DE711855C

DE711855C - Waelzverfahren zum Verzahnen scharaeg verzahnter Kegelraeder mit sich schneidenden oder sich kreuzenden Achsen, deren Zahnluecken von einem zum anderen Ende in Hoehe und Breite verjuengt sind, mittels eines sich drehenden Messerkopfes

Info

Publication number: DE711855C
Application number: DEG97686D
Authority: DE
Inventors: Ernest Wildhaber
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1937-04-17
Filing date: 1938-04-15
Publication date: 1941-10-18
Also published as: US2285133A; DE896905C; GB513102A; GB513094A; GB513239A; US2274761A; US2183285A

Description

Wälzverfahren zum Verzahnen schräg verzahnter Kegelräder mit sich schneidenden oder sich kreuzenden Achsen, deren Zahnlücken von einem zum anderen Ende in Höhe und Breite verjüngt sind, mittels eines sich drehenden Messerkopfes Die Erfindung betrifft Wälzverfahren und Werkzeuge zum Verzahnen schräg verzahnter Kegelräder mit sich schneidenden oder sich kreuzenden Achsen, deren Zahnlücken von einem zum anderen Ende in Höhe und Breite verjüngt sind, mittels eines sich drehenden Messerkopfes. Der Begriff Kegelräder soll auch solche in ihrem äußeren Umriß verjüngt geformte Zahnräder umfassen, die äußerlich nur kegelradähnlich sind, ohne im streng wissenschaftlichen Sinne als Kegelräder angesprochen werden zu können.
Gemäß der Erfindung wird ein Messerkopf it Schneidzähnen verwendet, deren Schneidprofil entsprechend der Verjüngung der Zahnlücken in der Höhe verschieden ist, und es wird bei Verwendnug eines derartigen Messerkopfes so verfahren, daß die Wälzbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug zeitlich an die Drehbewegung angepaßt wird.
Auf diese Weise schneidet jeder Schneidzahn des Messerkopfes an einer bestimmten anderen Stelle der Zahnlänge. jeder Schneidzahn ist also einem bestimmten, begrenzten Bereich dieser Zahnlänge zugeordnet. Der Grundgedanke, mehrere hintereinander angeordnete Messer eines Werkzeuges je nur an bestimmten Stellen der Zahnlänge zum Angriff zu bringen, könnte auch mit einem anderen Werkzeug als einem Messerkopf verwirklicht werden.
Eine Voraussetzung für das Verfahren gemäß der Erfindung ist die Schrägverzahnun des zu bearbeitenden Werkstückes. Diese ermöglicht es, daß ein Messer, welches an einem Ende des Zahnes schneidet, infolge der Wälzbewegung zwischen dem Werkstück und Werkzeug frei durch das andere Zahnende hindurchgeht. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann für das Schruppen und für das Schlichten der Zähne angewandt werden. Das Schlichten setzt die Anordnung einer hinreichend großen Anzahl von Messern auf dein Werkzeug voraus, uni Zahnflächen von der erforderlichen Glätte hervorzubringen. Es ist auch möglich, gemäß der Erfindung Zahnräder zu schaben, läppen oder polieren.
Spiralförmig verzahnte Kegelräder mit in Höhe und Breite verjüngt verlaufenden Zahnlücken stellte man bisher in der Weise her, daß das Ritzel oder kleinere Glied des Zahnradpaares an der einen Seite einer je- weils zu bearbeitenden Lücke von einem Messerkopf mit einer bestimmten Achslage und an der anderen Seite von einem Messerkopf mit einer anderen Achslage geschnitten wurde. Die Achsen der beiden Messerköpfe lagen exzentrisch, so daß die Messer beider Köpfe in exzentrisch zueinander verschobenen Kreisen umliefen. Diese exzentrische Anordnung der beiden Messerköpfe bedingte die Verjüngung in der Breite der Zahnlücke. Gemäß der Erfindung wird nun der Fortschritt erzielt, daß spiralförmig verzahnte Kegelräder mit verjüngten Zahnlücken durch einen einzigen Messerkopf bei gleichzeitigem Schneiden beider Seiten einer Zahnlücke hergestellt werden können.
Der Messerkopf ist dabei mit einem Satz von Schneidmessern besetzt, deren Schneidkanten auf einer gemeinsamen Profilumrißlinie liegen. Die Messerkopfachse wird derart geneigt zur Achse des gedachten Planrades eingestellt, daß an der verjüngten Seite der Zahnlücke diejenigen Schneidkantenteile schneiden, die einen kleineren Abstand voneinander aufweisen.
Bei Verwendung eines Werkzeuges mit Schlichtzähnen, wird die Richtung des Werkzeugumlaufes und der Wälzbewegung derart 1 gewählt, daß der Schlichtzahn mit der kleinsten Höhe am großen Ende der Zahnlücke und der Schlichtzahn mit der größten Höhe am kleinen Zahnende der Lücke schneidet.
Während des Messerkopfumlaufes kann die Wälzbewegung zwischen Messerkopf und Werkstück grundsätzlich in jeder Weise erfolgen. welche ein Zustandekommen der erwünschten Zahnform ermöglicht. Vorteilhaft findet bei Verwendung eines Werkzeuges mit Schrupp- und Schlichtzähnen eine derartige Aufteilung der gesamten relativen Wälzbewegung zwisch I en Werkzeug und Werkstück statt, daß diese Wälzbewegung in der einen Richtung erfolgt, wenn die Schruppzähne arbeiten, und in der anderen Richtung, wenn die Schlichtzähne arbeiten.
Zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung, können verschiedenartige Werkzeuge verwendet werden. Wesentlich ist bei all diesen Werkzeugen, daß das Schneidprofil der Schneidmesser entsprechend der Verjüngung der zu schneidenden Zähne in der Hölle verschieden ist. Wenn auf einem Messerkopf sowohl Schrupp- und Schlichtmesser vorgesehen werden, so weist sowohl die Reihe der Schruppmesser als auch die Reihe der Schlichtmesser eine längs des Umfanges veränderliche Hölle auf. Vorzugsweise haben, in Umlaufrichtung gesehen, die Schruppmesser eine allmählich wachsende und die Schlichtmesser eine allmählich abnehmende Höhe. Vorteilhaft kommen Messerköpfe zur Anwendung, deren Schneidmesser, wie an sich bekannt, so auf dem Umfang angeordnet sind, daß zwischen dem ersten und letzten Messer der Reihe eine Lücke verbleibt, die ein Teilungsschalten des Werkstückes ohne Auseinanderbewegung von Werkstück und Werkzeug zuläßt.
Zweckmäßig weisen alle Schneidmesser des Messerkopfes den gleichen Flankenwinkel auf. Die zwischen den einzelnen Messern erforderlichen Unterschiede in der Spitzenweite, die ein Schneiden der Messer an verschiedenen Punkten der Zahnlänge ermög lichen, lassen sich auf verschiedene Weise erreichen. Bei einer Ausführungsform sind die Messer so ausgebildet, daß beide Schneidkanten aller Messer nach Punkten zusammenlaufen, die auf einem senkrecht zur Werkzeugachse stehenden Kreis liegen. Die unterschiedliche Spitzenweite wird durch Unterschiede in der Höhe der verschiedenen Messer erzielt.
Bei in ihrem äußeren Umriß verjüngt geformten Zahnrädern mit längs gekrümmten Zähnen, welche in der Hölle von einem bis zum anderen Ende ebenfalls verjüngt verlaufen, tritt leicht ein Schieftragen ein, d.h. eine Berührung der miteinander zusammenarbeitenden Zahnflächen in einer Linie, die sich diagonal von einem bis zum anderen Ende der Flankenfläche erstreckt. Ein derartiges Schieftragen ist unerwünscht, und es sind schon verschiedene Mittel vorgeschlagen und angewandt worden, um es zu beseitigen und eine Berührung in einer parallel oder ant' O*enäh#ert parallel zur Teillinie verlaufenden Linie zu erzielen. Ein solches bekanntes Verfahren zur Beseitigung des Schieftragens besteht darin, daß dem Werkzeug während der Wälzbewegung eine schraubenförmige Bewegung erteilt wird, indem es während des Umlaufes um seine Achse gleichzeitig einen Vorschub in Achsrichtung. auf das zu bearbeitende Zahnrad zu erhält. Die Hervorbringung einer solchen axialen Bewegung ist allerdings mit einer Verwicklung im Aufbau der Zahnradschneidmaschine verbunden.
Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil uberwunden, indem das Schieftragen ohne eine zusätzliche Maschinenbewegung beseitigt wird. Anstatt nämlich die Messer des Messerkopfes so auszubilden, daß ihre Schneidkanten nach Punkten zusammenlaufen, die in einer zur Achse des Messerkopfes senkrechten Ebene liegen, werden die Messer so gestaltet, daß ihre Schneidkanten nach Punkten auf einer Schraubenlinie um die Messerkopfachse zusammenlaufen. Dabei haben die Messer, wie auch die oben beschriebenen Messer, verschiedene Höhe, so daß gemäß dem grundlegenden Erfindungsgedanken jedem Messer im Hinblick auf das Schneiden ein bestimmtes Stück der Zahnlänge zugeordnet ist. Die Lage der Schnittpunkte der seitlichen Schnittkanten , der Messer auf einer Schraubenlinie hat zur Folge, daß beim Umlauf des Messerkopfes im Eingriff mit dem Werkstück aufeinanderfolgende Messer gewissermaßen eine axiale Verschiebung auf das Werkstück zu bekommen mit der gleichen Wirkung, als wenn ein Messerkopf bei gewöhnlicher Ausführungsform, also, mit Lage der Schneidkantenschnittpunkte auf einem Kreis, während seiner Umlaufbewegung axial verschoben würde. Die Höhe der aufeinanderfolgenden Zähne ist verschieden, und zwar derart, daß die Kopfschneidkanten auf einer Schraubenlinie liegen, und zwar einer solchen, die zu der Schraubenlinie der Konvergenzpunkte der seitlichen Schneidkanten geneigt ist.
Die Messer des Messerkopfes können statt auf einem Kreise auch auf einer Spirale angeordnet sein, so daß also die einzelnen Messer verschiedene Abstände von der Messerkopfachse haben. Die Messer können dabei mit Freilegung einer Lücke für das Teilungsschalten auf dem Umfang angeordnet sein. Die Schneidkanten der einzelnen Messer können zu einer ebenen Spirale oder, um das Schieftragen zu vermeiden, zu einer dreidimensionalen Spirale zusammenlaufen.
Messerköpfe mit spiralförmig angeordneten Messern werden vorzugsweise mit mehreren Messerreihen gebaut, so daß gleichzeitig mehrere Zahnlücken des zu bearbeitenden Zahnradwerkstückes geschnitten werden können. Um bei einem gleichzeitigen Schruppen mehrerer Zahnlücken eine genaue Verjüngung in der Weite zu erzielen, werden die verschiedenen Messerreihen des Messerkopfes nach Leitlinien angeordnet, die geneigt zueinander liegen.
Das Schneidwerkzeug kann, so, ausgebildet sein, daß eine Messerreihe spiralförmig und eine andere kreisförmig angeordnet ist. Die kreisförmig angeordnete Messerreihe kann sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite liegen.
Vorteilhaft werden die entsprechenden Messer verschiedener Reihen mit verschiedener Höhe ausgeführt. Dann kann das ganze Werkzeug so angewandt werden, daß die verschiedenen Reihen nacheinander immer tiefer in eine Zahnlücke des zu bearbeitenden Werkstückes hineinschneiden, bis die volle Lückentiefe erreicht ist. Das Werkstück wird in diesem Falle bei jeder Schaltung um einen Zahn fortgeschaltet. Bei der Ausbildung entsprechender Messer verschiedener Reihen mit wachsender Höhe ist es möglich, die gesamte Schrupparbeit gleichmäßig auf die verschiedenen, Messerreihen zu verteilen.
Bei Aufbau des Messerkopfes mit spiralförmig und kreisförmig angeordneten Messerreihen wird zweckmäßig die kreisförmige Messerreihe so gelegt, daß sie den ersten Schnitt im Werkstück ausführt. Die spiralförmige Messerreihe dient dann zur Vertiefung und zur Ausführung des Endschnittes.
Die kreisförmige Messerreihe kann. gesondert, und zwar mit einer von der Geschwindigkeit der spiralförmigen Messerreihe abweichenden Geschwindigkeit angetrieben werden. Vorzugsweise macht die spiralförmige Messerreihe während des Schneidens einer Zahnlücke lediglich eine Umdrehung, während die kreisförmige Messerreihe mehrere machen kann. Das Teilungsschalten wird in diesem Falle dadurch ermöglicht, daß die Wälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück bis zu einem Punkte fortgesetzt wird, wo das Werkzeug vom Werkstück freikommt. Es kann auch daran gedacht werden, das Teilungsschalten des Werkstückes mit einer geringen Auseinanderbewegung von Werkzeug und Werkstück zu ermöglichen.
Bisher war es üblich, zum Schneiden von Zahnlücken, die sich von einem bis zum anderen Ende verjüngen, zwei exzentrisch angeordnete Messerköpfe zu verwenden. Gegenüber einer solchen. Ausführungsform stellen die vorbeschriebenen Messerköpfe gemäß der Erfindung eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau des Werkzeuges und der Maschine dar.
Die Schneidkanten der bei äni, Werkzeug gemäß der Erfndung verwendeten Messer können geradlinig oder auch gekrümmt sein. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen hervor.
In den Zeichnungen zeigt die Fig. i in schematischer Ansicht ein Planrad im Bruchstück und veranschaulicht die Bedingungen, die erfüllt werden müssen, um zwei Seiten einer Zahnlücke eines längs gekrümmten. Zahnes eines Rades oder Ritzels gleichzeitig mit genauer Zahnverjüngung zu schneiden.
Fig. 2 stellt einen Schnitt durch ein Bruchstück eines Messerkopfes in Arbeitsstellung in bezug zu einem Kegelrad dar und veranschaulicht des weiteren die Grundgedanken, auf denen die vorliegende Erfindung beruht.
Die Fig. 3 und 4 zeigen. bruchstückartige Abwicklungen eines Kegel- oder Hyperboloidrades mit Spiralzähnen und veranschaulichen zwei verschiedene Arten der zeitlichen Zuordnung der Drehbewegung des Schneidwerkzeuges zu der Wälzbewegung während der Erzeugung einer Zahnlücke eines derartigen Zahnrades nach dem Verfahren gemäß der Erfindung.
Die Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Bruchstückes und veranschaulicht mehr oder weniger schematisch eine Bauart des Messerkopfes gemäß der Erfindung. Im Schnitt ist dasjenige Messer des Werkzeuges dargestellt, welches bestimmt ist, am großen Ende der Zahnlücke eines Kegel- oder Hyperboloidrades zu schneiden.
Die Fig. 6 und 7 sind Ansichten derjenigen Messer des Schneidwerkzeuges, die in der Mitte bzw. am kleinen Ende der Zahnlücke schneiden.
Die Fig. 8 und 9 stellen eine schaubildliche Ansicht eines Bruchstückes eines Zahnrades mit längs gekrümmtem Zahn sowie einen längs der Zahnlücke ausgeführten Schnitt dar. Sie veranschaulichen, inwiefern das Messer des Schneidwerkzeuges, welches am kleinen Zahnende schneidet, frei durch das große Ende der Zahnlücke hindurchgeht und die fertig geschnittene Form der Zahnlücke an diesem großen Ende nicht beeinflußt.
, Die Fig.Io und i i sind Ansichten entsprechend denen der Fig. 8 und g. Sie zeigen die Stellung des Zahnrades an einem weiteren Punkt der Wälzbewegung und veranschaulichen, wie das am großen Ende der Zahnlücke schneidende Messer -des Werkzeuges frei durch das kleine Ende der Zahnlücke hindurchgeht und die fertig geschnittene Gestalt der Zahnlücke am kleinen Ende nicht beeinflußt.
Die Fig. 1-2 und 13 sind Draufsicht und Abwicklung einer Ausführungsform des Messerkopfes gemäß der Erfindung. Die Fig. 14 stellt einen Schnitt nach der Linie 14-14 in der Fig. 13 dar.
Die Fig. 15 stellt die Abwicklung eines Messerkopfes dar, der entgegengesetzt zur Drehrichtung des Messerkopfes nach den Fig. 12 und 13 umläuft.
Die Fig. 16 veranschaulicht schematisch im Bruchstück eine weitere Ausführungsform des Werkzeuges gemäß der Erfindung.
Diese Ausführungsform schneidet sowohl während des Vorwärts- als auch während des Rückwärtswälzens.
Die Fig. 17 veranschaulicht wieder eine andere Ausführungsform des Werkzeuges gemäß der Erfindung.
Die Fig. 189 zeigt schematisch die Stellung eines Werkzeuges entsprechend demjenigen nach Fig. 17 in bezug zu dem zu schneidenden Zahnrad. Sie macht verständlich, wie ein derartiges Werkzeug zum Schneiden von Zahnrädern verwendet werden kann, ohne daß ein Schieftragen entsteht.
Fig. I9 ist eine Ansicht entsprechend derjenigen der Fig. 18 und zeigt die Verhältnisse für den Fall, wo das Werkzeug in entgegengesetzter Richtung umläuft.
Die Fig. 20 stellt im Bruchstück einen Axialschnitt durch ein Schneidwerkzeug dar. Dieser Schnitt ist in einer zu einer Seite der herzustellenden Zahnlücke senkrechten Ebene ausgeführt und macht weitere Erfindungsgedanken verständlich.
Die Fig. 21 stellt eine Abwicklung eines Werkzeuges dar, wie es bei der in der Fig. 18 veranschaulichten Anordnung benutzt werden kann.
Fig. 22 zeigt schematisch eine Ansicht von vier in bestimmtem Abstand angeordneten Messern des Schneidwerkzeuges nach der Fig. 21. Es läßt die Beziehungen zwischen diesen Messern erkennen. Die Messer befinden sich auf dem Werkzeug nach der Fig. 21 an den durch die Linien AA, BB, CC und DD bezeichneten Stellen.
Die Fig 23 zeigt in Abwicklung ein Schneidwerkzeug, wie es zur Ausübung des in der Fig. I9 veranschaulichten Verfahrens Verwendung finden kann.
Die Fig. 24 zeigt drei Schneidmesser dieses Werkzeuges und läßt die Beziehung zwischen diesen Messern erkennen. Diese Messer befinden sich auf dem in der Fig. 23 dargestellten Werkzeug an den durch die Linien EE, FF und GG bezeichneten Stellen.
Die Fi '-. 25 ist eine Abwicklung eines Werkzeuges zum Schneiden von Zahnrädern nach der schematisch in der Fig. ig veranschaülichten Methode, wobei jedoch das Werkzeug in einer Drehrichtung umläuft, idie el entgegengesetzt zu derjenigen nach der Fig. ig ist. Es wird daher in diesem Fall entgegengesetzt zur Richtung der Wälzbewegung geschnitten.
Die Fig. 2,6 zeigt schematisch drei Messer dieses Schneidwerkzeuges und veranschaulicht die Beziehung zwischen diesen Messern. Die dargestellten Messer sitzen auf dem Werkzeug nach der Fig. 25 an den durch die Linien HH, II und JJ bezeichneten Stellen.
Die Fig. 27 und 28 stellen im Bruchstück einen Schnitt und eine Draufsicht eines lückenförmigen Werkzeuges dar. Dieses dient zum Schneiden von Kegel- und Hyperboloidritzeln mit Spiralzähnen. Die Figuren lassen auch die Anwendung dieses Werkzeuges erkennen.
Die Fig. 29 und 3o entsprechen in den Ansichten den Fig. 27 und 28. Sie veranschaulichen ein anderes Verfahren zum Schneiden von Ritzeln mit einem lückenförmig ausgebildeten Werkzeug gemäß der Erfindung.
Die Fig. 31 zeigt in schematischer Ansicht die Gestalt verschiedener Messer eines lückenförmig ausgebildeten Schneidwerkzeuges gemäß der Erfindung.
Die Fig. 3:2 zeigt in einer entsprechenden Ansicht verschiedene Messer einer anderen Ausführungsform des Schneidwerkzeuges.
Die Fig. 33 und 34 sind eine Abwicklung, Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein lückenförmig ausgebildetes Werkzeug gemäß der Erfindung.
Die Fig. 35 zeigt eine Abwicklung in Seitenansicht und die Fig. 36 einen Schnitt durch die Abwicklung eines Schabewerkzeuges, welches dem in den Fig.33.und 34 gezeigten Schneidwerkzeug entspricht und gemäß der Erfindung gestaltetist.
Die Fig. 37, 38 und 39 sind Schnitte durch das Werkzeug nach den Fig. 35 und 36, und zwar nach den Linien KK, LL und MM.
Fig. 40 zeigt in Draufsicht und die Fig. 41 in bruchstückartigem Schnitt ein Schruppwerkzeug zum Schruppen von Zahnrädern gemäß, der Erfindung.
Fig. 42 zeigt in Draufsicht eine andere Ausführungsform eines Schruppwerkzeuges und veranschaulicht die räumlichen Beziehungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück während des Schneidens.
Die Fig. 43 ist eine bruchstückartige Schnittansicht eines Werkstückes und Werkzeuges und macht im weiteren die Beziehungen zwischen beiden klar.
Fig. 44 zeigt in Draufsicht und die Fig. 45 im Querschnitt die Vereinigung eines Messerkopfes mit spiralförmiger Anordnung der Messer mit einem gewöhnlichen Messerkopf mit kreisförmig angeordneten Messern zum Schruppen eines Ritzels oder Rades, Die Fig. 46 veranschaulicht in, Bruchstückansicht die Arbeitsweise des in den Fig. 44 und 45 dargestellten Schneidwerkzeuges.
Fig. 47 zeigt in Draufsicht eine abweichende-Form der Vereinigung eines gewöhnlichen Messerkopfes mit einem Messerkopfe mit spiralförmiger Anordnung der Messer, und die Fig. 48 bis 5o zeigen verschiedene Profilformen von Messern, die bei den Schneidwerkzeugen gemäß der Erfindung zur Verwendung kommen können.
Die Erfindung erweist sich als besonders geeignet für die gleichzeitige Herstellung von zwei oder mehr Zahnseiten eines Rades oder Ritzels. Es werden daher zunächst die Beziehungen oder Bedingungen abgeleitet, die für das gleichzeitige Schneiden zweier Seiten eines Ritzels oder Rades mit genauer Zahnverjüngung erfüllt sein müssen.
In der Fig. i ist ein Kronrad 5o gezeigt und in der Fig. 2 ist ein Messerkopfschneidwerkzeug 51 im Eingriff mit einem Zahnradwerkstück 52 dargestellt, welches passend zu einem solchen Kronrad hergestellt werden soll. Der arbeitende Messerkopf soll zwei Seiten des Kronrades darstellen und gleichzeitig zwei Zahnflächen auf dem Rade 52 erzeugen, die zu den Zahnflächen des Kronrades 50 passend sind.
Damit ein Schneidwerkzeug 5 1 gleichzeitig zwei Zahnseiten des Kronrades von natürlicher Zahnverjüngung darstellen kann, müssen die beiden Zahnseiten 53 und 5,4 des Kronrades den gleichen Spiralwinkel an der Teilfläche des Kronrades aufweisen, d. h. die Zahnseiten müssen zu den Radien 55 und 56, welche von der Spitze 57 des Kronrades zu mittleren Punkten 59 und 6o in gleichen Ab- ständen von der Spitze 57 gezogen sind, geneigt sein. Mit anderen Worten: Die beiden Teillinienelemente der Zahnflächen 53 und 54 müssen durch einfaches Drehen eines mittleren Teillinienelementes 61 zuerst in der einen Richtung und dann in der anderen Richtung, und zwar um die Achse des Kronrades, er-' halten werden.
Wenn das Zahnrad, welches mit dem Rade 52 zusammenarbeiten soll, passend zu einem Kronrade erzeugt wird, das die oben angegebenen Erfordernisse erfüllt, und welches zum Kronrade 5o komplementär ist, so arbeiten das Rad 52- und das zugehörige Rad korrekt zusammen.
In gleicher Weise wie die Teillinienelemente der Zahnflächen 53 und 54 können auch die Senkrechten 63 und 64 zu den Teillinienelementen durch Drehen der Senkrechten 65 zum mittleren Punkt 66 des Teillinienelementes 61 um die Kronradachse 62 erhalten werden. Es ist daher einleuchtend, daß alle drei Senkrechten 63, 64 und 65 den gleichen Ab- stand von der Kronradachse 62 haben und ebenfalls von der Kronradspitze 57 und daß sie Tangenten an einem zur Kronradspitze konzentrischen Kreis 68 bilden.
Die Senkrechten 63 und 6-t schneiden sich in einem Punkte 69, der auf einer von der Kronradspitze 57 senkrecht zu der projizierten mittleren Senkrechten 65 gezogenen Linie 70 liegt.
A sei der mittlere Kegelabstand, d. h. der Abstand 57-66; r sei der mittlere Werkzeugradius, der im wesentlichen gleich dem Abstand 66-72 ist, wobei 72 der Schnittpunkt der Werkzeugachse 73 mit der Teilebene 74 (Fig. 2) des Kronrades ist. Diese Teilebene ist natürlich senkrecht zu der Achse 62 des Kronrades. 7p bezeichne den Spiralwinkel der Zahnflächen des Kronrades im mittleren Punkt 66 und (I) bezeichne den Flankenwinkel der Zahnflächen des Kronrades, d. h. die Neigung der Senkrechten 63 und 64 in der Lücke in bezug zu der Teilfläche des Kronrades.
Damit das Messerkopfschneidwerkzeug 51 gleichzeitig zwei Zahnflächen 53 und 54 des Kronrades verkörpern kann, ist es notwendig, daß die Werkzeugachse 73 zur Teilfläche 74 des Kronrades so geneigt ist, daß sie durch die Zahnsenkrechte 64 wie auch durch die Zahnsenkrechte 63 hindurchgeht. Die Werkzeugachse 73 schneidet die Zahnsenkrechte 64 in einem Punkt 76 und die Zahnsenkrechte 63 in einem Punkte 77.
Im weiteren wird die Neigung i der Werkzeugachse 73 in bezug zur Kronradachse 62 bestimmt.
Der senkrechte in Richtung der Kronradachse 62 gemessene Abstand der Punkte 76 und 77 voneinander beträgt 27'. tang (A Der waagerechte Abstand, d.h. der projizierte Abstand 76-77 in der Fig. i, ist angenähert gleich: Bei spiralverzahnten Kegelrädern nach dein Gleason-System ist die Fußhöhe eines 45°-Rades oder die mittlere Fußhöhe und der Fußhöhenwinkel d, errechnet sich aus der Formel Die Formel (i) ist ganz allgemein für Messerkopfschneidwerkzeuge des gewöhnlichen Typs wie auch für Messerkopfschneidwerkzeuge des Einumlauftyps anwendbar. Der Messerkopf wird in bezug zu dem zu schneidenden Zahnrade 52, dessen Achse 84 ist, zweckmäßig so angeordnet, daß die Linie 75, welche die Konvergenzpunkte der seitlichen Schneidkanten enthält, zur Teilebene 74 des Kronrades um einen Winkel i geneigt ist (Fig 2). Wenn jedoch der gewöhnliche Messerkopf 51 so eingestellt ist, daß er mit der Teilebene 74 des Kronrades den besagten Winkel i einschließt, so schneidet er nicht den gewünschten Fußhöhenwinkel auf dein Zahnrade 52, sondern er muß einen Zahnfußboden entlang der gestrichelten Linie ' So schneiden, welche zur Teilebene 74 um den Winkel i geneigt ist. Diese Anordnung führt nun zu einer übertriebenen Zahnhöhe am großen Zahnende und einer unternormalen Zahnhöhe am kleinen Ende des Zahnes.
Dieser unerwünschte Zustand wird auf Grund der vorliegenden Erfindung für die erwünschten normalen Zahnproportionen beseitigt. Die gewünschte Fußlinie 92, welche zur Teilebene 74 um den normalen Fußhöhenwinkel d" geneigt ist, kann mit einem Umlaufschneidwerkzeug gemäß der Erfindung erhalten werden, bei dein jede einzelne Schlichtkante so angeordnet ist, daß sie nur einen Teil der Zahnlücke des Werkstückes schneidet.
Eine Schneidkante schneide-, den Fußteil der Zahnlücke lediglich am kleinen Ende. Eine andere Schneidkante. die um eine Viertehimdrehung von der erstgenannten Schneidkante entfernt sein kann, s,2hliei(let den Fußteil lediglich in der Mitte. Wieder ein anderes Messer schneidet den Fußteil des Werkstückes lediglich am großen Ende des Zahnes. Aus diesem Grunde sind die Messer oder schneidenden Zähne des Werkzeuges mit verschiedenen Höhen ausgeführt, so daß die gewünschte Fußlinie 82 entlang der ganzen Zahnlänge geschnitten wird. Ein Schneidmesser auf dem Werkzeug ist gerade hoch genug ausgeführt, um die gewünschte Tiefe am kleinen Zahnende zu schneiden. Die Höhe des mittleren schneidenden Messers ist an die Höhe der Zahnflüche in der Mitte der Zahnlänge angepaßt, und das am großen Ende des Zahnes den Fußteil schneidende Messer ist gerade hoch genug, um die gewünschte Tiefe an diesem Punkte zu schneiden. Die Höhen der Zwischenmesser ändern sich selbstverständlich stufenweise.
Die einander gegenüberliegenden seitlichen Schneidkanten des Werkzeuges sind vorzugsweise geradlinig ausgebildet und mit einem positiven Flankenwinkel, so daß die gegenüberliegenden Schneidkanten sich bei Verlängerung in einem Punkte schneiden und ein umgekehrtes V bilden. Diese V-Form 83 ist für alle Schlichtmesser konstant, d. h. für alle diejenigen Messer des Werkzeuges, 'die mit den Zahnflächen in Berührung sind und den Schlichtschnitt ausführen. In dieser Beziehung werden die Messer eines Schneidwerkzeuges gemäß der Erfindung genau so ausgeführt wie die Messer bei einem üblichen Messerkopfschneidwerkzeug. Jedoch sind bei dem neuen Schneidwerkzeug verschiedene Messer mit verschiedenen Höhen ausgebildet, so daß sie größere oder kleinere Teile des umgekehrten V einnehmen und so daß die seitlichen Schneidkanten wie auch die Schneidkanten am Kopfe der Messer sich in der Länge für die an verschiedenen Punkten des Werkzeugumfanges angeordneten Messer ändern. Mit anderen Worten: Die gesamte schneidende Umrißlinie oder das durch die Kopf- und die einander gegenüberliegenden seitlichen Schneidkanten bei den verschiedenen Messern des Werkzeuges gebildete Profil ändert sich entlang des Schlichtteiles des Werkzeuges.
Beim Schneiden des Zahnrades 52 wird gemäß der Erfindung vorzugsweise das Schneidwerkzeug 5 1 des Einumlauftyps verwandt, bei dem die Messer lediglich auf einem Teil entlang des Umfanges angeordnet sind und bei dem zwischen dem ersten und letzten Messer ein Zwischenraum vorgesehen ist, der das Teilungsschalten des Werkstückes ermöglicht, wenn er am Werkstück ist, ohne daß eine relative Rückzugbewegung des Werkzeuges vom Werkstück nötig ist. Die Messer ändern sich, wie beschrieben, in der Höhe. Das Werkzeug läuft um seine Achse 73 in Eingriff mit dem Werkstück um, während zwischen Werkzeug und Werkstück eine relative Wälzbewegung hervorgebracht wird, als ob das zu schneidende Zahnrad im Eingriff mit dem durch das Werkzeug dargestellten Kronrad rollen würde.
Es ist nicht erforderlich, daß das Zahnrad passend zu einem wirklichen Kronrad erzeugt wird, sondern es kann auch zu einem nominellen Kronrad passend erzeugt werden, wie es beim Schneiden der Zahnräder nach der gebräuchlichen Praxis üblich ist. In der Regel ist das letztgenannte Herstellungsverfahren vorzuziehen, insofern, als auf diese Weise eine gewisse Profilunstimmigkeit am Zahn hervorgebracht wird. Um in dieser Art das Zahnrad herzustellen, kann die Werkzeugachse so eingestellt werden, daß sie parallel zur Achse der Wiege oder Schwinge der Zahnradherstellungsmaschine verläuft. Diese letztgenannte Achse stellt die Achse des nominellen Kronrades dar.
Die vorliegende Erfindung kann auch beim Wälzen eines Gliedes eines Zahnradpaares angewandt werden, wo das andere Glied nicht gewälzt, d. h. formgeschnitten wird. Die Formel (i) ist auch auf solche Zahnradpaare anwendbar und desgleichen für Zahnradpaare, bei denen die beiden Glieder ungleiche Fußhöhen haben. Bei der Herstellung eines Zahnrades, welches mit einem zugehörigen, nicht gewälzten, vorn geschnittenen Rade zusammenarbeiten soll, kann die übliche Praxis soweit sie das Wälzen betrifft, befolgt werden.
Wenn beide Glieder eines Zahnradpaares mit einem Einumlaufschneidwerkzeug der beschriebenen Art gewälzt werden sollen, dann wird die Werkzeugachse zweckmäßig in bezug zum Zahnradwerkstück so eingestellt, als ob sie einen Fußwinkel Ir' = y, - (i - d«) schneiden sollte, wobei y., den erwünschten Fußwinkel bezeichnet.
Allgemein muß die Summe der Fußwinkel γr' der beiden Glieder kleiner als die Summe der Fußwinkel γr sein, und zwar um einen Betrag 2 (1-d"), und die Differenz der Fußwinkel (7, - γr') kann gleichmäßig oder ungleichmäßig, je nach Wünsch, aufgeteilt werden, Wenn ein Rad, -und zwar gewöhnlich das größere Glied des Paares nach der üblichen Spreizmessermethode (spread-blade method) hergestellt wird, d. h. so, daß zwei Zahnseiten gleichzeitig geschnitten werden, und zwar mit einem üblichen'j Messerkopfschneidwerkzeug bekannter Bauart, wie es bei der Herstellung von Formaträdern (formate), d. h. von nicht gewälzten Rädern, bevorzugt wird, dann wird das gewälzte Ritzel oder kleinere Glied des Paares nach dem Verfahren gemäß der Erfindun - geschnitten, und zwar so, als ob sein Fußwinkel y,' = y, - 2 (i - da betrüge.
Da jedes Schlichtmesser eines Schneidwerkzeuges nach der Erfindung an einem bestimmten Punkt der Zahnlänge schneidet, so muß die Drehung des Werkzeuges zeitlich der Wälzbewegung angepaßt werden. Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen schematisch zwei Methoden der zeitlichen Anpassung der Drehbewegung des Werkzeuges an die Wälzbewegung. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß die Achse jedes Werkzeuges parallel zu der Achse des Kronrades, zu welchem das zu schneidende Rad passend erzeugt werden soll, angeordnet ist, wie es der Fall ist, wenn das Rad passend zu einem nominellen Kronrad gewälzt wird.
In der Fig. 3 ist die Werkzeugachse mit 9o und die Kronradachse oder -spitze mit 9I bezeichnet. Ein Teil des Kronrades ist bruchstückartig bei 92 gezeigt. Während der Wälzbewegung wird das Werkzeug um seine Achse 9o gedreht, und das Werkstück läuft um seine Achse uni, die in der Fig. 3 als projizierte Linie 93 dargestellt ist. Gleichzeitig wird die Werkzeugachse in bezug zum 9 1 Werkstück um die Spitze oder Achse 9I des Kronrades von der Stellung 9o' bis zur Stellung 9o" bewegt. Das Werkzeug läuft in Richtung des Pfeiles 94 uni, und das Werkstück wird um seine Achse 93 in direkter Proportion zu der Bewegung des Werkzeuges uni die Kronradachse 9I gedreht. Vorzugsweise ist auch die Wälzbewegung direkt proportional zur Drehung 94 des Werkzeuges um seine Achse, als ob ein Kreis 95, der um die Achse 9o des Werkzeuges gezeichnet ist, auf einem zur Kronradspitze 9I konzentrischen Kreise 96 rollen würde.
Bei der in der Fig. 4 veranschaulichten Ausführungsform läuft das Werkzeug um seine Achse Ioo in Richtung des Pfeiles Io4 11111, -wobei es um die Achse IoI des Kronrades von der Stellung Ioo' bis zur Stellung Ioo" geschwenkt wird. Die Bewegung des Werkzeuges erfolgt so, als ob ein um die Achse Ioo des Werkzeuges beschriebener Kreis Io5 innen auf einem zur Kronradspitze IoI konzentrischen Kreis Io6 rollen würde.
Die gemäß den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen benutzten Werkzeuge schneiden Zahnlücken mit der gewünschten Verjüngung in der Tiefe von einem Ende bis zum anderen, wenn die Höhen der .Messer des Werkzeuges in gleichförmigem Verhältnis veränderlich sind. Mit anderen Worten: Die Schneidkanten am Kopfe eines Messerkopfschneidwerkzeuges zur Ausführung der vorliegenden Erfindung können so 1. 2n angeordnet sein, daß sie auf einer Schraubenlinie "von konstanter Steigung (lead) liegen, deren Achse mit der Werkzeugachse zusammenfällt. Im folgenden soll die Steigung der besagten Schraubenlinie ermittelt werden. Mit Bezugnahme auf die Fig. 3 wird in, als das Verhältnis der Kreise 96, 95 bezeichnet, d. h. als das Verhältnis der Werkzeugdrehung zur Drehung um die Kronradspitze 9I.
I o8 und 99 bezeichnen die mittleren Kreise der Werkzeugmesser, wenn die Werkzeugachse sich in den Stellungen 9o' und 9o" befindet, und i Io bezeichnet den mittleren Kreis der .,Messer, wenn die Werkzeugachse in der mittleren Stellung 9o liegt. i i i ist ein Punkt auf dein Teillinienelement iIo in der Mitte der Verzahnungsstirnfläche des Rades.
ds sei ein sehr kleiner Abstand -, der entlang des Teillinienelementes i i o vom Punkt i I I bis zu einem Punkt i 13 gemessen ist. i 14 ist ein Punkt auf der projizierten Radachse 93, der im gleichen Abstand von der Kronradspitze 93 liegt wie der Punkt 113.
Aus der Fig. 2 geht hervor, daß, j.--- -weiter ein Punkt auf der Fußfläche 82 von der Spitze ,97 entfernt ist, um so flacher das Werkzeug neigen muß, weil die Linie 82 von der Linie 75 um so weiter entfernt ist. Dementsprechend muß das Werkzeug am Punkt i 14 (Fig. 3) flacher schneiden als am Punkt i i i. und zwar um einen Betrag (111 - 114) - tang (i-§a) = ds - cos y - tang (i Die Bewegung des Schneidwerkzeuges kann als eine Bewegung des ganzen Körpers um die Spitze 9I in Verbindung mit einer Drehbewegung um die Werkzeugmitte 9o angesehen werden. Die Bewegung als ganzer Körper erfolgt über einen Winkel 113-93- 114 und ist so angenommen, daß sie den Punkt 1 13 in die Stellung 114 bringt. Dieser Winkel ist gemessen in Bogenmaß oder radians. D,*e Umlaufbewegung des Werkzeuges um seine Achse ist Punkt 1 13 auf der Kopffläche des Schneid-,verkzeuges befindet sich unterlialb der Höhe des Werkzeugkopfes am Punkt i i i uni ein .Nlaß, welches in Achsrichtung des Werkzeuges gemessen beträgt. wobei L, die gesuchte Steigung der Köpfe der Werk- zeugmesser bezeichnet. Die Bewegung des Werkzeuges um die Kronradachse oder -spitze hat keinen Einfluß auf die Tiefe der Zahnlücken, dagegen trifft dieses für die Drehung um die Werkzeugachse 9o zu, nämlich mit dem Betrag Auf diese Weise ergibt sich die Gleichung und weiterhin wobei die Tangente des Steigungswinkels ist.
Die Formel (2) ist auch auf das Beispiel nach der Fig. 4 anzuwenden, wenn das Verhältnis in, als negative Größe eingeführt wird. Dadurch wird die sich ergebende Steigung negativ und stellt eine Steigung in der umgekehrten Richtung dar.
Die Formel (2) gibt auch den Steigungswinkel der Kopffläche des Werkzeuges im mittleren Punkt i i i an, selbst wenn das Verhältnis zwischen der Werkzeugumdrehung und der Wälzbewegung nicht konstant ist, wenn also z. B. das Wälzen in der Nähe des Endes beschleunigt oder verzögert wird, während das Werkzeug gleichförmig umläuft.
Die Gestalt der Oberfläche, in der die Köpfe des Werkzeuges zu liegen haben, kann auch auf experimentellem Wege bestimmt werden, dadurch, daß man einen umlaufenden verjüngten Fräser, der den Fußkegel des zu schneidenden Rades darstellt, an Stelle des Zahnradwerkstückes setzt, und daß man die genaue Kopffläche auf einem weichen Werkzeugrohkörper ausfräst, der um seine Achse umläuft, während er mit dem besagten Fräser rollt, als ob er mit dem Werkstück in Eingriff wälzen würde.
Die Formel (-» kann in ihrer Fassung noch etwas allgemeiner gemacht werden, dadurch, daß man (y. ' - y,) an die Stelle von (i - ö,) setzt, so daß sich ergibt: Die Fig. 5 zeigt im Bruchstück einen Axialschnitt eines Einumlaufschneidwerkzeuges, der nach den in der Fig. 3 veranschaulichten Grundsätzen gebaut ist. Zur Veranschaulichung ist der schneidende Teil des Werkzeuges hier so dargestellt, als wäre er ein voller Körper mit den gegenüberliegenden Seitenflächen I 15 und i 16 und der Kopffläche 1 17. In Wirklichkeit besteht natürlich der schneidende Teil des Werkzeuges aus einer Anzahl von Schneidmessern, wie es in der Fig. 12 dargestellt ist, die sich über einen Teil des Werkzeugumfanges in ihrer Anordnung erstrecken. Diese Messer sind an ihrer Kopffläche und an ihren Seitenflächen hinterarbeitet, um Kopf- und Seitenschneiden zu bilden. Die Flächen i i D', i i6 und 117 enthalten die Seiten- bzw. die Kopfschneidkanten der verschiedenen Messer des Werkzeuges. Die Messer des Werkzeuges haben, wie im obigen beschrieben wurde, verschiedene Höhe, und die Fläche 117, welche die Kopfschneiden der Messer enthält, ist eine zur Werkzeugachse iI9 konaxiale Schraubenfläche.
In dem Axialschnitt der Fig. 5 ist die Form des Schneidmessers 124, das dazu bestimmt ist, am großen Ende der Zahnlücken des Zahnrades zu arbeiten, dargestellt. Die Fig. 6 zeigt die Form des Messers 125, welches in der Mitte der Zahnfläche arbeitet, und die Fig. 7 die Form des Messers 126, welches am kleinen Ende der Zahnlücke arbeitet. Es ist zu bemerken, daß alle Messer geradlinige Schneidkanten haben und daß diese seitlichen Schneidkanten auf Kegelflächen 128 bzw. I29 liegen, die konaxial zur Werkzeugachse iig sind. Es ist weiterhin zu bemerken, daß die Seiten der Messer 124, 25 und 126 auf Punkte 130, 131 und 132 zu konvergieren, welche alle in einer Ebene 134 liegen, die senkrecht zur Werkzeugachse iig steht.-Die Messer 124, 125 und 126 unterscheiden sich voneinander um den Betrag, welchen sie von dem umgekehrten V, welches durch die einander gegenüberliegenden Seiten gebildet wird, einnehmen. So nimmt das Messer 125 mehr ein von dem umgekehrten V als das Messer 124, und in der gleichen Weise bedeckt das Messer 1--6 wieder einen größeren Teil des umgekehrten V als das Messer 12,5-Auf diese Art sind die Längen der wirksamen Seiten und Kopfschneiden der verschiedenen Messer verschieden. Daher schneidet das Meser 1:26 eine engere Lücke als das Messer 125, wenn das Werkzeug in Eingriff mit dem Werkstück eingestellt ist und umläuft. In gleicher Weise schneidet wiederum das Messer 125 eine engere Lücke als das Messer 1234.
Die zwischen den Messern 124 und 1:25 stehenden Messer und ebenfalls die zwischen den Messern 125 und 126 stehenden ändern sich gleichförmig von einem bis zum anderen in der Höhe.
Auf diese. Weise liegen die Köpfe der Schneidkanten der Messer in der Schraubenfläche 117- Die Grundsätze, nach denen Werkzeuge der vorliegenden Erfindung arbeiten, sind im weiteren in den Fig. 8 bis i i veranschaulicht. In diesen Figuren bezeichnet 170 ein zu .schneidendes Kegelradwerkstück. 171 ist die Kegelspitze dieses Werkstückes und 172 dessen Achse. Eine Zahnlücke ist auf dein Werkstück dargestellt. Diese Zahnlücke ist längs gekrümmt und in bezug zu einem Kegelelement des Werkstückes geneigt.
Wie zuvor beschrieben, wird das Schneiden durch Drehung eines Schneidwerkzeuges in Eingriff mit einem Zahnradwerkstück bewirkt, während gleichzeitig zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eine relative Wälzbewegung hervorgebracht wird. Die Fig. 8 veranschaulicht den Punkt im Wälzen, bei dem der Schnitt am kleinen Ende der Zahnlücke des Werkstückes stattfindet.
174 ist der Fußkreis des Zahnrades am großen Ende der Zahnlücke und 175 der Fußkreis des Zahnrades am kleinen Ende der Zahnlücke. 176 ist ein Punkt in der Mitte des kleinen Endes der Zahnlücke.
Die Ebene, welche die Punkte 171, 177 und 178 enthält, ist eine Axialebene des Zahnrades. Sie läuft durch den Punkt 176 und die Achse 172 des Zahnrades hindurch, wenn das Rad sich in derjenigen Stellung des Wälzens befindet, wo das kleine Ende der Zahnlücke geschnitten wird. 176 bis 179 ist ein Fußlinienelement des Zahnrades, welches in dieser axialen Ebene liegt.
I8o bezeichnet eine Seitenschneide des Messers des Werkzeuges, welche geeignet ist, am kleinen Ende des Radzahnes zu schneiden. 181 ist der Punkt dieser Schneide, der in der Fußfläche des Rades am kleinen Ende der Zahnlücke schneidet. Der Punkt 181 wandert in einer zur Achse des Werkzeuges senkrechten Ebene, wenn die Schneide sich über die Werkstückfläche von einem Ende des Zahnes bis zum anderen bei der Drehung des Werkzeuges bewegt. Diese Ebene ist mit 1.82 in der Fig. 8 bezeichnet. Der Weg des Punktes I8I der Schneide I8o während der Bewegung über die Zahnfläche hin ist durch die gekrümmte Linie 183, die in der Ebene 182 liegt, gekennzeichnet. Der Punkt 184 ist der Punkt am großen Ende des Zahnes, welcher in dieser Ebene- liegt.
Die Linie 183, welche den Weg des Punktes 181 über die Fläche des Werkstückes hin bezeichnet, erscheint als gerade Linie in der Fig. g. Diese stellt einen Schnitt mit Blickrichtung auf eine Seite der Zahnlücke dar. Hier erscheint der Boden 185 der Zahnlücke , krümmt, da er um den Kegel des Rades "e t' herumgelegt ist. Aus den Fig. 8 und 9 ist im weiteren zu sehen, daß die Schneidkante I8o des Werkzeugges, -welche am kleinen Ende des Werkstückes schneidet, am großen Ende des Werkstückes ohne weiteres frei geht und den Schlichtschnitt am großen En de nicht beeinflußt.
Zwischen der Zeit, während der die Schneidkante I8o ihren Schnitt macht, und der Zeit. zu der die Schneidkante, weiche am großen Ende der Zahnlücke des Zahnrades schneiden soll, bereit ist, ihren Schnitt auszuführen, ist das Zahnrad aus der in der Fig. 8 dargestellten Stellung in diejenige nach der Fig. 10 gewälzt worden.
186 ist der Mittelpunkt der Zahnlücke am großen Ende. Die Ebene, welche die Punkte 171, 187 und 188 enthält, ist eine Axialebene des Werkstückes, welche durch den Punkt 186 hindurchläuft und gleichzeitig durch die Achse 17-2 des Werkstuckes. Die Linie 186 bis 189 ist die Fußlinie des Werkstückes in dieser axialen Ebene. I9o ist eine Seitenschneide des Werkzeugmessers, welche am ,großen Ende der Zahnlücke schneidet, und I9I ist derjenige Punkt auf dieser Seitenschneide, welcher am Boden der Zahnlücke am großen Ende des Zahnrades schneidet. Dieser Punkt bewegt sich in einer zur Werkzeugachse senkrechten Ebene, wenn er über die Fläche des Werkstückes hinweggeht. Die Ebene der Bewegung des Punktes I9I ist mit 192 bezeichnet. Der Punkt I9I selbst wandert auf der gekrümmten Linie 193, die in der Ebene 192 liegt. 194 ist ein Punkt auf der Linie 193 am kleinen Ende der Zahnlücke. 195 ist ein Punkt am Boden dieser Seite des kleinen Endes der Zahnlücke. 196 ist ein Punkt in der Ebene 192 und liegt ebenfalls in der Axialebene des Werkstückes, welche Ebene den Punkt 189 enthält.
Es ist zu erkennen, daß, obwohl der Punkt I9I der Schneidkante des Messers, welches am großen Ende der Zahnlücke schneidet, in einer Ebene 192 umläuft, welche unterhalb der Fußfläche 175 am schmalen Ende der Zahnlücke liegt, und zwar um den Abstand 1899 bis 196 entfernt, keine Störung. in der Tiefe am kleinen Ende der Zahnlücke durch die Schneidkante I9o stattfindet, da die Krümmung des Fußkreises 175 das kleine Ende der Zahnlücke bis zum Punkt 195 herunterholt, welcher unterhalb des Punktes I94 liegt. Dieser Punkt 194 befindet sich auf dein Wege des Punktes igi. Auf diese Weise beeinflußt die Schneidkante igo, welche am großen Ende der Zahnlücke schlichtet, keines- i falls die fertige Form der Zahnlücke am kleinen Ende. D as geht klar aus der Fig. i i hervor, wo der Weg 193 des Punktes ic)i als gerade Linie erscheint und wo der Boden 185 der Zahnlücke gekrümmt erscheint, da er 1 um den Kegel des Werkstückes herunigewickelt ist. Wegen der Änderung in der Stellung des Werkstückes infolge des Wälzens zwischen der Schneidarbeit der verschiedenen Messer des Werkzeuges können Messer verschiedener Höhe verwendet werden, um an verschiedenen Punkten auf der Länge der Zahnlücke zu schneiden, und jedes Messer kann an einem bestimmten Punkt der Zahnlückenlänge tätig sein.
Zum Schneiden von Zahnrädern aus einem vollen Rohkörper wird ein Werkzeug verwendet, das sowohl Schlicht- als auch Schruppmesser hat. Eine Form eines solchen Werkzeuges ist in den Fig. i?- und 13 veranschaulicht. Diese Werkzeuge sind dazu bestimmt, gemäß der Anordnung in der Fig. 3 zu arbeiten. Bei diesem Arbeitsverfahren, bei dem das Werkzeug in Richtung des Pfeiles 94 umläuft, beginnt der Schnitt am kleinen Ende der Zahnlücke zu Beginn des Wälzeng und endet am großen Ende der Zahnlücke am Ende des Wälzens. Dementsprechend wird das Werkzeug zunächst mit einer Reihe von Schruppzähnen, I 4o bis 146 ausgestattet, welche eine zunehmende Höhe aufweisen, um nacheinander tiefer in das Werkstück einzuschneiden. Auf diese Schruppzähne folgt eine Reihe von Schlichtzähnen, die mit I5o bezeichnet sind. Der erste dieser Schlichtzähne ist geeignet, am kleinen Ende der Zahnlücke zu schlichten, während der letzte dazu dient, am großen Ende der Zahnlücke gemäß den schon beschriebenen Grundsätzen der Erfindung zu arbeiten.
Zu diesem Zweck sind die Schlichtzähne ebenfalls in ihrer Höhe veränderlich, wie es in der Schraubenlinie 151 zum Ausdruck kommt, welche die Kopfschneidkanten dieser Schlichtzähne enthält und in der Abwicklung gemäß der Fig. 13 als gerade Linie erscheint. Das erste Schlichtmesser 150 schneidet an einem Punkt, welcher der Stellung 9o' des Wälzens (Fig. 3) entspricht, und das letzte Schlichtmesser arbeitet an einem der Stellung 9o" des Wälzens entsprechenden Punkt. Zwischen dem letzten Schlichtmesser i 5o und dem ersten Schruppmesser I4o ist ein Zwischenraum 155 vorgesehen. Wenn dieser sich bei der Drehung des Werkzeuges am Werkstück befindet, so kann das Werkstück in der Teilung geschaltet werden, und das Werkzeug kann in bezug zum Werkstück in die Ausgangsstellung zurückkehren.
Die Schruppmesser 14o his 147 des Werkzeuges werden vorzugsweise mit geradlinigen Seitenschneiden ausgebildet. Sie werden in verminderter Höhe ausgeführt, und die einander gegenüberliegenden Seiten konvergieren, wie beim Falle des Messers 142, zu Punkten, wie dem Punkt 156, welcher in der Ebene 157 liegt, die auch die Konvergenzpunkte der Schlichtmesserseiten enthält. Vorteilhaft werden die Schruppmesser so ausgeführt, daß ihre beiden seitlichen Schneiden ein umgekehrtes V von einer etwas kleineren Abmessung als das umgekehrte V der Schlichtmesser bilden, so daß ihre Seiten nach Punkten hin konvergieren, welche in einer Ebene unterhalb der Ebene 157 liegen. Auf diese Weise sind die inneren Schneidkanten der Schlichtmesser näher bei der Mitte des Werkzeuges als die inneren Schneidkanten der Schruppmesser, und die äußeren Kanten der Schlichtmesser befinden sich weiter von der Werkzeugmitte entfernt als die äußeren Schneidkanten der Schruppmesser.
Die Fig. 15 veranschaulicht ein Werkzeug, welches geeignet ist, in einer Richtung umzulaufen, die zu derjenigen des Werkzeuges der Fig. 12 und 13 entgegengesetzt ist, und welches dazu dient, beim Herunterrollen zu arbeiten, und zwar beginnend am großen Ende der Zahnlücke des Zahnradwerkstückes. Die Schruppmesser 16o haben wie zuvor eine allmählich wachsende Höhe, wie es durch die gestrichelte Linie 162 dargestellt ist, so daß sie nach und nach tiefer in. das Werkstück einschneiden. Ebenfalls sind die Messer 161, welche die Schlichtmesser darstellen, von allmählich zunehmender Höhe. Die Köpfe dieser Schlichtmesser sind in der Schraubenlinie 163 angeordnet, die in der Abwicklung nach der Fig. 15 als gerade Linie erscheint. Das erste Schlichtmesser führt seinen Schlichtschnitt am großen Ende der Zahnlücke des Werkstückes aus, und das letzte Schlichtmesser schneidet am kleinen Ende der Zahnlücke, wenn das Werkzeug in Eingriff mit dem Werkstück umläuft und mit dem Werkstück zusammen wälzt.
Zwischen dem letzten Schlichtmesser und dein ersten Schruppmesser ist ein Zwischenraum 165 vorgesehen. Wenn dieser sich am Werkstück befindet, wird das Werkstück in der Teilung geschaltet, und gleichzeitig kehrt 1 das Werkzeug in bezug zum Werkstück mittels der Rückwärtswälzung in die Ausgangsstellung zurück.
Im Falle des in der Fig. 15 gezeigten Werkzeuges kann die gesamte Schneidtätig- 1 keit gegen das Ende des Wälzens zu beschleunigt werden, da am Ende des Wälzens das Schneiden am kleinen Ende der Zahnlücke stattfindet und daher am leichtesten ist. Die Beschleunigung der Schneidarbeit schließt i nicht nur eine Beschleunigung des Wälzens, sondern auch eine Beschleunigung der Werkzeugumdrehung ein.
Die nachder Anordnung gemäß der Fig. 4 arbeitenden Werkzeuge sind den in den Fig. i 12 bis 15 dargestellten Werkzeugen ähnlich mit Ausnahmeder Anordnungsrichtung, Aus 23 diesem Grunde ist eine weitere Darstellung dieser Schneidwerkzeuge nicht erforderlich.
In den schon beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung soll das Schneidwerkzeug während des Wälzens von Schneidwerkzeug und Werkstück in bezug zueinander in einer Richtung erfolgen. Die Fig. 16 veranschaulicht schematisch eine abgeänderte Ausführungsform des Werkzeuges, welche geeignet ist, während des Wälzens in beiden Richtungen zu arbeiten. Es sind lediglich einige Messer des Werkzeuges in der Bruchstückansicht dargestellt. Das Werkzeug soll während des Wälzens in einer Richtung schruppen und während des Rückwärtswälzens schlichten. Infolgedessen sind die Messer so angeordnet, daß ihre Spitzen auf Schraubenlinien liegen, welche im Hinblick auf die Werkzeugachse 2 15 in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind. Die Messer 200 bis 205 sind Schruppmesser und die Messer 2o6 bis 211 sind Schlichtmesser- Die Messer 2o5 und 2o6 dienen zum Schruppen bzw. Schlichten am kleinen Ende der Zahnlücken während des Wälzens in entgegengesetzten Richtungen, während die Messer 2oo und 211 gegen das große Ende der Zahnlücke zu arbeiten. Die Kopfschneiden der Schruppmesser liegen in einer Schraubenlinie 216 und die Kopfschneiden der Schlichtmesser in einer Schraubenlinie 217. Die Schraubenlinien erscheinen in der Abwicklung als gerade Linien.
Vorzugsweise werden die Schruppmesser 2oo bis 2o5 mit einer etwas kleineren Spitzenweite ausgeführt als die Schlichtmesser. Die Folge davon ist, daß die Seitenschneiden der Schruppmesser nach Punkten hin konvergieren, die in einer Ebene 218 liegen, welche senkrecht zur Werkzeugachse 2 15 steht, jedoch Z, unterhalb der Ebene 219 liegt, welche die Konvergenzpunkte der Schlichtmesserseiten 2o6 bis 211 enthält.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 17 veranschaulicht. Hier liegen die Konvergenzpunkte der Seitenschneiden der Schlichtmesser nicht in einer Ebene, sondern in einer Schraubenfläche 225. Eine derartige schraubenförmige Anordnung der umgekehrten V-Gestalt der seitlichen Schneidprofile ermöglicht es, das Schieftragen zu kontrollieren, wie es im nachstehenden beschrieben wird.
Es ist eine Methode vorgeschlagen worden, um gleichzeitig zwei Seiten von Radzähnen zu schneiden, ohne daß ein Schieftragen entstellt (U. S. A. Patentschrift 1980 365). Diese .Methode macht es möglich, zwei Seiten von Zähnen eines spiralverzahnten Kegel- oder Hyperboloidrades gleichzeitig zu schneiden und nichtsdestoweniger ein parallel gerichtetes Tragen der Zähne an beiden Seiten zu erhalten. Die Kontrolle des Schieftragens ist auch nützlich, um dem Verziehen der Zähne beim Härten entgegenzuwirken, und ermöglicht es, eine Vorkorrektur für die infolge des Härtens auftretenden Änderungen an den Zahnrädern anzubringen.
Die vorgenannte Methode besteht darin, daß zu der relativen Wälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück eine geradlinige Bewegung hinzugefügt wird, welche vorzugsweise in Richtung der Achse des Grundrades erfolgt, zu welchem das zu schneidende Rad passend gewälzt werden soll, oder in Richtung der Werkzeugachse.
Um diese zusätzliche Bewegung unnötig zu machen und trotzdem eine Kontrolle des Schrägtragens zu erhalten, kann ein Werkzeug nach der Fig. 17 verwendet werden; denn wenn ein derartiges Werkzeug uni -seine Achse gedreht wird, so ist das gleichbedeutend damit, als ob ein gewöhnlicher -Messerkopf um seine Achse gedreht und gleichzeitig entlang der Achse verschoben wird. Gewisse kleine Abweichungen in der Wirkung werden im nachfolgenden eingehend auseinandergesetzt. Mit dem in der Fig. 17 veranschaulichten schraubenförmigen Typ des Werkzeuges ist es möglich, gleichzeitig eine Kontrolle des Schrägtragens auf beiden Seiten der Radzähne zu erhalten, ohne daß eine zusätzliche Bewegung benötigt wird. Die Bewegung entlang der Werkzeugachse ist also überflüssig.
Die Arbeitsweise des schraubenförmigen Werkzeugs beim Schneiden eines Zahnradwerkstückes gemäß der vorliegenden Erfindung wird im nachstehenden beschrieben. In der Fig. 18 bezeichnet 23o die Spitze eines Kegelritzels oder -rades, dessen Achse in die Linie 231 hinein projiziert und dessen abgewickelte Teilfläche bei 232 gezeigt ist. Bei dem im vorstehenden erwähnten bekannten Verfahren können das Rad oder Ritzel passend entweder zu einem Grundrade, dessen Achse die Werkstückachse schneidet, gewälzt werden, oder dessen Achse versetzt (gekreuzt) in bezug zur Achse des Werkstückes verläuft. Dasselbe gilt für das Schneiden von Zahnrädern mit dem schraubenförmigen Werkzeug gemäß der Erfindung. Zur Veranschaulichung ist angenommen, daß das Rad '232 in der Fig. 18 passend zu einem Grundrade gewälzt werden soll, dessen Achse 233 in bezug zur Werkstückachse versetzt ist. Der Einfachheit halber ist irn übrigen angenominen, daß die Achse 234 des Werkstückes zur Achse 233 des Grundrades parallel liegt.
235 bezeichnet einen übertrieben -gezeichneten Schnitt durch die Schneidinesser eines Schneidwerkzeuges nach der Fig. 17 in einer senkrecht zur Werkzeugachse 234 stehenden Ebene. Der guten Anschaulichkeit halber ist das Werkzeug so dargestellt, als ob sein schneidender Teil ein zusammenhängender Körper wäre und nicht aus einzelnen Schneidmessern bestände. 24o bezeichnet die äußere schneidende Fläche und 242 die innere des Werkzeuges, d. h. diejenigen Linien, welche die äußere und innere Schneidkante des Werkzeuges in der Darstellungsebene enthalten.
Es ist angenommen, daß das Werkzeug während des Aufwärtswälzens in Richtung des Teiles 2-36 umläuft und daß die Werkzeugbewegung auf das Wälzen zeitlich so abgestimmt ist, als ob der um die Achse des Werkzeuges beschriebene Kreis 237 auf dem konzentrisch zur Achse 233 des Grundrades des Wälzens konzentrischen Kreise 238 rollen würde. Bei der gezeigten Drehrichtung des Werkzeuges tritt der obere Punkt auf der Schraubenfläche 225 (Fig. 17) des Werkzeuges in die Zahnlücke des Werkstückes als erster ein. In der Ebene der Fig. I8 erscheint der schneidende Teil des Werkzeuges als ein Schnitt 235, der von links nach rechts verjüngt ist. Das Werkzeug hat dann in gewissem Sinne einen kreisförmigen schneidenden Teil, der während des Aufwärtswälzens entlang der Werkzeugachse zurückgeschoben wird. In der Fig. 18 ist das Ritzel als oberhalb der Zeichenebene liegend und demzufolge als Linksritzel angenommen.
Die äußere Schneidfläche 24o des schraubenförmigen Werkzeuges kann als eine aufgewickelte Schraubenfläche angesehen werden, deren Krümmungswert dem einer Kegelfläche mit einer zur Werkzeugachse parallelen Achse 241 entspricht, welche über dem Grundkreis der Schraubenfläche liegt. In gleicher Weise kann die innere Fläche 242 des Werkzeuges durch eine Kegelfläche dargestellt werden, deren Achse bei 243 liegt. Der Ab- stand der Achse 241 von der Achse 234 oder der Achse 243 von der Achse 234 ist dem Grundradius C der fraglichen aufgewickelten Schraubenfläche gleich. Er ist gleich der Werkzeugfläche in einer den Grund- wobei Oc der Flankenwinkel zylinder berührenden senkrechten Ebene ist und wo L die Steigung oder das Vorrücken bei einer vollen Umdrehung ist.
Die Analogie mit dem vorbeschriebenen bekannten Verfahren ist nun vollständig. Ein gemäß der Erfindung gebauter schraubenförmiger Schneider bringt genau dieselben Ergebnisse an den Zahnseiten eines Zahnradwerkstückes hervor, wie zwei Schneidwerkzeuge des Messerkopftyps, deren Mitten 241 und 243 dicht zusammenliegen. Wenn das schraubenförmige Werkzeug eine konstante Spitzenweite hat, würde es auf dem Werkstück einen Fußhöhenwinkel erzeugen, der etwas kleiner als der mit einem Messerkopf hervorgebrachte Fußhöhenwinkel ist, wenn der Messerkopf während des Wälzens entlang seiner Achse verschoben wird. Die Verringerung des Fußhöhenwinkels wird durch die Neigung j der projizierten Tangente 245 zur Schraubenlinie 235 bestimmt: w ist der Spiralwinkel der Schraubenlinie nach der Fig. 18.
Bei der Berechnung eines Arbeitsstückes wird der Winkel i nach der Formel (i) be- stimmt. Die gedachten Fußwinkel I,' und γr' müssen die Gleichung F,' + γr' = 1 -2 i erfüllen, in der Y, den Achsenwinkel zwischen den Achsen der beiden zueinandergehörigen Zahnräder, der normalerweise 9o° beträgt, bezeichnet. Fr' und γr' bezeichnen die Fußwinkel, welche erzeugt würden, wenn beide Seiten einer Zahnlücke gleichzeitig mit einem Messerkopf von konstanter Spitzenweite geschnitten würden.
Auf Grund der Analyse nach der Fig. 18 werden die Einstellungen der Zahnradschneidmaschine so bestimmt, als ob der Fußwinkel des Ritzels oder Rades (γr' - j) betragen würde. Um den erwünschten Fußwinkel γr zu erzeugen, wird die Spitzenweite des Werkzeuges entlang des Werkzeugumfanges, wie zuvor beschrieben, geändert. Es dürfte unnötig sein, die Berechnung zur Ermittlung des Änderungsverhältnisses der schneidenden Spitzenweite an dieser Stelle zu wiederholen. Die Werkzeugspitzenweite kann auch, wie schon oben ausgeführt, auf experimentellem Wege ermittelt werden.
Die Fig. I9 eranschaulicht die Beziehungen zwischen dem Werkzeug und dem Zahnradwerkstück, wenn die Werkzeugdrehung so auf die Wälzung zeitlich abgestimmt ist, als ob der um die Achse 244 des Werkzeuges beschriebene Kreis 247 innen auf einem ortsfesten Kreise 248 rollen würde, der konzentrisch zur Achse 253 des Grundrades liegt, zu welchem das zu schneidende Rad 252 passend gewälzt werden soll. Die Schraubenlinie, auf der die Konvergenzpunkte der einander gegenüberliegenden Seitensch#eiden des Werkzeuges liegen, ist mit 255 bezeichnet. :256 und 257 sind die Schraubenlinien auf denen die äußersten Punkte der äußeren und inneren Schneidkanten der verschiedenen Messer des Schneidwerkzeuges liegen.
Bei dem in der Fig. ig dargestellten Fall ist die Leitlinie des schraubenförmigen Werkstückes linksgängig, um das Schieftragen bei b einem spiralverzahnten Kegelritzel oder Kegelrad, welches ein Linksritzel oder Linksrad ist, zu beseitigen, während ein Werkzeug mit rechtsgängiger Schraube bei der -in der Fig. I8 veranschaulichten Verkörperung des Efindungsgedankens verwendet wird, um ein Linksritzel zu erzeugen. Die Breite eines Schnittes in der senkrecht zur Achse 244 des Werkzeuges stehenden Ebene durch die Spirallinie 255 des Werkzeuges verläuft in der Zone des schneidenden Eingriffs von rechts nach links verjüngt. Eine Berührungslinie 259 an die Schraubenlinie 255 ist zu einer zur Werkzeugachse senkrechten Ebene in entgegengesetzter Richtung geneigt wie die Tangente 245 in der Fig. 18. Der Winkel j muß daher als negative Größe bei der Berechnung des gedachten Fußwinkels γr'-j des Ritzels eingeführt werden. Der negative Wert für j kann auch aus der Formel für tangens j erhalten werden, wenn die Steigung L der-Werkzeugschraubenlinie als negative Größe eingeführt wird.
Die Fig. 2o stellt im Bruchstück eine Schnittansicht des Werkzeuges dar und soll die Tatsache veranschaulichen, daß verschiedene Werkzeuge mit dem gleichen umgekehrten V-Umriß oder -profil für einander eingesetzt werden können, um das Tragen in Längsrichtung oder die Berührung in Längsrichtung der Zähne der zueinandergehörigen Räder zu kontrollieren, wie es bei den gewöhnlichen Messerkopfschneidwerkzeugen üblich ist. So kann an Stelle eines Schneidwerkzeuges, dessen Achse 261 ist, und "von dein ein Messer in gestrichelten Linien bei -,62 gezeichnet ist, ein Werkzeug verwendet werden, dessen Achse 263 ist und dessen eines Messer im Schnitt bei 264 gezeigt ist. Das Messer 264 hat Seitenkanten, die nach einem Punkte 265 hin konvergieren, der ebenfalls der Konvergenzpunkt der gegenüberliegenden Seiten des Messers 262 des Werkzeuges 26o ist. Es ist leicht zu verstehen, daß bei Ersetzung eines dieser Messer durch ein anderes die Zahnanlage in Längsrichtung bei den Radzähnen örtlich mehr beschränkt werden kann, insofern als der mittlere senkrechte Werkzeugradius 266-267 auf 266-268 an der äußeren Schneidfläche des Werkzeuges vergrößert ist, und insofern, als der mittlere äußere senkrechte Werkzeugradius 270 -27I der inneren Schneidfläche des Werkzeuges auf 270--272 verringert ist.
Die Fig. 21 Und 2.2 zeigen ein Schleifwerkzeug, das in gleicher Weise wie das in der Fig. I8 veranschaulichte Schneidwerkzeub dazu bestimmt ist, während des Aufwärtswälzens in einer Richtung entgegen dein Uhrzeigerumlauf gemäß dem Pfeil 236 umzulaufen. Es sind lediglich einige wenige Schneidmesser dargestellt. -Dies Werkzeug hat mehrere Schruppmesser von stufenweis zunehmender Höhe, welche vor den Schlichtmessern angeordnet sind. Sowohl die Schruppals auch die Schlichtmesser haben einander gegenüberliegende Seitenflächen von gleichem Flankenwinkel. Die Seitenschneiden der Schruppmesser konvergieren nach Punkten, die in der gleichen Schraubenlinie 285 liegen wie die Konvergenzpunkte der Seitenschneiden der Schlichtmesser oder allgemein in b einer Schraubenlinie gleicher Steigung. So konvergieren, wie in der Fig. 22 gezeigt, die beiden Seitenschneiden 283 und 284 des Schruppmessers 273 zu einem Punkt 274, welcher auf der Schraubenlinie 2815 liegt, während die Seitenschneiden der Schlichtmesser 275, 276 Und 277 nach Punkten 28I Und .2,92 hin konvergieren, die auf der gleichen Schraubenlinie 285 liegen. Die Schruppmesser sind von allmählich zunehmender Höhe, und aufeinanderfolgende Schruppmesser nehmen verschiedene Beträge des umgekehrten V, welches durch die Seitenkanten gebildet wird, ein. So liegen, wie in der Fig. 21 dargestellt, die tatsächlichen Kopfschneidkanten der Schruppmesser in einer Schraubenfläche 2,96. Bei der beschriebenen Anordnung haben die Schruppmesser eine allmählich zunehmende Höhe, die bis zur Hölle des ersten Schlichtmessers 275 herangeht.
Das erste Schlichtmesser 27,5 dient zu", Schlichten der Zahnlücke am kleinen Ende. Die folgenden Schlichtmesser sind so ausgeführt und angeordnet, daß sie an verschiedenen Punkten der Zahnlückenlänge schneiden. Sie haben allmählich wachsende Spitzenweite, und ihre Spitzen haben allmählich wachsende Abstände von der Schraubenlinie 285. Mit anderen Worten: Ihre Kopfschneiden liegen auf einer Schraubenlinie 287, die zur Schraubenlinie 285 geneigt ist. Das Endschlichtmesser schlichtet am großen Ende der Zahnlücke. Auf dieses Messer folgt ein Zwischenraum 288. Wenn dieser am Ritzel angekommen ist, kann das Schneidwerkzeug in bezug zum Werkstück wieder in die Ausgangslage zurückkehren, und das Werkstück kann in der Teilung geschaltet werden.
Die Fig. 23 und 24 veranschaulichen ein Werkzeug, welches zur Anwendung kommen kann. wenn das Werkzeug im Uhrzeigersinn während des Aufwärtswälzens umläuft, wie es durch den Pfeil 246 in der Fig. I9) gezeigt ist. Dieses Werkzeug hat ebenfalls mehrere Schruppmesser mit zunehmender Höhe, deren Kopfschneiden auf einer Schraubenlinie 29o liegen. Die Koiiverg#jiizpunkte der ;;clineiden dür Schruppinesser können auf der gleichen Schraubenlinie 292 liegen, auf der die Konvergenzpunkte der Seitenschneiden der Schlichtmesser liegen. Die Schruppmesser ,eben einem Schlichtmesser 293 voran, welches dazu bestimmt ist, am kleinen Ende der Zahnlücke zu schneiden. Die folgenden Schlichtmesser, wie die Messer 294 und 295 des Werkzeuges, sind dazu bestimmt, an verschiedenen Punkten entlang der Zahnlücke bis zum großen Ende des Zahnes hin zu schneiden. Die Schlichtmesser haben eine allmählich abnehmende Höhe und Spitzenweite, und ihre Kopfschneiden liegen auf einer im Winkel zur Schraubenlinie 292 angeordneten Schraubenlinie 29,6. Zwischen dem letzten Schlichtmesser und dem ersten Schruppmesser ist ein Zwischenraum 297 vorgesehen, der ein Teilungsschalten und desgleichen das Rückkehrwälzen ermöglicht.
Die Fig. 25 und 26 zeigen ein Schneidwerkzeug, das geeignet ist, entgegen dem Uhrzeigersinn umzulaufen und während des Abwärtswälzens zu schneiden. In diesem Falle dient das erste Schlichtmesser 300 zum Schlichten des großen Endes der Werkstückzahnlücken und das letzte Schlichtmesser zum Schlichten des kleinen Endes der Zahnlücken. Zwischenmesser, wie die Messer 301 und 302, schneiden an verschiedenen Punkten entlang der Zahnlücke zwischen dem großen und dem kleinen Ende. Die Konvergenzpunkte der Seitenschneiden der Schlichtmesser liegen auf einer Schraubenlinie 305, wobei diese Messer in der Höhe zunehmen und in der Spitzenweite abnehmen. Die Kopfschneidkanten liegen auf einer- zur Schraubenlinie 305 geneigten Schraubenlinie 307.
Das Werkzeug ist mit mehreren Schruppmessern von zunehmender Höhe ausgestattet, welche dem ersten Schlichtmesser 300 vorhergehen. Die Kopfschneidkanten dieser Messer sind auf einer Schraubenlinie 3o8 angeordnet. Wie bei den anderen Schneidwerkzeugen ist zwischen dem- letzten Schlichtmesser und dem ersten Schruppmesser ein Spielraum 309 vorgesehen, der das Teilungsschalten und die Rückkehrwälzung ermöglicht. Zur Ermittlung der Steigung der Schraube des Werkzeuges, die zur vollständigen Beseitigung des Schieftragens nötig ist, kann zuerst die Steigung L. der Bewegung eines gewöhnlichen Messerkopfes um die Achse der Schwinge oder des Grundrades, welches gemäß der vorbeschriebenen bekannten Methode durch das Schneidwerkzeug dargestellt wird, bestimmt werden. Die Steigung L der Werkzeugschraube ist dann wobei m, die Anzahl der Umdrehungen des Werkzeuges bei einer Umdrehung des Werkzeugmittelpunktes 234 (Fig. 18) um die Grundradachse 233 ist. Natürlich bewegt sich das Werkzeugzentrum praktisch nur auf einem Teil der Umdrehung um die Grundradachse 233.
Bei der Bestimmung von L. wird der Winkel (2i+j8+jp) an Stelle der Summe der Fußhöhenwinkel benutzt. i ergibt sich aus der Formel (i) und i, und jp sind die Winkel j für die Raderzeugung bzw. Ritzelerzeugung.
Eine passende Übereinstimmung der Pro-file der zueinander gehörigen Zahnräder oder eine passende Nichtübereinstimmung der Profile kann durch Änderung des Teilungswinkels des Grundrades erzielt werden, zu dem das Ritzel passend erzeugt wird. Das Grundrad wird durch das Werkzeug dargestellt. Ein verminderter Teilwinkel des Grundrades ergibt eine stärkere Nichtübereinstimmung im Profil, was verständlich sein dürfte.
Die Steigung L, wie sie oben bestimmt wurde, gilt für den Fall, wo das schraubenförmige Werkzeug allein bei einem Ritzel benutzt wird. Wenn beide Glieder des Paares mit einem schraubenförmigen Werkzeug geschnitten werden, so kann die Steigung L gleichmäßig oder ungleichmäßig, je nach Wunsch, aufgeteilt werden. Wenn eine- volle Profilübereinstimmung erwünscht ist, so beträgt die Steigung L. zur Erzielung eines parallel gerichteten Zahntragens jp ist o, wenn keine Steigung an der umgekehrten V-Form des Werkzeugprofils vorgesehen ist, d.h. wenn die Konvergenzpunkte der einander gegenüberliegenden Seiten der Schlichtmesser des Werkzeuges alle auf einem Kreise liegen, d. h. in einer zur Werkzeugachse senkrechten Ebene. jkann positiv sein, wie bei dem in der Fig: 18 gezeigten Beispiel, oder negativ, wie bei dein Beispiel nach der Fig. ig. Die zuvor beschriebene Methode, welche zur Erzeugung von mindestens einem Glied des Paares ein schraubenförmiges Werkzeug benutzt, ist sehr praktisch, da sie es ohne eine zusätzliche Erzeugungsbewegung ermögt' z# kl licht, die beiden Seiten einer Zahnlücke gleichzeitig bis zum gewünschten Fußwinkel zu schneiden. Dabei ist eine volle Kontrolle der Zahnanlage, nämlich sowohl der Länge als auch der Breite der Zalinanlage, möglich.
el el Schieftragen wird vollständig beseitigt oder auf einen hinreichend kleinen Betrag vermindert. Das Verfahren, bei dem ein schraubenförmiges Werkzeug benutzt wird, ist auch bei der Erzeugung von Hyperboloidrädern passend zu einem spiralförmigen Grundsegment anzuwenden. Das schraubenförmige Werkzeug kann ein derartiges Grundelement für die schraubenförmige Anordnung der Konvergenzpunkte der einander gegenüberliegenden Seiten der Schneidmesser darstellen und erlaubt die Ausschaltung einer axialen Bewegung. Das Werkzeug kann so verwendet werden,daß es ein spiralförmiges Segment darstellt, indem es einfach um seine Achse umläuft, während eine Wälzbewegung zwischen dein Werkzeug und dein Werkstück um eine Achse hervorgebracht wird, welche die Achse dieses spiralförmigen Segmentes darstellt.
Die Fig. 27 bis 32 einschließlich veranschaulichen, wie die erfindungsgemäße Methode zum Schneiden eines spiralverzahnten Kegel-oder Hyperboloidritzels passend zu einem Rade, dessen Zahnflächen auf zwei Seiten - geschnitten worden sind, angegleichzeitig geschnitten worden sind, angewandt werden kann, indem das Ritzel mit einem lückenförmigen Werkzeug, welches zu dem bei der Herstellung des Rades verwandten zahnförmigen Werkzeug komplementär ist, geschnitten wird.
n der Fig.27 bezeichnet V5 das zu schneidende Ritzel. Seine Achse trägt die Bezeichnung 3 1() und seine Spitze 317. Die Achse des zugehörigen Rades ist mit 3 18 bezeichnet. Das zugehörige Rad ist als nach der üblichen Art und Weise passend zu einem nominellen Kronrade mit einer senkrecht zur Fußebene des Rades stehenden Achse 319 gewälzt angenommen.
Es ist bekannt, daß voll übereinstimmende Zahnflächen auf Rad und Ritzel erzielt werden können, wenn das Ritzel mit einem lückenförmigen Werkzeug geschnitten wird, das genau komplementär zu dem zahnförmigen Werkzeug ist, welches zum Schneiden des Rades benutzt wird und dessen Achse mit der Achse des Werkzeuges zusammenfällt. Mit anderen Worten: Das Ritzel kann im Hinblick auf eine völlige Übereinstimmung der Zahnflächen mit seinem zugehörigen Rade so geschnitten werden, daß ein lückenförmiges Werkzeug 320, welches gabelförmig ist und genau zu dein beim Schneiden des Rades benutzten zahnförmigen Werkzeug 321 komplementär ist, benutzt wird. Das Ritzelwerkzeug- 320 stellt dann eine Zahnlücke des nominellen Kronrades dar, in bezug zu welchem das Rad passend erzeugt wurde. Es hat zwei konzentrische Reihen voll Schneidmessern, und diese sind geeignet, gegenüberliegende Seiten eines Zahnes des Ritzels gleichzeitig zu schneiden. Die Erzeugung des Ritzels ,' '5' wird so bewirkt, daß zwischen Werkzeug und Ritzelwerkstück eine Wälzbewegung hervorgebracht wird, als ob das Kronrad und das Ritzel zusammenarbeiten.
Ein offensichtlicher Nachteil dieser Erzeugung war bisher die Tatsache, daß es nötig war, die Zahnlücken von einem Ende bis zum anderen in gleicher Tiefe zu schneiden. Daher waren die Zähne an ihren kleinen Enden schwach und auf dein Ritzel unterschnitten. Wenn das lückenförmige Werkzeug jedoch in Übereinstimmung mit der Erfindung so ausgebildet wird, daß jede Schlichtkante des Werkzeuges geeignet ist, an einem bestimmten Punkt der Zahnlänge zu schneiden, und daß die Werkzeugdrehung zeitlich auf die Wälzbewegung abgestimmt ist, so kann ein Ritzel erzeugt werden, dessen Zähne in der Hölle voll einem Ende bis zum anderen verjüngt sind. Die erwünschte -Verjüngung in der Hölle kann durch einfaches Anpassen der Hölle der Schneidkanten des lückenförmigen Werkzeuges all die erwünschte Zahnhöhe in dein Punkt, wo die Schneidkante arbeitet, erzielt werden.
Die erforderliche Bauart des lückenförmigen Werkzeuges ist schematisch in der Fig. 31 veranschaulicht. 325 bezeichnet die Seiten einer Zahnlücke des Kronrades oder die gegenüberliegenden Schneidkanten des Werkzeuges, welches das Zahnrad schneidet. 326, 326' und 327, 327' sowie 328, 328' bezeichnen verschiedene Schneidmesser des lückenförmigen Werkzeuges, welches zu dein Werkzeug für das Schneiden des Rades komplenlentär ist und welches die Seiten 325 einer Zahnlücke des Kronrades 326 darstellt und einander gegenüberliegende Seiten der Ritzelzähne schneidet. Die Messer 326, 326' und 327, 327' und 328, 328' sind in Paaren angeordnet, welche geeignet sind, gegenüberliegende Seiten eines Ritzelzahnes bei einer Umdrehung des Werkzeuges zu schneiden. Die verschiedenen Messerpaare sind um das Werkzeug herum in der Hölle verschieden. Bei der dargestellten Ausführungsform konvergieren die seitlichen Schneidkanten der verschiedenen Messerpaare nach Punkten 32o hin, die alle in derselben zur Werkzeugachse senkrechten Ebene. liegen. Das Werkzeug kann indessen so ausgebildet werden, daß die Konvergenzpunkte auf einer Schraubenlinie liegen, und zwar für den oben beschriebenen i Zweck.
Die Schneidkanten 326, 326' schneiden am kleinen Ende eines Zahnes des Ritzels. Die Schneidinesser327 haben eine solche Hölle. daß sie in der Mitte eines Ritzelzahnes sclinei- i den, und die Schneidiliesser 328, 328' sind mit ihrer Hölle geeignet, genau die großen Enden z5 b der Zahnlücken auszubilden. Bei einem lückenförmigen Einumlaufwerkzeug werden selbstverständlich verschiedene Schneidmesser, welche zwischen den am kleinen Ende und den in der Mitte schneidenden Messern stehen, vorgesehen und desgleichen Messer zwischen den in der Mitte und den am großen Ende schneidenden Messern. Die Anzahl hängt selbstverständlich von der Glätte, die am fertiggestellten Ritzel erwünscht ist, ab,.
In der Fig. 2,8 ist das lückenförmige Schneidwerkzeug schematisch, und zwar in einer mittleren Stellung des Wälzens, dargestellt. Die abgewickelte Teilfläche des Ritzels ist in gestrichelten Linien 315' gezeichnet. Die Erzeugung des Ritzels wird, wie bei den anderen Ausführungsformen der Erfindung, bewirkt. Das Werkzeug läuft uni seine Achse 330 uni, und gleichzeitig wird eine relative Wälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück hervorgebracht, während welcher das Werkzeug in bezug zum Ritzel um die Achse 31g des Kronrades geschwenkt wird, so daß die Werkzeugachse den Bogen 332, beschreibt. Wenn der Zwischenraum auf dem Werkzeug am Werkstück ist, wird dieses in der Teilung geschaltet und das Werkzeug in bezug zum Werkstück in die Ausgangslage zurückgedreht.
Die Fig.29 und 30 veranschaulichen, wie das Schneidverfahren mit einem gemäß der Erfindung eingerichteten Einumlaufschneidwerkzeug von lückenförmiger Bauart bei der Erzeugung eines zu einem nicht gewälzten, formgeschnittenen Rade passenden Ritzels angewandt werden kann. 335 ist das zu schneidende Ritzel und 341 -das zugehörige, nicht gewälzte Rad. 336 bezeichnet die Ritzelachse und 342 die Radachse. Diese Achsen sind als im rechten Winkel zueinander stehend dargestellt. Der zum Schneiden des Ritzels verwandte lückenförmige Einumlaufschneider 340 hat eine Achse 344, die mit der Achse des Radschneidwerkzeuges zusammenfällt und in bezug zur Achse der Schwinge der Ritzelschneidmaschine die gleiche Stellung einnimmt wie das Radschneidwerkzeug in bezug zur Radachse. Das lückenförmige Werkzeug- stellt eine Zahnlücke des zugehörigen Rades 341 dar. Wie bei ' der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes hat das lückenförmige Werkzeug Schneidmesser, die sich längs des Umfanges in ihrer Höhe ändern, so daß die an bestimmten Punkten der Zahnlänge schneiden können und dadurch die Zähne auf dem Ritzel mit einer von einem bis zum anderen Ende genau verlaufenden Verjüngung in der Höhe schneiden. Die Ritzelzähne werden durch Drehung des Werkzeuges 340 um seine Achse 344 und durch gleichzeitige Erzeugung einer relativen Wälzbewegung zwischen Werkzeug und Ritzel erzeugt, als ob das Ritzelwerkstück auf dem zugehörigen Rade 341 abwälzen würde. Wenn der Zwischenraum auf dem Werkzeug am Werkstück ist, wird das Werkstück in der Teilung geschaltet und das Werkzeug in bezug zum Werkstück in die Ausgangslage zurückgedreht, Fig. 30 zeigt eine mittlere Stellung beim Wälzen.
Zum Schneiden von Ritzeln aus einem Vollrohrkörper kann ein lückenförmiges Werkzeug, wie es in den Fig. 3 3 und 34 dargestellt ist, Verwendung finden. Dieses Werkzeug hat Messer, die entsprechend den vorstehenden Darstellungen in zwei konzentrischen Reihen 337 und 338 auf einem Teil des Umfangs angeordnet sind. Zwischen den letzten Messern und den ersten Messern der beiden Reihen ist ein Zwischenraum 339 für das Teilungsschalten vorgesehen. Die erstell Messer jeder Reihe sind Schruppmesser und mit 345 bzw. 346 bezeichnet. Diese Messer nehmen in der Höhe bis zur Höhe des ersten Schlichtmessers zu. Die mit 347 bzw. 348 bezeichneten Schlichtmesser sind ebenfalls in der Höhe veränderlich und entsprechen dem Gedanken der vorliegenden Erfindung, so gestaltet, daß verschiedene Schlichtmesser während des Wälzens und bei einer Umlaufbewegung des Werkzeuges an verschiedenen bestimmten Punkten der Zahnlänge schneiden.
Die Änderung in der Höhe der Schruppzähne ist schematisch in der Fig. 33 durch die Linien 345' und 346' dargestellt und die Änderung in der Höhe, der Schlichtmesser entsprechend durch die Linien 347' und 348. Diese Linien stellen Schraubenlinien dar, auf denen die Kopfschneiden der entsprechenden Messer liegen. Die gegenüberliegenden seitlichen Schneidkanten der Schlichtmesser konvergieren vorzugsweise zu Punkten, welche auf einem Kreise in einer senkrecht zur Werkzeugachse 353 stehenden Ebene liegen. Sie können auch zu Punkten konvergieren, welche auf einer zum Werkzeug konaxialen Schraubenlinie gemäß den vorstehenden Grundsätzen der Erfindung liegen. Die einander gegenüberliegenden Seitenkanten der Schruppinesser können zum gleichen Kreise konvergieren oder zur gleichen Schraubenlinie, auf der die Konvergenzpunkte der Schlichtmesser liegen. Sie können auch zu vezschiedenen Kreisen oder zu einer verschiedenen Schraubenlinie hin konvergieren, ebenfalls , gemäß den zuvor dargestellten Grundsätzen gemäß der Erfindung.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Messer der äußeren Reihe 337, wie in der Fig. 33 dargestellt, etwas höher als die entsprechenden Messer in der Reihe 338 sind. Diese Ausführung stützt sich darauf, daß die Schneidkanten der Außenreihe die Zahnflußfläche an einem weiter nach dein großen Zahnende zu gelegenen Punkt schneiden als die Schneidkanten der Innenreihe.
Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich auch bei der Erzeugung von Hyperboloidritzeln desgleichen wie von spiralverzahnten Kegelritzeln angewandt werden. Für die Erzeugung eines zu einem Kronrade passenden Hyperboloidritzels muß natürlich die Achse des Hyperboloidritzels versetzt (gekreuzt) zur Achse des Kronrades angeordnet werden, und zur Erzeugung eines zu einem nicht gewälzten Rade passenden Hyperboloidritzels muß die Hyperboloidritzelachse in bezug zu der Achse des nicht gewälzten Rades während des Wälzens versetzt sein.
Bei all den beschriebenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung macht das Werkzeug bei jedem vollständigen Wälzen eine vollständige Umdrehung. Das Werkzeug kann gleichförmig in einer Richtung umlaufen, oder es kann vorwärts und rückwärts geschwenkt werden, wobei für jede Wälzbewegung eine vollständige Schwingung ausgeführt wird.
Im letzteren Falle kann das Werkzeug in unmittelbarer Antriebsverbindung mit der Schwinge der Wälzmaschine stehen, so daß ein größerer Teil des vollen Werkzeugumfanges für Schneidkanten verwendet werden kann. Wenn aus einem Vollkörper geschnitten wird, so ist es erwünscht, jedoch nicht notwendig, das Werkzeug während des Rückwärtsganges des Werkzeuges vom Werkstück zu trennen für den Fall, daß ein schwingendes Werkzeug benutzt wird. Das kann durch eine kleine axiale Verschiebung des Werkzeuges um einen Bruchteil der Zahntiefe bewirkt werden oder im Falle von schraubenförmigen Schneidwerkzeugen, wie sie in den Fig. 21 bis 26 dargestellt sind, durch eine kleine Drehung des Werkzeuges um seine Achse. So kann das in der Fig. 2 1 dargestellte Werkzeug so gedreht werden, daß es nach der Fig. 21 etwas nach rechts verschoben wird lind die Schneidmesser frei gegenüber dein Boden und den Seitenwänden der geschnittenen Zahnlücke durchgehen läßt.
Ein Werkzeug, welches geeignet ist, während einer vollständigen Wälzbewegung zurück und vorwärts zu schwingen, hat denselben allgemeinen Aufbau wie der schon beschriebene Einumlaufwerkzeugtyp. Es ist jedoch ein kleinerer Zwischenraum zwischen dem letzten und dem ersten Schneidmesser für das Teilungsschalten erforderlich, da dieses Schalten am einen Ende der Wälzbewegung bewirkt wird, wenn das Werkzeug wegen der Rückkehrschwingung praktisch stillsteht.
Es lieg' t auch im Bereich der Erfindung wenn das Werkstück nach mehreren Umdrehungen oder Schwingungen des Schneidwerkzeuges geschaltet wird und nicht schon nach jedem einzelnen Umlauf oder nach jeder einzelnen Schwingung. Ein derartiges Verfahren kann für das Schlichten großer Zahnräder und für das Schaben oder Läppen von Zahnrädern erwünscht sein. Wenn verschiedene Durchgänge des Werkzeuges bis zur Fertigstellung erforderlich sind, wird die Werkzeugstellung bei den verschiedenen Durchgängen vorteilhaft etwas geändert, so daß der von einer jeweiligen Schneidkante ausgeführte Schnitt nicht an genau derselben Stelle des Werkstückes stattfindet, -sondern daß die Werkzeugkante bei jeder Umdrehung oder Schwingung des Werkzeuges in etwas verschiedenen Stellungen schneidet. Die verschiedenen, von der jeweiligen Schneidkante ausgeführten Schnitte übergreifen sich daher. Wenn beispielsweise drei Schlichtschnitte ausgeführt werden sollen, kann das Werkstück etwas um seine Achse gedreht werden, und zwar um ein Drittel der Teilung seiner Schneidkanten bei jedem Durchgang.
Wie oben dargestellt, ist die Erfindung nicht auf das Schneiden von Zahnrädern beschränkt, sondern kann auch zum Schaben, Läppen oder Polieren von Zahnrädern benutzt werden. Die Läpp-, Polier- oder Schabewerkzeuge können entweder von zahnförmigem oder von lückenförmigem Typ sein. Ein lückenförmiges Schabewerkzeug ist in den Fig. 35 bis .39 einschließlich dargestellt.
Dieses Werkzeug ist geeignet, gabelförmig einen Zahndes zu schabenden Rades zu umfassen. Es hat nebeneinanderliegende Arbeitsflächen 350 und 351, die mit abstandsweise angeordneten Aussparungen 352 versehen sind, welche sich in Richtung des Profils der arbeitenden Flächen erstrecken und eine größere Anzahl von abstandsweise liegenden Schneidkanten 354 bilden. Diese sind nicht hinterarbeitet und bewirken auf diese Weise ein Schaben in der gleichen Weise wie die gewöhnlichen Schabewerkzeuge. Die Schabekanten können auch diagonal auf den Arbeitsflächen der Werkzeuge in ähnlicher Weise angeordnet werden, wie es bei den Schabekanten der bekannten spiraligen Kegelschabewerkzeuge der Fall ist.
Die Fig. 35 und 36 stellen Abwicklungen dar, die Schabeflächen erstrecken sich über einen Teil des Werkzeugumfanges. Das Werkzeug ist vom Messerkopftyp. Ein Zwischen- i raum 355 von hinreichender Ausdehnung iiii Winkel ist vorgesehen, um das Teilung"sschalten des Rades ohne Zurückziehen des Schabewerkzeuges ausführen zu können.
Die Höhe der Schabefläche ändert sich entlang des Werkzeugumfanges, und zwar so, daß ein Teil des Werkzeuges geeignet ist, am kleinen Ende des Radzahnes, ein anderes Ende in der Mitte der Zahnlänge und wieder ein anderer Teil am großen Zahnende zu schneiden. Die beiden bogenförmigen Arbeitsteile 349 und 351 haben dementsprechend Kopfflächen, welche schraubenförmig verlaufen und in der Fig. 35 als gerade Linien erscheinen. 356 bezeichnet die schraubenförmige Kopffläche des Teiles 351 und 357 die schraubenförmige Kopffläche des Teiles 349. Es ist des weiteren zu bemerken, daß die Kopfflächen des Werkzeuges in irgendeinem p b Schnitt durch das Werkzeug, wie z. B. bei den Schnitten in den Fig. 37, 38 und 39, in einer zur Linie 358, welche zur Werkzeugachse parallel ist, geneigten Linie erscheinen. Das hängt damit zusammen, daß -die Schneidkanten des Schabewerkzeuges, welche einander an gegenüberliegenden Seiten der Aussparung gegenüberliegen, in verschiedenen radialen Abständen von der Zahnradmitte schneiden, und zwar wegen der Krümmung der Radzähne. Ihr Spiralwinkel und daher ihre Spitze muß den verschiedenen Teilen des Fußkegels * des zu schabenden Zahnrades angepaßt sein.
Zum Läppen oder Polieren werden Werkzeuge entsprechend den vorgeschriebenen Grundsätzen der Erfindung ausgebildet, je- doch ohne schneidende Kanten.
Bei der in der Fig. 31 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung haben die beiden Teile des lückenförmigen Schneidwerkzeuges entlang der Schraubenlinie eine gleichbleibende Spitzenweite 36o. Indessen kann die Spitzenweite der Schneidzähne entlang der Schraubenlinie des Werkzeuges verändert werden, wie es bei 36:2, 363 und 364 in der Fig. 32, dargestellt ist. Hier sind drei verschiedene Messer des lückenförmigen Schneidwerkzeuges gezeigt, welche mit 366, 367 bzw. 368 bezeichnet sind. Diese Messer sind in der Höhe veränderlich in Anpassung an den Höhenunterschied der zu schneidenden Zähne an verschiedenen Stellen der Zahnlänge. Desgleichen sind die Spitzenweiten 362, 363, 364 dieser Schneidmesser oder -Zähne in der Breite in #Anpassung an die Änderung der Weite der Zahnlücken des Zahnrades entlang der Länge veränderlich.
Bis jetzt wurden Schneidwerkzeuge mit Schneidmessern beschrieben, welche auf einem Kreise angeordnet sind und. deren Seiten zu Punkten hin zusammenlaufen, die auf einem Kreise liegen, der in einer senkrecht zur Achse des Werkzeuges stehenden Ebene enthalten ist. Es wurden auch Werkzeuge be- schrieben, deren Schneidmesser auf einem Kreise liegen und bei denen die Konvergenzpunkte der Schneidmesserseiten auf einer zum Schneidmesser gleichmittigen Schraubenlinie liegen.
Eine allgemeinere Werkzeugform ist in den Fig. 4o und 41 dargestellt. Das in diesen Figuren gezeigte Schneidwerkzeug 37o hat mehrere spiralig um die Achse 37:2 des Werkzeuges angeordnete Messer 371, d. h. die Messer 371 sind auf einer Kurve angeordnet, deren Abstand von der Achse 372- des Werkzeuges veränderlich ist. Die Konvergenzpunkte der einander gegenüberliegenden Seiten dieser Messer liegen daher auf einer Spirale, wie. sie bei 373 dargestellt ist.
Diese Spirale kann eine senkrecht zur Achse 372 des Werkzeuges liegende ebene Spirale sein, oder sie kann eine räumliche Spirale sein. Die letztere ergibt sich, wenn die Messer wie bei der Fig. 41 angeordnet sind. Diese Figur zeigt ein Messer 371, im Schnitt und zwei andere Messer 371b und 371, in gestrichelten Linien. Das Messer 37,b kann am großen Ende der Zahnlücke, das Messer 371" in der Mitte der Zahnlückenlänge und das Messer 371, am kleinen Ende der Zahnlücke schneiden. Die einander gegenüberliegenden Seiten dieser Messer konvergieren nach Punkten 374, 375 bzw. 376 hin. Diese Punkte haben nicht nur verschiedenen radialen Ab- stand von der Werkzeugachse 37-2, sondern auch eine verschiedene Lage in Achsrichtung des Werkzeuges gesehen.
Ein in den Fig. 40 und 41 gezeigtes Werkzeug ist insbesondere zum Schruppen von Rädern oder Ritzeln im Wälzverfahren brauchbar. Das Werkzeug ist in Eingriff mit dein Zahnradwerkstück zu drehen, während zwischen Werkzeug und Werkstück eine relative Wälzbewegung erzeugt wird, während welcher verschiedene Messer des Werkzeuges an verschiedenen Punkten der Zahnlückenlänge des Werkstückes wie bei den früher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung schneiden. Wenn der Zwischenraum 378, welcher zwischen dem ersten und letzten Messer auf dem Werkzeug vorgesehen ist, sich am Werkstück befindet, kann dieses in der Teilung geschaltet werden und das Werkzeug in bezug zum Ritzel in die Ausgangsstellung zurückkehren.
Vorteilhaft wird ein spiralförmiges Schneidwerkzeug, wie es in den Fig. 39 und 4o dargestellt ist, nicht allein verwandt, sondern in Verbindung mit anderen spiralförmigen Schneidwerkzeugen oder in Verbindung milt einem Messerkopfschneidwerkzeug.
Die Fig. 42 und 43 zeigen einen spiralförmigen Schneider, der in Verbindung mit anderen spiralförmigen Schneidern verwendet wird. Hier werden drei Reihen von Schneidzähnen in Verbindung miteinander benutzt. In der dargestellten Ausführungsform sind diese drei Messerreihen zu einem Stück mit einem gemeinsamen Kopf 38o ausgebildet, mit der Wirkung, daß sie ein einziges Schneidwerkzeug mit mehreren Messern bilden, welche auf einem Teil des Umfanges in zwei mit 382 und 383 bezeichneten Spiralen und in einem Kreise oder einer Schraubenlinie 381 angeordnet sind. Die drei Messerreihen können in verschiedenen Zahnlücken eines in der Fig. 42 gezeigten Werkstückes schneiden. Während die Höhen der verschiedenen Zähne der verschiedenen Windungen entlang jeder Windung sich ändern, sind auch die Windungen vorzugsweise mit verschiedenen Höhen ausgeführt, wie in der Fig. 42 gezeigt. Das zu schneidende Werkstück 385 wird in einer solchen Richtung geschaltet, daß die Windung 383, welche Schneidmesser der größeren Spitzenweite aufweist, in den vollen Werkstückkörper einschneidet. Die zweite Windung 38:2 schneidet weiter in die Zahnlücke ein, welche zuvor durch die Windung 383 ausgeschruppt ist, und die innerste Windung 381 führt den Endschruppschnitt oder den Schlichtschnitt in einer Zahnlücke aus, durch welche die beiden Windungen 383 und 382 zuvor hindurchgegangen sind.
Vorteilhafter werden die Messer auf der letzten Reihe 3 8 1 so angeordnet, daß die Konvergenzpunkte ihrer Seiten auf einem Kreise oder auf einer Schraubenlinie liegen, die einen gleichbleibenden Abstand von der Werkzeugachse hat, und lediglich die Windungen 382 und 383 haben eine spiralförmige Anordnung der Konvergenzpunkte der seitlichen Schneidkanten der Messer. Mit anderen Worten: Die Messer der Reihe 381 sind vorteilhaft kreisförmig angeordnet, so daß diese Messerreihe dem Einumlaufwerkzeug mit kreisförmig angeordneten Messern entspricht.
Beim Schneiden eines Zahnrades mit dem Werkzeug 380 wird dieses im Eingriff mit dem Werkstück gedreht, während zwischen Werkzeug und Werkstück eine relative Wälzbewegung hervorgebracht wird, und das Werkstück wird um eine Zahnlücke geschaltet, wenn der Zwischenraum 386 des Werkzeuges am Werkstück angekommen ist. Die ersten Schneidmesser 387, 388 und 389 des dargestellten Werkzeuges sind dazu bestimmt, die kleinen Enden der Zahnlücken des Werkstückes zu schneiden, und die Endmesser 394 392 und 393 dienen zum Schneiden der großen Enden der Zahnlücken. Durch Änderung der Flankenwinkel der auf den verschiedenen Windungen angeordneten Messer kann man Schruppwindungen 383 und 382 erhalten, welche den gewünschten Spiralwinkel und Flankenwinkel im Abstand des mittleren Kegels des Zahnrades schneiden. So sind, wie in Fig. 42 gezeigt, die Messer der Windung 383 mit Seiten von größerem Flankenwinkel versehen, als ihn die Seiten der Messer der Windung 38:2 aufweisen, und wiederum besitzen die Messer der Windung 382 an ihren Seiten einen größeren Flankenwinkel als die Messer der Reihe 381.
Es wird als unnötig angesehen, die Berechnung der Gestalt der Windungen 383 und 38:2 im einzelnen anzuführen, da dies ohne Schwierigkeiten auf experimentellem Wege bestimmt werden kann. Ein Ritzel wie das zu schneidende kann geschlitzt werden und als Schneidwerkzeug zur Ausbildung der erforderlichen Gestalt der Windung an einem Bleiwerkstück zur Wirkung gebracht werden. Das geschieht so, daß das Bleiwerkstück in Eingriff mit dem Ritzelwerkzeug gedreht wird, während gleichzeitig zwischen dem Bleiwerkstück und dem Ritzelwerkzeug eine Wälzbewegung hervorgebracht wird, und zwar genau dieselbe, als ob das von dein Bleiwerkstück dargestellte Werkzeug umlaufen und mit dem zu schneidenden Ritzel wälzen würde. Diese experimentelle Bestimmung der Werkzeuggestalt ist auch bei anderen Ausführungsformen gemäß der Erfindung anwendbar.
In der Fig.42 ist das zu schneidende Ritzel in Abwicklung dargestellt und mit 385' bezeichnet. Seine Achse ist 396 und seine Spitze 397. Das Werkzeug 380 ist zu Beginn des Wälzens gezeigt. Während des Wälzens wird das Werkzeug in bezug zum Werkstück um die Spitze oder Achse 397 des Grundwälzrades derart geschwenkt, daß die Werkzeug achse sich aus der Stellung 398 in die Stellung 398' bewegt. In der Stellung, 398' haben die Schneidmesser 391, 392 und 393 gerade das Schneiden an den großen Enden der Zahnlücken des Werkstückes beendet. Dann folgt die schnelle Rückkehr zur Stellung 398 und das Teilungsschalten des Werkstückes um eine Zahnlücke, während der Zwischenrauin 386 des Werkzeuges sich am Werkstück befindet.
Da beim ersten Wälzen alle drei Windungen des Werkzeuges in den vollen Werkstückkörper einschneiden, ist es erwünscht, einen verminderten Betrag an Material während des ersten Wälzens herauszuholen, uni dadurch die Belastung des Werkzeuges herabzusetzen. Aus diesem Grunde ist es erwünscht " das erste Wälzen zu einem besonderen Wälzen zu machen. So kann das Werkzeug während des ersten Wä17,ens aus der Stellung 399 ili die Stellung 399' bewegt werden. Dies ergibt eine Sondermenge von Material, die in den erstendrei Zahnlücken zu entfernen ist. Aus diesem Grunde muß das Werkstück einmal mehr geschaltet werden, als es Zahnlücken besitzt, um das Nachschneiden der ersten Zahnlücke zur gewünschten Tiefe zu ermöglichen. Die Gesamtzahl der Wälzungen i st daher gleich der Zahl der Zahnlücken am Ritzel plus i. Mit anderen Worten: Das Werkstück ist vollständig geschruppt, nachdem das Werkzeug n + i Umdrehungen gemacht hat, wobei n :die Anzahl der Zahnlücken des Werkstückes ist.
Die breiten Spitzen der Schneidzähne des Werkzeuges, wie es in der Fig. 42, und 43 dargestellt ist, wirken sich in einer langen Lebensdauer des Werkzeuges aus. Selbst die Spitzenweite der Windung 381, welche den Endschnitt ausführt und die ganzen Zahnseiten ausbildet, ist allgemein weiter als die nach den früheren Schneidmethoden verwandte Spitzenweite. Ausgenommen sind diejenigen Messer, die am kleinen Ende der Zahnlücke des Rades schneiden. Diese Messer sind in ihrer Spitzenweite der Spitzenweite der Werkzeuge früherer Konstruktion gleich.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 44 bis 46 veranschaulicht. Hier ist ein Schneidwerkzeug spiraliger Form, welches gemäß der Erfindung gebaut ist, mit einem gewöhnlichen Messerkopfschneidwerkzeug zum Schruppen vereinigt. Das Messerkopfschneidwerkzeug ist mit 4oo bezeichnet. Es hat mehrere ringförmig auf dem Umfang angeordnete Messer 401. Das spiralige Werkzeug ist mit 402 bezeichnet. Es hat mehrere in einer Spirale angeordnete Messer 403. Die Messer dieses Werkzeuges 402 sind in der Höhe veränderlich, und sie können auch in ihrem radialen Abstand von der Achse 405 des Werkzeuges veränderlich sein, wie es bei dem in den Fig. 40 und 41 gezeigten Werkzeug der Fall ist.
Die beiden Werkzeuge 400 und 402 sind gleichmittig zueinander angeordnet; sie werden aber vorzugsweise unabhängig voneinander angetrieben. Das Werkzeug 4o2 kann auf einer Welle 406 und das Werkzeug 40o an einer Platte 407, welche gleichmittig zur Welle 4o6 liegt, befestigt sein. Die Platte 407 kann mittels eines Ritzels 408 und eines Innenzahnrades 409 angetrieben werden, während die Welle 4o6 von irgendeiner anderen geeigneten Kraftquelle aus getrieben wird.
Die Messer des Messerkopfwerkzeuges sind mit verminderter Höhe ausgeführt und haben daher eine große Spitzenweite. Das Werkstück 410 (Fig. 45) wird in der durch den Pfeil 411 bezeichneten Richtung geschaltet, so daß der Schnitt in :den vollen Körper mit Ausnahme der ersten Wälzung ausschließlich durch die Messer oder Zähne des Messerkopfwerkzeuges ausgeführt wird. Das spiralförmige Werkzeug 4o2, bringt die gewünschte endgültige Zahnhöhe und die Zahnverjüngung hervor.
Der Messerkopf 400 wird mit einer passenden Schneidgeschwindigkeit gedreht. Er kann sich drei- oder viermal während eines Umlaufs des spiralförmigen Werkzeuges 402 drehen. Das spiralförmige Werkzeug macht lediglich eine Umdrehung während eines Arbeitsganges und während einer vollständigen Wälzung. Vorzugsweise beginnt das Wälzen in einer Stellung, bei welcher der Messerkopf vom Werkstück vollständig frei geht, und das Teilungsschalten des Werkstückes findet in der gleichen Stellung statt.
Die Fig. 47 veranschaulicht eine Abänderung der in den Fig. 44 bis 46 gezeigten Ausführungsform. Hier ist der Messerkopf, welcher mit 415 bezeichnet ist, innerhalb des spiralförmigen mit 416 bezeichneten Werkzeuges angeordnet, anstatt auf der Außenseite des spiralförmigen Werkzeuges wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 44 bis 46. Im übrigen ist die Grundanordnung der beiden Schneidwerkzeuge die gleiche wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 44 bis 46.
Während die Erfindung in Verbindung mit Ausführungsformen beschrieben ist, bei welchen die Werkzeuge geradlinige Schneidkanten haben, ist es ohne weiteres selbstverständlich, daß ;die Erfindung auch auf solche Werkzeuge anzuwenden ist, deren Schneidkanten gekrümmt sind. Verschiedene derartige Ausführungsformen sind in den Fig. 48 bis 5o veranschaulicht. So ist in der Fig. 48 ein Messer eines Schneidwerkzeuges gezeigt, und zwar bei 420, welches äußere und innere Schneidkanten 4:21 und 42:2 von konkavem Profil aufweist. In der Fig. 49 ist ein Messer 425 eines Schneidwerkzeuges dargestellt, dessen äußere Schneidkanten 426 geradliniges Profil und dessen innere Schneidkanten 42,7 konkave Gestalt haben.
In der Fig. 50 ist ein Messer 430 eines Werkzeuges mit konvexen äußeren Schneid-' kanten 431 und konkaven inneren Schneidkanten 43:2 gezeigt. Die Kanten 431 und 432 können ihre Krümmungsmittelpunkte auf der Werkzeugachse haben, so,daß das Werkzeug bei der Arbeit kugelförmige Umdrehungsflächen ausbildet.
Die Messer der nach,der vorliegenden Erfindung ausgeführten Schneidwerkzeuge können so geschärft werden, daß jedes Messer einander gegenüberliegende seitliche Schneidkanten aufweist, oder abwechselnd angeordnete Messer können so geschärft werden, daß sie gegenüberliegend angeordnete Seitenschneiden haben. Es kann auch jede andere geeigilete Methode zum Schärfen angewandt werden. Wo verschiedene Messer einander gegenüberliegende Schneidkanten haben, ist das umgekehrte V, in welchem gegenüber liegende Seitenschneiden der Messer liegen. so zu verstellen, daß es durch das axiale Profil der Flächen, in denen -die äußeren und inneren Schneidkanten liegen, gebildet wird, d.h. durch das axiale Profil der schneidenden Flächen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Wälzverfahren zum Verzahnen schräg verzahnter Kegelräder mit sich schneidenden oder sich kreuzenden Achsen, deren Zahnlücken von einem zum anderen Ende in Höhe und Breite verjüngt sind, mittels eines sich drehenden Messerkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Messerkopfes mit Schneidzähnen deren Schneidprofil entsprechend der Verjüngung der Zahnlücken in der Höhe verschieden ist, die Wälzbewegung zeitlich an die Drehbewegung angepaßt wird, derart, daß jeder Schneidzahn an einer bestimmten anderen Stelle der Zahnlänge schneidet.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum gleichzeitigen Schneiden zweier Flankenflächen mit einem Satz von Schneidzähnen, deren Schneidkanten auf einer gemeinsamen Profilumrißlinie liegen, die Werkzeugachse derart geneigt zur Achse des ge- dachten Planrades eingestellt wird, daß an der verjüngten Seite der Zahnlücken die einen kleineren Abstand voneinander aufweisenden Schneidkantenteile schneiden. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Werkzeuges mit Schlichtzähnen der Werkzeugumlauf und die Wälzbenregung derartige Richtungen haben, daß der Schlichtzahn mit der kleinsten Höhe am großen Ende einer Zahnlücke und der Schlichtzahn mit der größten Höhe am kleinen Ende der Zahnlücke arbeitet. 4. Verfahren nach Anspruch i oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Werkzeuges mit Schrupp- und Schlichtzähnen die relative Wälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück in der einen Richtung bewirkt wird, wenn die Schruppzähne des Werkzeuges arbeiten, und in der anderen Richtung erfolgt, wenn die Schlichtzähne arbeiten. 5. Messerkopf zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidprofil der Schneidzähne entsprechend der Verjüngung der zu schneidenden Zähne in der Höhe verschieden ist. 6. Messerkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne, wie an sich bekannt, nur auf einem Teil des Umfanges angeordnet sind, so daß zwischen dem ersten und dem letzten Schneidzahn der Reihe eine Lücke verbleibt, die ein Teilungsschalten des Werkstückes ohne besondere Rückziehbewegung ermöglicht. 7. Messerkopf nach Anspruch 5 oder (5 mit Schlichtzähnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne je zwei seitliche Schneidkanten aufweisen, die nach Punkten hin konvergieren, welche auf einem zur Messerkopfachse senkrecht stehenden Kreise liegen. 8. Messerkopf nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne seitliche Schneidkanten aufweisen, welche nach Punkten hin konvergieren, die auf einer zum Messerkopf gleichmittiggen Schraubenlinie liegen. g. Messerkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne eine allmählich verändernde Höhe aufweisen, derart, daß ihre Kopfschneidkanten auf einer Schraubenlinie liegen, die zu der die Konvergenzpunkte der seitlichen Schneidkanten enthaltenden Schraubenlinie geneigt ist. Io. Messerkopf nach Anspruch 5 Oder weiteren Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne auf einer Spirale angeordnet sind. i i. Messerkopf nach Anspruch Io, dadurch 'gekennzeichnet, daß die seitlichen Schneidkanten der Schneidzähne nach i Punkten hin konvergieren, die auf einer dreidimensionalen, mit dem Messerkopf gleichmittigen Spirale liegen. 12. Messerkopf nach Anspruch 5 oder Unteransprüchen mit Schrupp- und Schlichtzähnen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Schruppzähne als auch die Schlichtzähne eine allmählich verändernde Höhe aufweisen. 13. Messerkopf nach Anspruch 12, dadurch 'gekennzeichnet, daß, in Umlaufrichtung gesehen, die Schruppzähne eine allmählich wachsende und die Schlichtzähne eine allmählich abnehmende Höhe aufweisen. 14. Messerkopf nach Anspruch 5 oder weiteren Unteransprüchen, dadurch kennzeichnet, daß die Schneidzähne in mehreren Gruppen um eine gemeinsame Achse angeordnet sind, wobei die Schneidzähne wenigstens einer Gruppe auf einer I Spirale liegen. 15. Messerkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne einer Gruppe von kleinerer Höhe als die der nächstfolgenden Gruppe sind und daß die Schneidzähne einer Gruppe in bezug zu denen der nächstfolgenden Gruppe exzentrisch angeordnet sind. 16. Messerkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Schneidzähnen auf einer Spirale und eine andere Gruppe auf einem Kreise um die gemeinsame Drehachse angeordnet sind. 17. Wälzverfahren zum Verzahnen schräg verzahnter Kegelräder mit sich schneidenden oder sich kreuzenden Achsen nach Anspruch i unter Verwendung eines Messerkopfes nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsschalten des Werkstückes dann erfolgt, wenn der Messerkopf sich vom Werkstück frei gewälzt hat.