DE1817561A1

DE1817561A1 - Process for the production of gear wheels

Info

Publication number: DE1817561A1
Application number: DE19681817561
Authority: DE
Inventors: Di Ponio John I
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1965-12-28
Filing date: 1968-12-31
Publication date: 1969-08-28

Description

_, L-IVO. W. BEYER_, L-IVO. W. BEYER

FRANKFURT/!, AIN ¹P¹'-^¹**⁸⁰"'-¹^g.B. Jochem FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE 1βFRANKFURT / !, AIN ¹ P ¹ '- ^ ¹ ** ⁸⁰ "' - ¹ ^ gB Jochem BARON-VOM-STEIN-STRASSE 1β In Stehen: ■ Az.ιStanding: ■ Az.ι

Ford-Werke 1 R 1 7 R RFord works 1 R 1 7 R R

Aktiengesellschaft ι ο ι / ü D ιAktiengesellschaft ι ο ι / ü D ι

Köln- DeutzCologne-Deutz

PatentanmeldungPatent application

Priorität der US Patentanmeldung Serial No. 695Priority of US patent application serial no. 695

vom 5· Januar 1968dated January 5, 1968

Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern ( Zusatzanmeldung zu Patentanmeldung P 15 52 172.9 )Process for the manufacture of gears (Additional application to patent application P 15 52 172.9)

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des Verfahrens zur Herstellung von Zahnrädern nach Patent (Patentanmeldung P .15 52 172.9).The invention relates to a further development of the method for manufacturing gear wheels according to the patent (Patent application P .15 52 172.9).

Im Hauptpatent ist vorgeschlagen worden, zur Zahnradherstellung einen zylindrischen Rohling zunächst in bekannter Weise durch spanende Bearbeitung mit Zahnlücken zu versehen und daraufhin das an sich bekannte Profilwalzen zur Druckumformung des Werkstückmaterials zwischen achsparallelen und quer zu ihren Achsen relativ zueinander zustellbaren Rollwerkzeugen anzuwenden, wobei die Rollwerkzeuge als Zahnwalzen mit Einheitszahnstangenprofil ausgebildet sind und mindestens eine Flanke jedes Walzenzahns in zwei Abschnitte mit verschiedenen Eingriffswinkeln unterteilt ist. Durch diesen Vorschlag ist bei gleichzeitiger Erzielung höchster Präzision eine wesentliche Herabsetzung In the main patent it has been proposed to first provide a cylindrical blank in a known manner by machining with tooth gaps for gear production and then to use the known profile rolling for pressure forming of the workpiece material between axially parallel and transversely to their axes relative to each other adjustable rolling tools, the rolling tools as Toothed rollers are formed with a unit rack profile and at least one flank of each roller tooth is divided into two sections with different pressure angles. This suggestion is a significant reduction while at the same time achieving the highest precision

Fo 784-9/ 30.12.1968 Fo 784-9 / December 30, 1968

.909835/0233.909835 / 0233

der Bearbeitungszeit möglich, indem die Zahnräder zunächst zur Herstellung der Zahnnuten nur geschruppt zu werden brauchen und anschließend die bisher übliche spanende Bearbeitung zur Fertigstellung des Zahnrads durch Druckumformung des Werkstückmaterials ersetzt wird.the machining time is possible by initially only roughing the gears to produce the tooth grooves need and then the previously customary machining to complete the gear by pressure forming of the workpiece material is replaced.

Die druckumformende Bearbeitung durch Profilwalzen des Werkstücks zwischen achsparallelen Rollwerkzeugen ist bei der Gewindeherstellung unter der Bezeichnung "Gewinderollen" sowie auch bei der Herstellung von Keilnuten bekannt. Dabei sind die Rollwerkzeuge jedoch einem schnellen Verschleiß unterworfen. Da es bei Zahnrädern auf höchste Präzision ankommt, erfordert deshalb die Übertragung dieser bekannten Fertigungsmethode auf die Zahnradherstellung ein häufiges Nacharbeiten der Rollwerkzeuge. Besonders grosser Verschleiß tritt dabei im axial mittleren Bereich der Zähne auf, da, wie sich herausgestellt hat, das Werkstückmaterial bei der Druckumformung die Tendenz hat, von den axialen Randbereichen der Zähne zur Zahnmitte hin zu fliessen.The pressure-forming processing by profile rolling of the workpiece between axially parallel rolling tools is known in thread production under the designation "thread rolling" as well as in the production of keyways. In this case, however, the rolling tools are subject to rapid wear. Since the highest precision is essential for gears, the transfer of this known manufacturing method to gear manufacturing requires frequent reworking of the rolling tools. Particularly great wear occurs in the axially central area of the teeth because, as has been found, the workpiece material during pressure forming has a tendency to flow from the axial edge areas of the teeth towards the center of the tooth.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren nach dem Hauptpatent eo weiterzubilden, daß es durch ein möglichst seltenes Abrichten der Rollwerkzeuge auch für die Großserienfertigung geeignet ist. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zylindrische Rohling vor oder unmittelbar nach der die Zahnlücken ergebenden spanenden Bearbeitung an seiner Peripherie mit konkavem Längsprofil versehen wird und daß die Anwendung des Profilwalzens in eine Grobwalzstufe und eine Schlichtwalzstufe mit verschiedenen Rollwerkzeugen unterteilt ist. : :The object of the invention is to develop the method according to the main patent eo that it is possible by a Infrequent dressing of the roller tools is also suitable for large-scale production. According to the invention, this The object is achieved in that the cylindrical blank before or immediately after the machining which results in the tooth gaps Machining on its periphery is provided with a concave longitudinal profile and that the application of profile rolling is divided into a rough rolling stage and a finishing rolling stage with different rolling tools. ::

Nach dem Schlichtwalzen können die axial gerichteten Endflächen des Zahnrads zur Entfernung von durch die Druck umformung entstandenen Materialüberschüssen geschlichtet werden, und es können die Zähne zur Herstellung des gewünschten Kopfkreisdurchmessers überdreht werden. Auch ist es in After finishing rolling, the axially directed end faces of the gear can for removing deformation by the pressure resulting excess material to be sized, and there may be teeth rotates to produce the desired tip diameter. It is also in

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weiterer Ausbildung der Erfindung möglich, das Zahnrad nach dem Schlichtwalzen zur Herstellung der gewünschten Härte und Kerbschlagfestigkeit warmzubehandeln.further development of the invention possible, the gear after finish rolling to produce the desired hardness and notched impact strength.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen :The invention is explained in more detail below with reference to the drawing explained. Show it :

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Zahnradfräsmaschine zum Schruppen der Zahnlücken eines Zahnradrohlings vor dessen Fertigbearbeitung, .1 shows a schematic representation of a gear milling machine for roughing the tooth gaps a gear blank before it is finished,.

Fig. 2 die Anordnung der Rollwerkzeuge zum Fertigbearbeiten der Zahnräder, größtenteils im Schnitt in der gemeinsamen Ebene der Achsen der Rollwerkzeuge und des bearbeiteten Zahnrades nach Linie II - II in Fig. 3,Fig. 2 shows the arrangement of the rolling tools for finishing the gears, mostly in Section in the common plane of the axes of the rolling tools and the machined gear according to line II - II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, nach Linie III - III in Fig. 2,Fig. 3 is a view, partly in section, along the line III - III in Fig. 2,

Fig. 4- eine Ansicht, teilweise im Axialschnitt nach Linie IV - IV in Fig. 5 auf einen vorgeschruppten Zahnradrohling,Fig. 4- is a view, partly in axial section along line IV - IV in Fig. 5 of a pre-roughed Gear blank,

Fig. 5 eine Stirnansicht nach Linie V - V in Fig. 4·,Fig. 5 is an end view along line V - V in Fig. 4 ·,

Fig. 6 in verkleinertem Maßstab, teilweise im Axialschnitt ein fertigbearbeitetes Zahnrad undFig. 6 shows a finished gear and on a reduced scale, partly in axial section

Fig. 7 in Draufsicht einen Zahn des fertigbearbeiteten Zahnrads.7 shows a top view of a tooth of the finished one Gear.

Gemäss der Darstellung in Fig. 1 ist ein Zahnradrohling 10 auf eine Werkstückspindel 11 aufgespannt, die über ein Schneckengetriebe mit einem Schneckenrad 13 antreibbar ist. Die Schnecke 16 des Schneckengetriebes ist auf einer Antriebswelle 18, mittels welcher der Zahnradrohling 10 beim Schruppfräsen mit vorbestimmter Drehzahl angetrieben wird .According to the illustration in Fig. 1, a gear blank 10 is clamped on a workpiece spindle 11, which has a Worm gear with a worm wheel 13 can be driven. The worm 16 of the worm gear is on a drive shaft 18, by means of which the gear blank 10 when Rough milling is driven at a predetermined speed.

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Fo 7849/ 30.12.68 *"9 0 9835
Fo 7849 / 12/30/68 * "

Die Welle 18 erhalt ihren Antrieb von einer Riemenscheibe 20 eines Riementriebes 22, dessen treibende Riemenscheibe 24- Von einem Elektromotor 26 angetrieben wird.The shaft 18 receives its drive from a belt pulley 20 of a belt drive 22, the driving pulley 24 of which is driven by an electric motor 26.

Von der Antriebswelle 18 werden ferner über ein Kegelradgetriebe 30 eine Keilnutwelle 28 und von dieser über ein weiteres Kegelradgetriebe 32 eine Werkzeugspindel 34· angetrieben. Die Werkzeugspindel 34·' trägt einen Fräser 36, der die Zahnnuten in dem Werkstückrohling 10 fräst.The drive shaft 18 also has a bevel gear 30 a spline shaft 28 and driven by this via a further bevel gear 32 a tool spindle 34. The tool spindle 34 'carries a milling cutter 36, the milling the tooth grooves in the workpiece blank 10.

^ Vor oder unmittelbar nach der die Zahnnuten erzeugenden Schruppbearbeitung auf der vorbeschriebenen Fräsmaschine wird der Zahnradrohling gemäss der Darstellung in Fig. 4-an seiner Peripherie mit einem konkaven Längsprofil versehen. Dadurch wird der Durchmesser des Zahnradrohlings an den Stirnenden grosser als in seinem mittleren Bereich. Die sich aus dem halben Durchmesserunterschied ergebende Bodenhöhe kann etwa 0,5 mm betragen.^ Before or immediately after the one generating the tooth grooves Rough machining on the milling machine described above is carried out on the gear wheel blank according to the illustration in FIG its periphery provided with a concave longitudinal profile. This will make the diameter of the gear blank larger at the forehead than in its central area. The one resulting from half the difference in diameter Floor height can be about 0.5 mm.

Hiernach wird der mit Zahnlücken versehene Zahnradrohling zwischen Zentrierkegeln, wie in Fig. 2 dargestellt, gespannt. Zu beiden Seiten des Zahnradrohlings sind auf • parallelen Achsen Rollwerkzeuge 12 und 14· drehbar angeordnet, ™ Der Mittenabstand zwischen den Rollwerkzeugen wird mittels einer hydraulischen Presse oder einer anderen geeigneten Vorrichtung derart verringert, daß die vorgeschliffenen Zähne der Rollwerkzeuge in die Zahnlücken des Werkstückrohlings eingreifen. The gear blank provided with tooth gaps is then clamped between centering cones, as shown in FIG. Both sides of the gear blank are on • parallel axes of rolling tools 12 and 14 · rotatably arranged, ™ The center-to-center distance between the rolling tools is determined using a hydraulic press or another suitable one Device so reduced that the pre-ground teeth of the rolling tools engage in the tooth gaps of the workpiece blank.

Die Rollwerkzeuge 12 und 14- können als schräg verzahnte Stirnzahnräder ähnlich den Rollwerkzeugen nach dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents ausgebildet sein.The rolling tools 12 and 14- can be helical-toothed Spur gears be designed similar to the rolling tools according to the embodiment of the main patent.

Wenn die Rollwerkzeuge den Walzkräften unterworfen werden,When the rolling tools are subjected to the rolling forces,

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wird auf dem Zahnradrohling Werkstückmaterial verlagert. Dabei hat das Zahnmaterial das normale Bestreben, von den Zahnenden zum Mittelbereich hin zu fliessen. Um diesem "Effekt zu begegnen, hat der Zahnradrohling die in Fig. 4 dargestellte "Form. Dadurch erhält der Zahn nach der Profilwalzbearbeitung angenähert die angestrebte genaue Grosse, da der Durchmesser des Zahnrads im axial mittleren Bereich durch diesen Metallfluss zunimmt.workpiece material is shifted on the gear blank. The tooth material has the normal tendency to flow from the tooth ends to the central area. To this To counteract the effect, the gear blank has the shape shown in FIG. This gives the tooth after roll forming approximated the desired exact size, because the diameter of the gear is in the axially central area by this metal flow increases.

Der Zahnradrohling wird mit einem Durchmesser hergestellt, ^ der angenähert, um 2,3 bis 2,5 mm zu klein gegenüber dem· fertigen- Zahnrad ist, um der Zunahme des Aussendurchmessers beim Walzprozess zu begegnen.The gear blank is made with a diameter, ^ which is approximately 2.3 to 2.5 mm too small compared to the Finished-gear is in order to increase the outside diameter to be encountered in the rolling process.

Nach dem vorbeschriebenen Grobwalzen wird das noch nicht ganz fertig bearbeitete Zahnrad 10 aufgespannt und zwischen Bollwerkzeugen neu eingespannt, die im grossen und ganzen die gleiche Form wie die Rollwerkzeuge 12 und 14 zum Grobwalzen besitzen.After the above-described rough rolling, the not yet completely finished gear 10 is clamped and between Boll tools newly clamped, which by and large the same shape as the rolling tools 12 and 14 for rough rolling own.

Das anschließende Fertigrollen ist ein Feinbearbeitungsvorgang. Der Betrag an Metall, der hierbei verlagert wird, ändert die Zahndicke nur um angenähert 0,05 mm. Dies bedeutet einen minimalen Metallfluss, und der Verschleiss an ' den Schlichtrollwerkzeugen ist minimal. Ebenso kann der Anpreßdruck der Rollwerkzeuge bei Aufrechterhaltung der Abmessungsgenauigkeit an der noch nicht fertiggestellten Zahnform aufrechterhalten werden.The subsequent finish rolling is a fine machining process. The amount of metal that is shifted in the process, only changes the tooth thickness by approximately 0.05 mm. This means a minimal flow of metal, and the wear and tear on ' the finishing tools is minimal. Likewise, the contact pressure of the rolling tools while maintaining the Dimensional accuracy can be maintained on the not yet finished tooth shape.

Nachdem das Zahnrad auf seine volle Tiefe gewalzt ist, wird es noch an den Stirnflächen bearbeitet, um die durch die Druckumformung entstandenen Materialüberschüsse zu entfernen. Auch können die Zähne nach dem Schlichtwalzen zur Herstellung des gewünschten Kopfkreisdurchmessers überdreht oder überschliffen werden. After the gear has been rolled to its full depth, the end faces are machined in order to remove the excess material caused by the pressure forming. After finishing rolling, the teeth can also be turned or ground to produce the desired tip diameter.

Der Schlichtwalzvorgang kann die gewünschte Balligkeit anThe finish rolling process can produce the desired crowning

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den fertigbearbeiteten Zähnen zuwege bringen. Dies geschieht durch entsprechende Abänderung der Zahnform an den Schlichtrollwerkzeugen. Eine Schabebearbeitung nach dem Schlichtwalzen ist nicht erforderlich.bring about the finished teeth. this happens by changing the tooth shape accordingly on the finishing roller tools. A scraping after finish rolling is not required.

Das Einarbeiten der Zahnlücken am Zahnradrohling erfolgt vorzugsweise auf der vorbeschriebenen Zahnradfräsmaschine. Es ist jedoch möglich, dies auch durch einen Verdrängungs- Wk Vorgang zu bewerkstelligen. Das konkave Längsprofil der Zähne am Rohling kann vor oder unmittelbar nach dem Grohwalzen erfolgen.The machining of the tooth gaps on the gear blank is preferably carried out on the gear milling machine described above. However, it is also possible to accomplish this by means of a displacement Wk process. The concave longitudinal profile of the teeth on the blank can take place before or immediately after rough rolling.

Nach dem Schlichtwalzen kann das Zahnrad auch zur Herstellung der gewünschten Härte und Kerbschlagfestigkeit warmbehandelt werden.After finishing rolling, the gear can also be used for production heat-treated to the desired hardness and notched impact strength.

Patentansprüche /Patent claims /

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9 0 9 8 3 5/0233 ORIGINAL INSPSCTED9 0 9 8 3 5/0233 ORIGINAL INSPSCTED

Claims

.! Process for the production of gears according to ^^ Patent ... . (Patent application P 15 52 172.9) » characterized in that the cylindrical blank (10) before tider immediately after the machining which results in the tooth gaps is provided on its periphery with a concave longitudinal profile and that the application of the Profile rolling in a rough rolling stage and a finishing rolling stage with different rolling tools (12, 14) is divided "

2. The method according to claim 1, characterized geke nnze rejects that after the sizing rollers axially directed end faces of the gear for removal of excess material caused by the pressure forming are smoothed.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized g ek e η η ζ e i c h η e t that the teeth after finish rolling to produce the desired tip diameter be turned or ground.

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Finishing rolls

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