DE8307877U1

DE8307877U1 - Vorrichtung zum spanenden oder spanlosen Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von grad- oder schrägverzahnten Zahnrädern

Info

Publication number: DE8307877U1
Application number: DE19838307877
Authority: DE
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1983-03-17
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1984-04-05

Description

Vorrichtung zum spanenden oder spanlosen Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanenden oder spanlosen Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruch.es.

Damit geht die Erfindung aus von einem Stand der Technik, wie er z.B. durch die DE-OS 23 19 060 für ein spanendes oder durch die DE-OS 25 42 372 für ein spanlos arbeitendes Entgraten der Stirnkanten von Zahnrädern bekannt ist. Dabei werden mit den bekannten Werkzeugen die Stirnkanten an den Zahnflanken und im Bereich des Zahngrundes einschließlich der dazwischenliegenden Übergänge entgratet oder gebrochen und dabei die vom Verzahnen in diesen Bereichen evtl. vorhandenen überstehenden Grate entfernt. Nicht erfaßt wird mit den bekannten Werkzeugen die Stirnkante am Zahnkopf. Es ist allgemein üblich, hier schon bei einer dem Verzahnen vorausgehenden Drehoperation einen Kantenbruch bzw. eine Fase anzubringen. Beim Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten entsteht am Übergang von der stirnseitigen Fase an der Zahnflanke zu dieser Kopffase häufig ein sogenannter Sekundärgrat, der mit den bekannten Werkzeugen nicht beseitigt werden kann. Dieser Sekundärgrat kann zuverlässig nur von Hand mit einer Feile oder einem Schaber beseitigt werden, was sich aber nicht mit einem automatisierten Fertigungsablauf vereinbaren läßt.

Ausgehend von diesen Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Entgrateinrichtungen so weiterzuentwiekeln, daß auch der Sekundärgrat am stirnseitigen Kopfkantenbruch beseitigt wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist. Mit der Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück an der Fase der stirnseitigen Kopfkante wird erreicht, daß diese nachgeformt bzw. nachbearbeitet wird, wo dies wegen des Sekundärgrates erforderlich ist und der dabei beseitigt wird. Für das zusätzliche Werkzeug werden in den Unteransprüchen verschiedene zweckmäßige Ausführungen aufgezeigt.

Nach dem Anspruch 2 kann das zusätzliche Werkzeug ein Formstahl sein, der nach Anspruch 3 mit einem drehstahlartigen Werkzeug zum Entfernen von Sekundärgraten an den Stirnseiten der Zähne einstückig ausgeführt sein soll.

An Stelle des Formstahles kann nach Anspruch k eine rotierende Scheibe verwendet werden, deren Achse parallel zu einer Mantellinie der Fase verläuft. Diese Scheibe kann eine Drückscheibe sein, die mit mindestens der gleichen Umfangsgeschwindigkeit rotiert wie das Werkstück. Beim Zustellen der Scheibe wird ein evtl. vorhandener Sekundärgrat infolge der Reibung entweder abgerissen oder aber in die bestehende Fase eingewalzt. Die Scheibe kann auch eine Schleifscheibe sein, die mit größerer Umfangsgeschwindigkeit rotiert als das Werkstück und den Sekundärgrat abtragend beseitigt.

Da die geneigt zur Werkstückachse verlaufende Achse der zylinderischen Scheibe einen relativ hohen Bauaufwand erfordert ist eine kegelstumpfartige Scheibe, die achs-

parallel zum Werkstück angeordnet ist, vorteilhafter (Anspruch 5)· Diese kegelstumpfartige Scheibe kann entweder unabhängig vom eigentlichen Entgratwerkzeug und vom Werkzeug zum Entfernen von Sekundärgraten an den Stirnseiten der Zähne angeordnet sein, sie kann aber nach Anspruch 6 auch konzentrisch mit diesem Werkzeug angeordnet sein oder gar in dieses Werkzeug integriert, also einstückig mit ihm sein (Anspruch 7)· Eine sehr zweckmäßige, weil Antriebs- und Zustelleinrichtungen und damit Bauraum sparende Ausführung wird erreicht, wenn diese Einheit nach Anspruch 8 konzentrisch mit dem eigentlichen Entgratwerkzeug angeordnet ist.

Wenn die kegelstumpfartige Scheibe nicht konzentrisch mit dem eigentlichen Entgratwerkzeug angeordnet ist, dann kann sie mit einer Schneide nach Anspruch 9 versehen oder nach Anspruch 10 als Schleifscheibe ausgeführt sein. In beiden Fällen muß ihre Umfangsgeschwindigkeit höher sein als die des Werkstücks.

Zur Überbrückung von Durchmesser- und/oder Breitenabweichungen des Werkstücks empfiehlt sich eine federnde Anlage des zusätzlichen Werkzeugs (Formstahl, zylinderische Scheibe, kegelstumpfartige Scheibe) am Werkstück (Anspruch ll). Die Federung kann auch innerhalb des Werkzeugs liegen, wenn dieses als kegelstumpfartige Scheibe ausgeführt ist. Hierfür werden in den Ansprüchen 12 bis l4 vorteilhafte Ausführungen aufgezeigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer, in den Figuren l bis lk dargestellter Ausführungstieispiele näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Werkzeugzahn (stark vergrößert) mit eines Sekundärgrat an der stirnseitigen Kopfkante,

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Fig. 2 ein bekanntes Entgratwerkzeug rait einer zusätzlichen kegelstumpfartigen Scheibe zur Sekundärgratentfernung ,

Fig. 3 eine andere Ausführung des Entgratwerkzeugs, ebenfalls mit einer kegelstumpfartigen Scheibe,

Fig. 4 die Anordnung der kegelstumipfartigen Scheibe konzentrisch zu einem rotierenden Sekundärentgratwerkzeug bzw. mit diesem einstückig ausgeführt,

Fig. 5 und 6 die Anordnung der achsparallelen kegelstumpfartigen Scheibe als separates Werkzeug,

Fig. 7 bis 9 zwei Ausführungen der kegelstumpfartigsn Scheibe mit Schneidkante,

Fig. 10 zwei Ausführungen eines im sich federnd ausgebildeten Werkzeugs,

Fig. 11 und 12 eine weitere Ausführung eines in sich federnden Werkzeugs in einem Schnitt und einer Ansicht,

Fig. 13 die Anordnung der schräggestellten zylinderischen Scheibe,

Fig* lk zwei Varianten des zusätzlichen Werkzeugs in Form eines Formstahles.

Alle Figuren sind stark vereinfacht und unmaßstäblich, um die wesentlichen Merkmale zeigen zu können.

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In Figur 1 ist ein Zahn 1 eines zu entgratenden Werkstücks 2 stark vergrößert dargestellt. Die eine Flanke ist mit 3» die Stirnseite mit 4 und der Zahnkopf mit 5 bezeichnet. Am Übergang zwischen einer mit einem noch zu beschreibenden Werkzeug 10, zwischen der Flanke 3 der Stirnseite 4 erzeugten Fase 6 und einer zwischen dem Zahnkopf 5 und der Stirnseite 4 angedrehten Fase 7 sind sogenannte Sekundärgrate 8 erkennbar, die beim Erzeugen der Fase 6 entstehen.

Das Werkzeug 10 ist in Figur 2 näher gezeigt. Auf einer Nabe 11 eines mit dem Werkstück 2 kämmenden Führungsra- '| des 12, das axial beweglich auf einer nicht gezeigten |j

Spindel befestigt ist, sind zwei zahnradartige Entgratwerkzeuge (Wälzgraträder 13) aufgebracht und über einen Gewindebolzen i4 und Muttern 15 drehfest mit diesem ver- | bunden. In Verstellbolzen l6 im Führungsrad 12 sind Schrauben angeordnet, um die Wälzgraträder 13 gegeneinander und gegenüber dem Führungsrad 12 verdrehen zu können. Die Wälzgraträder 13 haben kegelig endende Zähne l8, die stirnseitig in die Zahnlücken 9 des Werkstücks 2 eingreifen und an den Zähnen 1 anliegen. Wird das Werkstück 2 und/oder das Werkzeug 10 drehend angetrieben, dann erzeugen die kegeligen Zahnenden bei radialer Zustellung die Fasen 6, und zwar spanabhebend, wenn die Zähne l8 mit Schneidkanten versehen sind, oder spanlos, wenn die Zähne l8 keine Schneidkanten aufweisen. Beim Erzeugen der Fasen 6 entsteht ein Sekundärgrat, der an den Stirnseiten 4 des Werkstücks 2 mit bekannten, in Figur 2 nicht gezeigten Werkzeugen entfernt wird. Zum Entfernen des Sekundärgrates im Bereich der stirnseitigen Kopffase 7 dienen Drückscheiben 20, die konzentrisch mit den Wälzgraträdern 13 zwischen diesen und dem Führungsrad angeordnet sind. Ihre kegeligen Mantelflächen 21 quetschen bei der erwähnten radialen Zustellung die Sekundärgrate 8, soweit sie nicht bei der Berührung mit den

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_, Drückscheiben 20 abreißen, teils nach außen, wo sie von

den nicht gezeigten Werkzeugen entfernt werden, und teils drücken sie sie in die Kopffase 7 ein.

Da die Drückscheiben 20 und die Wälzgraträder 13 starr miteinander verbunden sind besteht eine Abhängigkeit des Grades der Sekundärgratentfernung und der Größe der stirnseitigen Fase 5 von den Toleranzen des Werkstücks 2. Diese Abhängigkeit besteht nicht mehr, wenn die Wälzgraträder 13 und die Drückscheiben 20 angefedert am Werkstück 2 anliegen bzw. mit ihm in Eingriff stehen. Ein

Beispiel dafür zeigt Figur 3· Gleichzeitig ist hier die Anwendung der zusätzlichen Entgratwerkzeuge, also der Drückscheiben 20, bei einem ohne Mitnahmerad arbeitenden Entgratwerkzeug dargestellt.

Das Werkzeug 25 ist axial beweglich auf einer nicht gezeichneten Spindel befestigt. Es besteht aus zwei Wälzgraträdern 2b, die auf einer Nabe 27 eines an einer Seite des Werkstücks 2 anliegenden rotierenden Schneidwerkzeugs 28 zentriert sind und mit ihren konischen Zähnen 30 in die Zahnlücken 9 des Werkstücks 2 eingreifen. Das eine Wälzgratrad 26 ist mit dem Schneidwerkzeug 28 v«rschraubt, das andere mit einem zweiten, ebenfalls auf der Nabe 27 zentrierten Schneidwerkzeug ^9· Tellerfedern 31 drücken die Schneidwerkzeuge 28, 29 gegen die Stirnseiten k des Werkstücks 2 bzw. gegeneinander, wobei ihr kleinstmöglicher Abstand von einer Scheibe 32 begrenzt ist. Wird das Werkstück 2 und/oder das Werkzeug 25 drehend angetrieben, dann erzeugen die konischen Zähne 30 bei radialer Zustellung die Fasen 6, und zwar spanabhebend, wenn die Zähne 30 mit Schneidkanten versehen sind, oder spanlos, wenn die Zähne "}0 keine Schneidkanten aufweisen. Beim Erzeugen der Fasen 6 entsteht ein Sekundärgrat, der an den Stirnseiten k des Werkstücks 2 mit den Schneidkanten 33 der Schneidwerkzeuge 28, 29 entfernt wird. Zum Entfernen

des Sekundärgrates im Bereich der Kopffase 7 dienen wie-

der Drückscheiben 20, die hier konzentrisch mit den Wälzgraträdern 26 zwischen diesen und den Schneidwerkzeugen 28, 29 angeordnet sind. In Figur 3 sind die Drückscheiben

I' 5 mit den Schneidwerkzeugen 28, 29 einstückig ausgeführt,

die vorher beschriebene geteilte Ausführung ist aber ebenso anwendbar. Die kegeligen Mantelflächen, deren

ϊ Kegelwinkel dem der Fase 7 entspricht, drücken bei der

erwähnten radialen Zustellung die Sekundärgrate 8, so-10 weit sie nicht bei der Berührung mit den Drückscheiben 20 abreißen, in die Kopffase 7 ein, Ein teilweises seitliches Herausquetschen des Sekundärgrates wie beim vor-

f, her beschriebenen Beispiel ist wegen der seitlieh an-

(·! liegenden Schneidwerkzeuge 2C, 29 nur bedingt möglich.

Die kegelstumpfartigen Scheiben 20 müssen nicht koaxial mit den Wälzgraträdern 26 und/oder den Schneidwerkzeugen 28, 29 angeordnet sein. In der Figur Ί ist angedeutet, wie die Wälzgraträder 26 und die Werkzeuge 20 bzw. 28, 29 achsparallel zum Werkstück 2 angeordnet sein können.

Befestigungselemente, die Federanstellung und ähnliche Details sind hier und in den folgenden Figuren nicht dargestellt. In den Figuren 5 und 6 ist schematisch gezeigt, daß diese drei Elemente auch jeweils für sich angeordnet sein können, wobei die Winkel dazwischen beliebig gewählt werden können. Wenn die kegelstumpfartigen Scheiben 20 für sich allein angeordnet sind, können sie als Schleifscheiben 35 ausgebildet sein, wie das in Figur 5 rechts dargestellt ist. Natürlich muß die Schleifscheibe 35 eine höhere Umfangsgeschwindigkeit haben als das Werkstück 2, andernfalls die Sekundärgrate 8 nicht spanabtragend entfernt werden können. Eine andere Art der spanabtragenden Beseitigung der Sekundärgrate 8 kann mit einem Werkzeug 36 nach den Figuren 7 bis 9 vorgenommen werden. Ausgehend von der Drückscheibe 20 wird

der kegelige Bereich derart ausgenommen, daß eine taumelnd umlaufende Schneidkante 37 entsteht, die einmal
(Figur 7)ι zweimal (Figuren 8, 9) oder öfter auf dem
Kegelmantel zwischen dem größten und dem kleinsten
Durchmesser hin- und her läuft. Um die Schneidwirkung
der Schneidkante 37 nutzen zu können, muß auch das
Werkzeug 36 eine höhere Umfangsgeschwindigkeit haben als
das Werkstück 2.

Für die federnde Anlage der Druckscheibe sind in den

Figuren i0_fll, 12 weitere Beispiele gezeigt. In Figur 10
ist die linke Drückscheibe als eine dünnwandige topfartige Scheibe ^O dargestellt, die mit einem ringförmigen
Abschnitt kl ihrer Mantelfläche 21 federnd an der Fase 7
des Werkstücks 2 anliegt. Die rechte Drückscheibe kk

weist ähnlich einer Gummi-Metall-Buchse einen Innenring
k3 und einen die kegelige Mantelfläche 21 aufweisenden
Außenring k6 auf, die über einen dazwischen befindlichen,
sich von einer Stirnseite bis zur anderen erstreckenden
Ring kö aus einem elastischen Material miteinander ver-

bunden sind. Der elastische Ring 48 ist durch Vulkanisieren, Verkleben oder andere geeignete Verfahren am
Innen- und am Außenring befestigt. Eine weitere Unter- f

teilung mit mehr konzentrischen, einander umgebenden f:

elastischen Ringen mit dazwischen angeordneten metalli- |

sehen Ringen ist ebenfalls möglich. Die Figuren 11 und |j

12 schließlich zeigen eine Druckscheibe 50, bei der meh- | rere radial federnde Segmente 51 nacheinander an der |

Fase 7 des Werkstücks 2 zur Anlage kommen. Die Segmente a

$ 51 sind in entsprechenden Ausnehmungen 52 eines stern- |

förmigen Grundkörpers 53 geführt und mit nicht näher ge- = zeigten Elementen 5^ gegen ein Herausfallen gesichert. ΐ

Federn 55 sorgen dafür, daß die Segmente 51 immer vorgespannt an der Fase 7 anliegen. Die Anzahl der Segmente
51 und ihr Abstand in Umfangsrichtnng müssen so bemessen =

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sein, daß alle Zähne 1 des Werkstücks 2 an der Fase 7 nacheinander mit den Segmenten 51 i-ⁿ Wirkkontakt kommen.

Eine andere Art zum Beseitigen des Sekundärgrates 8 von der angedrehten Fase 7 ist in Figur 13 gezeigt. Hier wird an jeder Seite des Werkstücks 1 eine zylinderische Scheibe angestellt, deren Achsen 6l parallel zu einer Mantellinie der Fasen 7 gerichtet sind. Die zylinderischen Scheiben können ebenfalls als Druckscheiben 60 oder als Schleifscheiben 62 ausgeführt sein.

Außer, wie bisher beschrieben, mit rotierenden Werkzeugen kann die Beseitigung des Sekundärgrates 8 auch mit stationären Werkzeugen erfolgen. Figur l4 zeigt links die Anordnung eines als Formstahl 65 zum Nachformen der Fase 7 vorgesehenen Wendeschneidplättchens an einem

1.5 geeigneten Halter 66. Darunter erkennt man ein weiteres Wendeschneidplättchen eines Drehstahles 67 an einem Halter 68, mit dem in bekannter Weise der Sekundärgrat von der Stirnseite k entfernt wird. Eine Variante dazu ist rechts in derselben Figur gezeigt. Hier ist eine speziel-Ie Form eines Wendeschneidplättchens vorgesehen als ein Formstahl 70, der mit zwei Schneiden 71» 72 sowohl von der Planfläche k als auch von der Fase 7 die Sekundärgrate abträgt,

Die in den Figuren 2 bis lk gezeigten Werkzeuge zum Entfernen des Sekundärgrates von einem stirnseitigen Kopfkantenbruch bzw. einer Fase 7 eines Zahnrades 1 können sowohl eine andere Kontur aufweisen als auch mit den verschiedensten Werkzeugen zum spanlosen oder spanabnehmenden Entgraten der Stirnkanten der Verzahnung kombiniert werden. Die Erfindung ist also nicht beschränkt auf die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Formen der Schneidwerkzeuge 28, 29, 67 und Wälzgraträder 13, 26.

Claims

CTH,: \ . ;. j l6· 3. 1983 MMChJn«»· und ZahnrcdfaSrlk Qmfjj^&cj» ',,**.*'* ** * 2503 Lf1/WO 468.00 Moosschsr Str. SO, B MOnohen AO " " r' ** ρ L 551 ANSPRUCEcE

1. Vorrichtung zum spanenden oder spanlosen Entgraten oder Brechen der stirnseitigen Zahnkanten von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern,

- mit mindestens einem mit dem Werkstück kämmenden, die Zehnkanten bearbeitenden, zahnradartigen Werkzeug,

- und mit mindestens einem an einer Stirnseite des Werkstücks wirksamen Werkzeug zum Entfernen der Sekundärgrate,

- und ggf. mit einem mit dem Werkstück kämmenden und dieses antreibenden Führungsrad,

gekennzeichnet durch mindestens ein zusätzliches Werkzeug mit dem Gegenprofil einer vor dem Verzahnen am Werkstück angedrehten Fase (7) an der stirnseitigen Kopfkante, das mit dieser Fase (7) in Berührung steht.

2. Vorrichtung nacji Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine zusätzliche Werkzeug ein Formstahl (65) ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Werkzeug zum Entfernen der Sekundärgrate nach Art eines Drehstahls ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstahl (67) mit dem Formstahl {65) einstückig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß 'das mindestens eine zusätzliche Werkzeug eine 25· zylinderische Drück- oder Schleifscheibe (60,62) ist, deren Achse (6l) parallel zu einer Mantellinie der am Werkstück angedrehten Fase (7) verläuft.

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5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine zusätzliche Werkzeug eine achsparallel zam Werkstück (2) angeordnete rotierende, kegelstumpfartige Scheibe (20) ist, deren Kegelwinkel dem der angedrehten Fase (7) entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> wobei das mindestens eine Werkzeug zum Entfernen der Sekundärgrate ein stirnseitig am Werkstück anliegendes rotierendes Schneidwerkzeug ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Scheibe (20) konzentrisch mit dem rotierenden Schneidwerkzeug (28,29) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Scheibe (20) in das rotierende Schneidwerkzeug (28,29) integriert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die kegelstumpfartige Scheibe (20) und das rotierende Schneidwerkzeug (28,29) konzentrisch mit dem zahnradartigen Werkzeug (13) angeordnet sind.

9- Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Scheibe eine am Kegelmantel taumelnd umlaufende Schneide (37) aufweist .

10. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Scheibe ein Schleifwerkzeug

(35) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und

5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Werkzeug axial angefedert an der angedrehten Fase (7) des Werkstücks anliegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5> 6, 8 und 9> dadurch gekennzeichnet, daß in die kegelstumpfartige Scheibe wenigstens ein sich von einer Stirnseite bis zur anderen erstreckender Ring (48) aus einem elastisehen Material eingebettet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5i 6, 8 und 9»

dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfartige Scheibe aus mehreren radial federnden Segmenten (51) zusammengesetzt ist.

lö lA. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine zusätzliche Werkzeug eine topfartige rotierende Scheibe (ko) ist, die mit einem ringförmigen Abschnitt (4l) ihrer Mantelfläche (2l) federnd an der angedrehten Fase (7) des Werkstücks

(2) anliegt.