswinkel zur Spänebildung kommen, die sich jedoch durch Abrunden oder Stumpfmachen der Stegecken bzw. -kanten an den Werkzeugzähnen vollständig vermeiden läßt.

Es leuchtet ein, daß, wenn in der Flanke eines Zahnes oder Werkzeuges eine Vielzahl von Nuten ausgebildet ist, wobei zwischen einander benachbarten Nuten nicht zurückgesetzte Stegflächen stehenbleiben, und wenn die Stege und Nuten gleiche Breite haben, bei Auftragen einer vorbestimmten radxalgerichteten Last oder Kraft zwischen Zahnrad und Werkzeug der Druck je Flächeneinheit doppelt so groß ist als mit

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gleicher Belastung bei glatten und nicht unterbrochenen Werkzeugzähnen. Umgekehrt ist es zur Aufrechterhaltung des gleichen Druckes je Flächeneinheit möglich, die radiale Belastung auf etwa die Hälfte des Wertes zu verringern, der bei glatten, nicht unterbrochenen Werkzeugzähnen notwendig wäre. Wird das Rollen unter diesen Bedingungen vorgenommen, verdrängen die Stegflächen der Werkzeugzähne Metall aus entsprechenden Bereichen in den Zähnen des Werkzahnrades. Um eine gleichmäßige Bearbeitung der gesamten Flanken aller Zähne des Werkzahnrades zu erreichen war es bisher notwendig, die Nutung so auszulegen, daß die Werkzeugzähne an allen Bereichen der Werk zahnrad zähne Arbeitsdruck auftragen.

Bei der Herstellung von Werkzeugen mit genuteten Zähnen wie vorstehend beschrieben wird zuerst nach einem entsprechenden Verzahnungsverfahren, beispielsweise durch Wälzfräsen ein zahnradähnliches Werkzeug hergestellt. Danach werden die Zahnflanken im ungehärteten Zustand auf ungefähres Fertigmaß geschliffen, wobei jedoch eine ausmehende Materialzugabe belassen wird, damit nach der Wärmebehandlung eine Zahnrad— sehleifoperation durchgeführt werden kann, und in den Flanken der Werkzeugzähne wird eine Vielzahl von parallelen Hüten ausgebildet, die so gerichtet sind, daß sie in zur Werkzeugachse normalen Ebenen liegen. Diese Bearbeitung wird normalerweise mit Kerbverzahnungswerkzeugen in Gestalt von unterbrochenen oder mit Lücken versehenen Messern vorgenommen, die sich vom Zahnkopf zum Zahnfuß bewegen.

Das Kerbverzahnungs-Schneidmesser weist Rippen auf, die am Messerende die Schneidkanten bilden und/gestaltet sind, daß sie Nuten mit verschiedener Querschnittsgestalt erzeugen. Beispielsweise können die Seilaiwände der Nuten in zur Werkzeugachse normalen Ebenen liegen. In diesem Falle, und wenn die Verzahnung des Werkzeuges eine Ger ad verzahnung ist, beträgt der eingeschlossene Winkel zwischen jeder Seitenwand einer Nut und der sich anschließenden nicht unterbrochenen Zahnflanke des Werkzeugzahnes 90°. Ist das Werkzeug

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schrägverzahnt, führt die vorstehend beschriebene Bearbeitung an entgegengesetzten Seiten jeder zwischen einem Paar einander benachbarter Nuten liegenden Rippe zu einem stumpfen bzw. einem spitzen eingeschlossenen Winkel.

Angesichts der beim Zahnradrollen vorherrschenden extremen Druckbedingungen ist es unvorteilhaft, wenn die Stege an den Werkzeugzähnen an den Seitenecken oder -kanten spitze eingeschlossene Winkel aufweisen. Dementsprechend ist diejenige der Nutseitenwände, die sonst die Flanke der Zähne unter Ausbildung eines spitzen eingeschlossenen Winkels schneiden würde, so geneigt, daß sie einen rechten oder stumpfen eingeschlossenen Winkel erzeugt.

Bei der Herstellung der Nuten an den Zähnen muß jede Flanke jedes Zahnes gesondert genutet werden, und diese Bearbeitung ist von Natur aus zeitraubend und teuer.

Erfindungsgemäß wird nur etwa oder exakt die Hälfte der Zahnflanken des Werkzeuges genutet, wobei die verbleibenden Flanken als glatte, nicht unterbrochene, gewöhnlich evolventische Zahnflanken stehenbleiben.

Aus der Abschaffung einer Hälfte der Nutungsarbeit ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Gesamtherstellungskosten für das Werkzeug. Gleichzeitig wfrden durch die Verwendung von genuteten oder zurückgesetzten Flanken und glatten oder nicht zurückgesetzten Flanken in vorteilhaft alternierender Anordnung an den Zähnen der gerollten Zahnräder glatte, vollständig fertigbearbeitete Zahnflanken erzeugt.

In einer vereinfachten Form wirken auf jede Zahnflanke abwechselnd genutete oder zurückgesetzte Flanken und volle oder nicht zurückgesetzte Flanken ein. Durch das Einwirken der genuteten Flanke auf die Zahnflanke des Zahnrades werden flache parallele Vertiefungen erzeugt, die sich vom Fuß zum Zopf des Zahnradzahnes erstrecken. Die Vertiefungen sind

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durch Bereiche voneinander getrennt, die nicht eingedrückt wurden und die daher um geringfügige Beträge gegenüber dem eingedrückten oder vertieften Bereich vorstehen, auf den die Stege des Werkzeugzahnes eingewirkt haben. Wenn diese Flanke erneut mit dem Werkzeug in Berührung kommt, kommt an ihr eine glatte, nicht unterbrochene Zahnflanke zur Wirkung, die daher anfänglich an den nicht eingedrückten oder nicht vertieften Bereichen angreift, die während des vorherigen Durchganges des Zahnradzahnes durch die Eingriffszone der Einwirkung durch die Stege des Werkzeugzahnes entgingen. Es leuchtet ein, daß, wenn die Breiten der Stege und Nuten des Werkzeugzahnes gleich sind, im allgemeinen die von den genuteten Zähnen geleistete Arbeit genau gleich ist der von den glatten, nicht zurückgesetzten Zähnen geleisteten Arbeit.

Außerdem findet bei der Zahnradfertigbearbeitung ein vorbestimmter radialer Vorschub zwischen dem Zahnrad und dem Werkzeug statt. Dieser Vorschub wird bei Erreichen einer vorbestimmten Tiefe unterbrochen und das Zahnrad und das Werkzeug drehen sich mit einem konstanten Achsabstand. Diese Verweilzeit führt dazu, daß alle Zähne des Zahnrades durch eine Aufeinanderfolge von Durchgängen von glatten, nicht unterbrochenen Werkzeugzähnen auf ganzer Zahnhöhe fertigbearbeitet werden und somit eine gleichmäßigere Qualität erhalten.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung zwei vollständig verschiedene Vorteile bietet, nämlich Einsparungen bei der zur Herstellung der Werkzeuge erforderliehen Bearbeitungszeit und Einsparungen bei der Herstellung von besseren Zahnrädern durch einen Arbeitsvorgang, bei dem nichtsdestoweniger die Gesamtkraft, die zwischen dem Zahnrad und dem Werkzeug aufgebracht werden muß, verringert ist.

Der Erfindungsgegenstand ergibt sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden FigurenbeSchreibung.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles eines Werkzeuges und eines Teiles eines Zahnrades, die miteinander in Zahneingriff stehen,

Pig. 2 einen in eine Ebene abgewickelten Schnitt am Wälzzylinder des Werkzeuges, wobei Stege an aufeinanderfolgenden Zähnen einer Schraubenlinie folgend versetzt angeordnet sind,

Pig. 3 einen Fig. 2 ähnlichen Schnitt mit gestaffelten Stegen und Nuten,

Pig. 4 einen Pig. 2 und 3 ähnlichen Schnitt mit einer verschiedenen Anordnung der Stege und Nuten, und

Pig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Anordnungsweise der Stege und Nuten.

Pig. 1 zeigt einen Teil eines Werkzahnrades 10 mit Zähnen 12, die mit Zähnen 14 eines zahnradähnlichen Werkzeuges 16 kämmen. Zur Durchführung des Zahnradrollvorganges wird bei bestehendem Zahneingriff entweder das Zahnrad oder das Werkzeug in Drehung angetrieben, und Zahnrad und Werkzeug werden gegeneinander zugestellt, beispielsweise durch Verstellen des Werkzeuges 16 nach oben in eine Stellung, in der es gegenüber dem Zahnrad einen vorbestimmten Achsabstand hat. Bei diesem Achsabstand wird das Zahnrad auf richtiges Maß gerollt und dessen Zähne auf vorbestimmte Abmessungen fertigbearbeitet.

In Pig. 2 ist eine Folge von Zähnen zu erkennen, die mit T1, T2, T3, T4, ... T9 bezeichnet sind. Jeder der Zähne weist an einer Seite eine glatte, nicht unterbrochene Fläche oder Flanke und an der anderen Seite eine genutete Planke auf.

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Weiterhin ist zu erkennen, daß an einem Zahnradzahn, der in die Zahnlücke zwischen den Zähnen T1 und T2 eindringt, an entgegengesetzten Seiten die genuteten Planken der Werkzeugzähne zur Anlage kommen. Andererseits greifen an entgegengesetzten Seiten eines Zahnradzahnes, der in Zahneingriff mit den Zähnen T2 und T3 des Werkzeuges eintritt, glatte Flächen oder Flanken an.

Es leuchtet selbstverständlich ein, daß ein einzelner Zahn des Werkzahnrades nicht nacheinander eine Zahnlücke zwischen den Zähnen T1 und T2, T2 und T3, T3 und T4 usw. einnimmt. Dadurch, daß aufeinanderfolgende Zähne am Werkzeug an entgegengesetzten Seiten zurückgesetzt sind und durch die Wahl einer geeigneten, Primzahlen u.dgl. vermeidenden Zähnezähl läßt sich andererseits sicherstellen, daß an jedem Zahn des WerkZahnrades während aufeinanderfolgender Durchgänge durch die Eingriffszone abwechselnd ein Paar glatte Flanken und ein Paar genutete Flanken zur Wirkung kommen.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Zahn T1 glatte Stegflächen L1 und Nutenflächen G1 aufweist. Unter der Annahme, daß sich das Werkzeug so dreht, daß aufeinanderfolgende Zähne T1, T2 etc. in der von einem Pfeil angegebenen Richtung wandern, geht den nach vorn weisenden Zahnflanken mit dem Steg L1 und der Nut G1 der Zahn T3 voraus, welcher der nächste Zahn ist, der eine nach vorn weisende Stegfläche L3 und Nut G3 aufweist. In ähnlicher Weise ist der Zahn T5 der nächste vorausgehende Werkzeugzahn, der eine nach vorn weisende Stegfläche L5 und eine Nut G5 hat. Die Zähne T7 und 19 sind ebenfalls mit nach vorn weisenden Stegfläehen L7 bzw. L9 und Nuten G7 bzw. G9 ausgebildet. Es ist weiterhin erkennbar, daß bei der genannten Zahnfolge - T1, T3, Ϊ5, 17 und T9 die Stege seitlich zu den Zähnen um gleichmäßige Beträge versetzt sind, die einen Steg L9 am Zahn T9 in Umfangsrichtung in Deckung mit einem Steg L1 am Zahn T1 bringen-. Dadurch ist sozusagen eine Steigung oder Schraubenlinie erhalten, die durch eine Linie 20 dargestellt ist und an der die Stegfläehen

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rings um den Außenumfang des Werkzeuges angeordnet sind. Ähnliche Überlegungen führen zu einer ähnliehen Steigung oder Schraubenlinie, dargestellt durch eine linie 22, für die entsprechenden nach hinten weisenden Stegflächen an den Zähnen T2, T4, T6, T8 usw. Bei dieser speziellen Anordnung, die keineswegs kritisch ist, bilden acht Zähne eine Reihe, bei der die Stege und Nuten in Längsrichtung der Zähne um einen der zusammengesetzten Breite von Steg und Nut gleichen Betrag versetzt sind.

Bei früher zur Verwendung beim Rollen mit einem einzigen Werkzeug vorgeschlagenen Werkzeugen wurde die Anordnung der Stegflächen nach einem bestimmten Muster als wesentlich betrachtet. Das Werkzeug nach der Erfindung ist nicht so kritisch, da nach jedem Rollvorgang, der an einem bestimmten Werkradzahn durch genutete Flanken von Werkzeugzähnen vorgenommen wurde, am Werkzahnradzahn als nächstes ein Paar glatter, nicht unterbrochener Werkzeugzähne zur Wirkung kommen.

Dadurch ist sichergestellt, daß an allen Bereichen, die durch die voraufgehenden genuteten Werkzeugzähne nicht bearbeitet wurden, die glatten, nicht unterbrochenen Planken von Werkzeugzähnen zur Wirkung kommen und zwar ohne daß irgendeine spezielle Deckungsstellung zwischen Stegbereichen und Nutbereichen erforderlich wäre.

Es ist somit von Vorteil, wenn die nicht zurückgesetzten Bereiche oder der Stegbereich an jedem Werkzeugzahn, der einen Werkzahnradzahn bearbeitet, gleich ist den Gesamtbereiehen, die an derartigen Werkzeugzähnen von den Nuten eingenommen werden. Dies läßt sich im allgemeinen durch Ausbilden von Stegen und Nuten gleicher Breite erreichen. In den Fällen, wo die Länge eines Zahnradzahnea gieieheäfiig durch die zusammengesetzte Breite von Steg und Nut der Werkzeugzähne teilbar ist, ist dadurch sichergestellt, daß die genuteten Werkzeugzähne stets auf eine Hälfte der Fläche

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der Zahnradzähne einwirken, während die andere Hälfte der Fläche der Werkzahnradzähne zur Bearbeitung durch die glatten, nicht zurückgesetzten Flanken verbleibt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß das Werkzeug zufriedenstellend arbeiten würde, wenn alle Stegflächen an allen Werkzeugzähnen in Umfangsrichtung miteinander in Deckung stehen würden. Damit sich jedoch eine Verteilung der Wirkung der Stege der Werkzeugzähne über die gesamte Planke ergibt, wird vorgezogen, die Stege an aufeinanderfolgenden Zähnen oder an nacheinander zur Wirkung kommenden Zähnen, unter Berücksichtigung der Zähnezahl des Werkrades, so anzuordnen, daß sie einer Steigungslinie folgen oder wenigstens gestaffelt sind.

Bei aufeinanderfolgenden Zähnen mit in gleicher Richtung weisenden Stegen können somit beispielsweise die Stege an einem Zahn unmittelbar der Nutfläche am benachbarten, ähnlich gestalteten Zahn gegenüberliegend angeordnet sein. Alternativ können die Stege an einer Folge von Zähnen, deren Stege in die gleiche Richtung weisen oder, wiederum, die nacheinander zur Wirkung kommen, gegeneinander so versetzt sein, daß die Stege jedes dritten Zahnes in Umfangsrichtung miteinander in Deckung stehen.

Eine derartige Ausbildung ist in Fig. 3 durch eine Folge von Zähnen T10, T11, T12 ... T15 dargestellt. Unter der Annahme, daß bei Drehung die Zähne in der von einem Pfeil' angegebenen Richtung wandern, weist der Zahn T10 an seiner nach vorn gerichteten Seite Nuten G10 und Stege L10 auf. Der diesem als nächster vorausgehende Zahn mit nach vorn gerichteten Nuten und Stegen ist der Zahn T12. Es ist zu erkennen, daß die Nuten G12 mit den Stegen L10 und die Stege L12 mit den Nuten G10 in Umfangsrichtung in Deckung stehen. Dieselbe Überlegung gilt für die der Drehrichtung entgegengesetzten Stege und Nuten. Die nach hinten weisenden Stege LI3 stehen daher in Umfangsrichtung in Deckung mit nach hinten weisenden

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Nuten G11 und G15 an den nächsten benachbarten Zähnen, die nach hinten gerichtete genutete Flanken aufweisen. Pig. 3 zeigt somit eine Ausbildungsform, bei der die Stege und Nuten an aufeinanderfolgenden Zähnen mit in gleicher Richtung weisenden genuteten Flanken gestaffelt angeordnet sind.

Es drängt sich der Gedanke auf, daß die wirksamste Durchführung der Erfindung erzielbar ist, wenn die Gesamtzahl der Zahnflanken, 2N, eines Werkzeuges in N glatte oder nicht

N
unterbrochene Flanken, 4y in eine Richtung weisende genutete

N
Flanken und =* in die Gegenrichtung weisende genutete Flanken aufgeteilt ist. Damit dies theoretisch exakt möglich ist, muß selbstverständlich die Zähnezahl des Werkzeuges gerade sein. Bei ungerader Zähnezahl des Werkzeuges muß selbstverständlich die Zahl der in eine Richtung weisenden genuteten Flanken um 1 größer sein als die Zahl der genuteten Flanken, die entgegengesetzt gerichtet sind. Dies beeinflußt die Ergebnisse selbstverständlich nicht wesentlich, da die Zähnezahl des Werkzeuges normalerweise verhältnismäßig groß ist und beispielsweise 62 beträgt.

Es ist außerdem zur Vereinfachung in der Herstellung ebenso wie zur Erzielung einer gleichmäßigen Fertigbearbeitungswirkung von Vorteil, die genuteten und vollen Flanken nach einem regelmäßigen Muster anzuordnen. Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausbildungsformen, bei denen jeder zweite Zahn an der gleichen Seite, bezogen auf die Drehrichtung, und einander benachbarte Zähne an einander zugewandten Seiten eine volle bzw. eine genutete Flanke aufweisen, werden daher bevorzugt. Wie deutlich aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, bedeutet diese Anordnung, daß an einem Werkzahnradzahn, der in die Lücke zwischen benachbarten Werkzeugzähnen eindringt, an entgegengesetzten Seiten entweder ein Paar genuteter Flanken oder ein Paar voller Flanken angreift.

Ein für die Bearbeitung eines Werkzahnrades mit 27 Zähnen übliches Werkzeug ist mit 62 Zähnen versehen. Bei fortlaufender·

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Numerierung der Werkzeugzähne ergibt sich, daß ein bestimmter Zahn, der in den Werkzeugzahn Nr. 1 an dessen Rückflanke eingreift, als nächstes zum Zahneingriff zwischen den Werkzeugzähnen Nr. 27 und Nr. 28 und danach zwischen den Werkzeugzähnen Nr. 54 und Nr. 55, Nr. 19 und Nr. 20, Nr. 46 und Nr. 47, etc. kommt. Nach 62 Durchläufen kommt es erneut zum Zahneingriff des Werkzahnradzahnes zwischen den Werkzeugzähnen Nr. 62 und Nr. 1.

Das Vorstehende kann als eine Beschreibung der idealen Verhältnisse betrachtet werden. Aus der Ausschaltung einer beliebigen Anzahl genuteter Planken lassen sich jedoch Vorteile ziehen, insofern als die Kosten für die Ausbildung derartiger Planken ebenfalls in Wegfall kommen.

Andere Anordnungsweisen für Zähne mit vollen und genuteten Planken sind selbstverständlich möglich.

Pig. 4 zeigt eine Abwicklung eines Teiles eines Werkzeuges, bei dem jeder zweite Zahn volle oder nicht unterbrochene Planken und die übrigen Zähne an beiden Seiten genutete Planken aufweisen. Somit wird jeder Werkradzahn an entgegengesetzten Seiten von einer vollen und von einer genuteten Planke jeweils eines Werkzeugzahnes bearbeitet. Durch entsprechende Wahl der Zähnezahl läßt sieh erreichen, daß bei jedem Werkzahnradzahn an derselben Seite abwechselnd eine volle und eine genutete Werkzeugzahnflanke zur Wirkung kommt.

Bei ungerader Werkzeug-Zähnezahl können zwei aufeinanderfolgende Werkzeugzähne mit vollen Planken ausgeführt sein.

Eine andere Ausbildungsform ist in Pig. 5 vorgeschlagen, wonach ein Werkzeug 30 in Segmente 31, 32, 33 und 34 unterteilt sein kann. Alle Zähne in jedem zweiten Segment können mit vollen Planken, alle Werkzeugzähne in den verbleibenden Segmenten mit genuteten Planken ausgeführt sein. Im allgemeinen ist eine geradzahlige Anzahl von Segmenten von Vorteil,

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so daß wenigstens etwa die Hälfte der Flanken der Werkzeugzähne voll und die übrigen genutet ausgeführt sind. Es ist nicht streng notwendig, daß die Zähnezahl in jedem Segment gleich ist, und in den Fällen, wo ein Segment ein oder mehrere Zähne zusätzlich aufweist, enthält dieses Segment vorzugsweise Zähne mit vollen Flanken.

Die extreme Bedingung besteht dann, wenn die Anzahl der Segmente etwa gleich ist der Hälfte der Werkzeug-Zähnezahl. In diesem Falle schließen sich an eine Folge von zwei Zähnen mit vollen Flanken zwei Zähne mit genuteten Flanken an, etc.

Es leuchtet selbstverständlich ein, daß die auftretenden Kräfte an den im Eingriff stehenden Flanken der Zahnradzähne ausreichenden Druck auftragen, um eine plastische Verformung hervorzurufen, die die Werkzahnradzähne in die angestrebte Form umzugestalten vermag.

Wenngleich davon gesprochen wurde, daß sich aus einem Fließen oder Verdrängen von Metall eingedrückte oder vertiefte Bereiche ergeben, so leuchtet selbstverständlich ein, daß sich als die Gesamtverdrängung aus einer sehr großen Anzahl von Durchläufen eines bestimmten Werkzahnradzahnes durch die Eingriffszone allenfalls nur sehr wenige Hundertstelmillimeter ergeben. Das bei einem einzelnen Durchgang durch einen genuteten Zahn erzeugte Metallfließen ist tatsächlich so gering, daß selbst vor der Korrektur durch das Bearbeiten mit den glatten, nicht zurückgesetzten Werkzeugzahnflanken, das jeder Bearbeitung mit einem genuteten Zahn folgt, die Abweichung der Zahnradzahnflanke von einer einwandfrei glatten und gleichmäßigen Flanke von Zahnende zu Zahnende nur durch eine extrem genaue Untersuchung feststellbar wäre. Nach Durchführung des Fertigbearbeitungsvorganges, der normalerweise mit einer beträchtlichen Verweilzeit endet, während der die Drehung ohne weitere Zustellung fortgesetzt wird, liegt die Qualität der Flanken der Zahnradzähne gut innerhalb der für Genauigkeitszahnräder handelsüblichen Toleranz.

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Im Vorstehenden wurde von den Planken von Zähnen gesprochen, unter diesem Ausdruck werden die Flächen am Zahn verstanden, die sich zwischen den Planseiten des Zahnrades oder des Werkzeuges von Zahnende zu Zahnende und vom Zahnfuß zum Zahnkopf erstrecken und bei miteinander kämmenden Zahnrädern miteinander in Berührung zu kommen vermögen.

Eine Ausbildungsform, bei der jeder Werkzahnradzahn in jede Zahnlücke des Werkzeuges eintaucht, - eine Bedingung, die normalerweise erfüllt oder zumindest nahezu erreicht werden kann, - ist zwar von Vorteil, aber nicht notwendig. Jede beliebige Ausbildungsform, bei der im allgemeinen jede Flanke jedes Werkzahnradzahnes nacheinander von vollen und genuteten Werkzeugzahnflanken bearbeitet wird, bietet Vorteile.

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Claims

ANSPRÜCHE

1. ) Verfahren zum Fertigrollen von Zahnrädern, wobei sich die Zahnräder bei parallelen Achsen und mit spielfreiem Eingriff auf einem gehärteten verzahnten, zahnradähnlichen Werkzeug mit für die Erzeugung plastischer Verformung des Metalls an den Flanken der Zahnradzähne ausreichendem Druck abwälzen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahnradzahn mit dem Werkzeug in der Weise in Zahneingriff gebracht wird, daß er unter Druck nacheinander mit Werkzeugzahnflanken, die so zurückgesetzt sind, daß Druck nur auf vorgewählte Bereiche der Zahnradzahnflanke ausgeübt wird, und dann mit glatten, nicht zurückgesetzten Werkzeugzahnflanken in Berührung kommt, die Druck anfänglich nur auf jene Bereiche der Zahnradzähne ausüben, auf die während .des vorangegangenen Durchlaufs durch den Zahneingriff mit dem Werkzeug kein Druck ausgeübt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß sich die Zahnräder nur auf einem einzigen Werkzeug abwälzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abwälzens eine allmähliche Relativzustellung zwischen dem Werkzeug und den Zahnrädern vorgenommen wird, und daß in der Stellung des kleinsten Achsabstandes eine Verweilzeit eintritt, um eine Fertigbearbeitungswirkung zu erzielen, bei der zum Erzielen glatter Flanken an den fertigbearbeiteten Zahnradzähnen an jeder Zahnradzahnflanke viele Male glatte, nicht zurückgesetzte Flanken angreifen.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gele ennzeieh.net, daß die zurüekge setzten Teile in den Werk ζ eugzahnf lank en durch mit Zwischenabstand angeordnete parallele, schmale und lange Nuten gebildet sind, die sich vom Zahnfuß zum Zahnkopf und rechtwinklig zur Werkzeugachse erstrecken.

5. Werkzeug zum Pertigrollen von Werkzahnrädern, in Gestalt eines gehärteten Zahnrades, dessen Zähne im allgemeinen das Gegenstück zur angestrebten Form der Werkzahnradzähne bilden und mit Planken an den Planken der Zähne von Werkζahnrädern anzugreifen vermögen, welche sich bei parallelen Achsen und mit spielfreiem Eingriff auf dem Werkzeug abwälzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Planken der Werkzeugzähne (14) im wesentlichen gleichmäßig auf glatte, nicht unterbrochene Zahnflanken und zurückgesetzte Planken aufgeteilt sind, in denen sich vom Zahnfuß zum Zahnkopf und in zur Werkzeugachse normalen Eichtungen eine Vielzahl von parallelen, langen Nuten (G1 bis G9; G10 bis G15; G23 bis G27) erstreckt, zwischen denen parallele, mit Zwischenabstand angeordnete Stege (L1 bis L9; L10 bis L15? 123 bis L27) gebildet sind.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Breite der Stege (L) im wesentlichen gleich ist der Breite benachbarter Nuten (G).

7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stege (L) und Nuten (G) im wesentlichen die gleiche Breite aufweisen.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von Zahnende zu Zahnende gemessene Länge der Planke eines Werkzahnradzahnes (12) durch die Summe der Breiten eines Steges (L) und einer Nut (G) im wesentlichen gleichmäßig teilbar ist.

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9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeugzahn (T1 bis T9; T1O bis T15; T20 bis T27) an einer Flanke Hüten (GM bis G9; G1O bis G15; G20 bis G27) aufweist und an der anderen Flanke glatt und nicht unterbrochen ist.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Flanken jedes Paares einander benachbarter Werkzeugzähne (T1 und T2, T2 und T3 usw; T10 und T11, T11 und T12 usw.) entweder genutet oder glatt und nicht unterbrochen sind.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugzähne (T1 bis T9; T10 bis T15) alternierend an entsprechenden Seiten genutet sind.

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