DE4216329C1

DE4216329C1 -

Info

Publication number: DE4216329C1
Application number: DE4216329A
Authority: DE
Inventors: Herbert 8250 Dorfen De Loos; Manfred 8039 Puchheim De Erhardt
Original assignee: Hurth Maschinen und Werkzeuge 8000 Muenchen De GmbH
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1992-05-16
Filing date: 1992-05-16
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2012-05-17
Also published as: IT1261479B; ITRM930296A0; FR2691089A1; JPH0631533A; ITRM930296A1; GB2266852B; FR2691089B1; BR9301887A; GB9309200D0; GB2266852A; US5377457A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Generieren von zahnrad förmigen Feinbearbeitungswerkzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein zahnradförmiges Werkzeug, bei dem das Verfahren anwendbar ist, nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 2. Wenngleich die Erfindung in erster Linie Schabräder betrifft, so ist sie doch auch bei den anderen zahnradförmigen Feinbearbeitungswerkzeugen anwendbar. Da diese Werkzeuge auch mit anderen Verfahren als Schleifen fertiggestellt, nachgear beitet, abgerichtet usw. werden können, wird im Folgenden vielfach der Begriff "Generieren" anstelle von "Nachschleifen" verwendet.

Zahnradförmige Feinbearbeitungswerkzeuge, die an ihren Zahn flanken geometrisch definierte Schneidkanten aufweisen, sind seit langem bekannt und werden als Schabräder bezeichnet. Daneben sind auch als Honräder, Hartschabräder od. dgl. bezeich nete zahnradförmige Feinbearbeitungswerkzeuge bekannt, deren Flanken eine abrasive Oberfläche aufweisen.

Von der DE-PS 9 70 027 ist es bekannt, zum Erzielen eines opti malen Schabergebnisses die Abmessungen (Modul, Eingriffswinkel, Zähnezahl, Profilverschiebung Schrägungswinkel, Zahnkopfhöhe) eines Schabrades so zu wählen, daß in den Eingriffsstrecken mit dem Werkstück immer eine geradzahlige Anzahl von Zahnflanken periodisch nacheinander zugleich im Eingriff sind und der Wälz punkt die Eingriffsstrecken an der Übergangsstelle zwischen zwei solchen Berührungszuständen entsprechenden Teilstrecken teilt.

Ein Schabrad wird während seiner Lebensdauer - je nach Einsatz fall - etwa 10 bis 15 mal nachgeschliffen, wobei von jeder Zahnflanke mindestens 0,03 mm abgeschliffen werden, bei starker Abnützung sogar bis 0,1 mm. Da der ursprüngliche Schrägungswin kel beim Nachschleifen beibehalten wird, ändert sich die Profil verschiebung nach minus. Diese während der Lebensdauer des Schabrades fortlaufend geänderte Profilverschiebung führt dazu, daß der aus der DE-PS 9 70 027 bekannte "Symmetriezustand" in der Regel nur bei einem Schleifzustand des Schabrades erreicht wird. In der Praxis geht man beim Auslegen eines Schabrades so vor, daß es im Neuzustand über dem Symmetriezustand liegt, also noch kein optimales Schabergebnis bringt, sondern erst, wenn es einige Male nachgeschliffen worden ist; mit jedem weiteren Nach schleifen verschlechtert sich dann aber das Schabergebnis wieder immer mehr bis der Aufbrauchszustand des Schabrades erreicht ist.

Diesem Nachteil abzuhelfen ist die der Erfindung zugrunde lie gende Aufgabe, d.h., es soll ein Verfahren zum Generieren von zahnradförmigen Feinbearbeitungswerkzeugen, insbes. zum Nach schleifen von Schabrädern, entwickelt werden, das in jedem (erstmals oder wiederholt) generierten Zustand des Werkzeugs ein optimales Bearbeitungsergebnis ermöglicht. Daneben soll ein Schabrad oder ein abrasives Feinbearbeitungswerkzeug, dessen Flanken genutet sind, entwickelt werden, das nach diesem Ver fahren generierbar ist.

Für das Verfahren besteht die erfindungsgemäße Lösung in dem im Patentanspruch 1 angegebenen Generieren des Feinbearbeitungs werkzeugs. Entgegen der bisherigen Praxis wird also der Schrä gungswinkel bei jedem wiederholten Generieren geändert und zwar so, daß eine bei der Auslegung der Verzahnung des Feinbearbei tungswerkzeugs festgelegte Profilverschiebung nicht oder nur unwesentlich verändert wird. Dies hat zwar zur Folge, daß die Maschineneinstellung geändert werden muß, wenn ein nachträglich generiertes Werkzeug zum Einsatz kommt, doch ist dies angesichts des über die gesamte Lebensdauer des Werkzeugs gleichbleibend guten Bearbeitungsergebnisses durchaus vertretbar.

Für das Schabrad oder für ein abrasives Feinbearbeitungswerk zeug, dessen Zahnflanken genutet sind, besteht die Erfindung in der im Patentanspruch 2 angegebenen Ausführung, die im Regelfall nach Patentanspruch 3 weiter ausgebildet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in vier Figuren dar gestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Zahn 1 eines herkömmlichen Schabrades in einer Ansicht und in einem Schnitt längs der Linie II-II. Die Zahnflanken 2, 3 sind von Nuten 4 unterbrochen, deren Nutwände 5 am Übergang zu den verbleibenden Flankenabschnitten Schneidkanten 6 bilden. Wenn die Schneidkanten 6 nach der Bearbeitung einer Anzahl von Werkstücken stumpf geworden sind, muß das Schabrad nachgeschliffen werden. Dabei wird mit einer rotierenden Schleifscheibe Material von den Zahnflanken 2, 3 ab getragen, etwa bis zu der gestrichelten Linie 7, die einen mög lichen Nachschleif-Zustand darstellt. In Fig. 1 ist der nach geschliffene Zahn mit dem gestrichelten Profil 8 gezeigt, das gegenüber dem ursprünglichen Profil eine Profilverschiebung nach minus aufweist. Ein Nachschleifen der Zahnflanken 2, 3 ist so oft möglich, wie die Nuten 4 eine für den Schneid- und Kühlmittel durchsatz und für die Späneabfuhr ausreichende Tiefe haben. Da der Schrägungswinkel β beim Nachschleifen ebenso wenig ver ändert wurde wie die übrigen relevanten Verzahnungsdaten (Zähne zahl z, Modul m, Grundkreisdurchmesser d_g), ergeben sich nach dem Nachschleifen - bezogen auf dasselbe Werkstück - andere Ein griffsverhältnisse als vorher, wodurch sich auch die Anzahl der beim Abwälzen periodisch nacheinander zugleich im Eingriff befindlichen Zahnflanken ändert. Je nach erfolgter Auslegung und erreichtem Nachschleifzustand hat das eine Veränderung des Bearbeitungsergebnisses zur guten oder auch zur schlechten Seite hin zur Folge. Ein vor dem Nachschleifen erzieltes gutes Bearbeitungsergebnis wird in der Regel nicht mehr erreicht.

Fig. 3 und 4 zeigen einen Zahn 11 eines erfindungsgemäßen Schab rades in einer Ansicht und in einem Schnitt längs der Linie IV- IV. Die Zahnflanken 12 , 13 sind von Nuten 14 unterbrochen, deren Nutwände 15 am Übergang zu den verbleibenden Flankenabschnitten Schneidkanten 16 bilden. Wenn die Schneidkanten 16 nach der Bearbeitung einer Anzahl von Werkstücken stumpf geworden sind, muß das Schabrad nachgeschliffen werden. Dabei wird wieder mit einer rotierenden Schleifscheibe Material von den Zahnflanken 12, 13 abgetragen, und zwar bis etwa zu der gestrichelten Linie 17, die einen möglichen Nachschleif-Zustand darstellt und im Gegensatz zu der vorher erwähnten Linie 7 nicht parallel zu den Zahnflanken 12, 13, verläuft, sondern unter einem neuen Schrä gungswinkel β_N. Dieser neue Schrägungswinkel β_N ist so gewählt, daß sich unter Beibehaltung der bisherigen Zähnezahl und des bisherigen Normalmoduls m_n sowie unter Veränderung des bisherigen Stirnmoduls m_s und Grundkreisdurchmessers d_g eine vorher vorhan dene Profilverschiebung x nicht oder nur unwesentlich verändert. Damit ist es möglich, ein mit einem nach der eingangs erwähnten Lehre ausgelegten Schabrad erzieltes optimales Bearbeitungs ergebnis während der gesamten Lebensdauer des Schabrades, also auch jeweils nach dem von Zeit zu Zeit erforderlichen Nach schleifen, zu erreichen. Ein Nachschleifen der Zahnflanken 12, 13 ist auch hier so oft möglich, wie die Nuten 14 eine ausreichende Tiefe haben, aber angesichts des jeweils veränderten Schrägungs winkels β ist die Nachschleifbarkeit auch von der Breite b der Lücke 19 im Zahngrund abhängig. Jeder neue Schrägungswinkel β_N bedingt einen ungleichmäßigen Materialabtrag auf den Flanken.

Die Tiefe der Nuten 14 verändert sich deshalb über die Zahn breite in der Weise, daß sie von der ersten Nut 14′ in der Nach barschaft der einen Stirnseite bis zur letzten Nut 14′′ in der Nachbarschaft der anderen Stirnseite ständig zunimmt, wobei sich bei einander gegenüberliegenden Zahnflanken 12, 13 jeweils die Nuten mit den größten Tiefen und die mit den kleinsten Tiefen gegenüberliegen. Bei schrägverzahnten Schabrädern müssen die Nuten 14′′ mit der größten Tiefe jeweils an dem mit der Stirn seite einen spitzen Winkel γ bildenden Ende der Zahnflanke 12 vorgesehen sein. Auf diese Weise ist es möglich, den Schrägungswinkel β bei jedem Nachschleifen etwas zu verringern, indem an den die tieferen Nuten 14′′ aufweisenden Flankenenden mehr Material abgetragen wird als an den die flacheren Nuten 14′ aufweisenden Enden.

Bei einem konkreten Anwendungsfall ergaben sich beim Auslegen des "Symmetriezustandes" für verschiedene Schrägungswinkel β folgende Profilverschiebungsfaktoren x:

β, β_N
x
17°
- 0,5781
15°	- 0,5739
13°	- 0,5703

Daraus ist ersichtlich, daß die Profilverschiebung bei geringer Änderung des Schrägungswinkels β nahezu konstant gehalten werden kann.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip ist ohne weiteres auch bei durchgehend geschlitzten Schabrädern und bei Lamel lenschabrädern anwendbar, ohne daß diese konstruktiv geändert werden müßten. Auch bei normalen Honrädern und dgl. Werkzeugen ist die Erfindung anwendbar, wobei hier der Materialabtrag beim Generieren nicht unbedingt mit einer Schleifscheibe erfolgen muß; hier sind auch mit Diamanten bestückte Abrichtwerkzeuge od. dgl. verwendbar. Wichtig ist nur, daß die Lücke 19 im Zahngrund eine die Winkeländerung zulassende Breite b besitzt.

Claims

1. Verfahren zum Generieren von zahnradförmigen Feinbearbei tungswerkzeugen, insbes. zum Nachschleifen von Schabrädern, bei dem mittels eines Werkzeuges Material von den Zahnflanken (12, 13) des Feinbearbeitungswerkzeuges abgetragen und dabei die Zahnflankengeometrie verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dabei der Schrägungswinkel (β) und dadurch auch der Stirnmodul (m_s) und der Grundkreisdurchmesser (d_g) so verändert wird, daß eine ursprünglich vorhandene Profilverschiebung (x) nicht nur unwesentlich verändert wird.

2. Zahnradförmiges Feinbearbeitungswerkzeug mit radial verlaufenden Vertiefungen (Nuten 14) in seinen Zahnflanken (12, 13), die die Zahnflanken (12, 13) in vortretende Flankenteile (Stege) und zurücktretende Flankenteile (Nutgrund) unterteilen, das bei Abnutzung gemäß dem im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahren nacharbeitbar ist, insbes. Schabrad, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der einzelnen Nuten (14) von der ersten Nut (14′) am einen Ende einer Zahnflanke (12, 13) bis zur letzten Nut (14′′) am anderen Ende derselben Zahnflanke (12, 13) ständig zunimmt, wobei sich bei benachbarten Zahnflanken (12, 13) jeweils die Nuten (14′′) mit der größten Tiefe und die Nuten (14′) mit der kleinsten Tiefe gegenüberliegen.

3. Zahnradförmiges Feinbearbeitungswerkzeug nach Patentanspruch 2 mit einem Schrägungswinkel β<0°, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (14′′) mit der größten Tiefe an dem mit der Zahnstirnseite einen spitzen Winkel bildenden Ende der Zahnflanken (12, 13) angeordnet sind.