DE4316765A1

DE4316765A1 - Apparatus for producing or machining gears

Info

Publication number: DE4316765A1
Application number: DE19934316765
Authority: DE
Inventors: Max Baumstark
Original assignee: Lorenz Maschf GmbH
Current assignee: Lorenz Maschf GmbH
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-11-24

Abstract

An apparatus for producing or machining gears according to the principle of gear shaping has a work-holding table for a work gear, a shaping spindle with a cutting gear of considerable hardness fastened to it, a shaping drive setting the shaping spindle in a reciprocating movement if need be with superimposed rolling motion, and an infeed drive. To reduce the design cost and improve the vibration rigidity, provision is made for the cutting teeth of the cutting gear to lie over their entire extent in the cutting direction on a circular-cylindrical enveloping surface and to have one cutting edge each on the opposite end faces of the cutting gear, and for the cutting gear to be fed in by one chip width in each case during the shaping and return stroke of the shaping spindle. The conventional lifting of the cutting gear in gear shapers and the disadvantages associated with this are eliminated by these measures.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen bzw. Bearbeiten von Zahnrädern nach dem Prinzip des Zahnrad stossens mit einem Aufspanntisch für ein Werkrad, einer Stoßspindel mit einem daran befestigten Schneidrad großer Härte, einem die Stoßspindel in eine Hubbewegung mit ge gebenenfalls überlagerter Wälzbewegung versetzenden Stoß antrieb und einem Zustellantrieb.The invention relates to a device for generating or Machining gears according to the principle of the gear with a clamping table for a work wheel, one Shock spindle with a large cutting wheel attached Hardness, the shock spindle in one stroke with ge if necessary, superimposed rolling movement drive and a feed drive.

Beim Stoßen bzw. Wälzstoßen von Zahnrädern wird das als Schneidrad ausgebildete Werkzeug mittels der Stoßspindel in einer Stoßbewegung, gegebenenfalls überlagert von einer Wälzbewegung, geführt. Beim Stoßhub wird am Werkrad ein der eingestellten Schnittbreite entsprechender Span ab genommen. Gegen Ende des Stoßhubs wird das Schneidrad radial abgehoben, um beim Rückhub berührungsfrei am Werk rad vorbei laufen zu können. Am Ende des Rückhubs wird das Schneidrad wieder in Schnittstellung gebracht und um das notwendige Maß zugestellt, um beim folgenden Stoß hub den nächsten Schnitt auszuführen. Die Abhebebewegung wird heute üblicherweise vom Schneidrad ausgeführt, indem die Stoßspindel in einem Werkzeugträgerkopf gelagert ist, der die eigentliche Abhebebewegung ausführt.When bumping or hobbing gears, this is considered Cutting wheel trained tool by means of the shock spindle in a shock movement, possibly overlaid by one Rolling motion, guided. During the shock stroke, the work wheel turns on chip corresponding to the set cutting width taken. Towards the end of the stroke, the cutting wheel radially lifted off so that it can be touched at the factory on the return stroke to be able to walk past. At the end of the return stroke brought the cutting wheel back into the cutting position and delivered by the necessary amount to the next push stroke to make the next cut. The withdrawal movement is usually performed today by the cutting wheel by the impact spindle is mounted in a tool carrier head, who carries out the actual lifting movement.

Die Abhebebewegung mit dem Abhebe- und dem Anstellhub erfordert für den Werkzeugträger gesonderte Führungen bzw. Lager sowie Antriebs- bzw. Steuerungsmittel und somit einen entsprechenden konstruktiven Aufwand. Durch die zusätzlichen Führungen und Lager sowie die zu bewegenden Massen leidet die Schwingungssteifigkeit der Stoßmaschine, was entweder auf Kosten der Präzision des Werkrades und der Standzeit des Schneidrades geht oder aber zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der Schwingungs steifigkeit erfordert.The lifting movement with the lifting and the setting stroke requires separate guides or Bearing and drive or control means and thus a corresponding design effort. Through the additional guides and bearings as well as those to be moved The vibration rigidity of the impact machine suffers from masses, which either at the expense of the precision of the work wheel and the life of the cutting wheel goes or additional constructive measures to improve the vibration stiffness required.

Mit den vorgenannten Problemen geht einher das Problem der Verschleißfestigkeit der Schneidräder, deren Schneid zähne an der Zahnbrust mit einer Freifläche versehen sind, die bei HS-Stählen und Hartmetallstählen zur Vermeidung zu hoher Reibung notwendig ist. Bei dieser Ausbildung der Schneidzähne beschränkt sich der Verschleiß vornehmlich auf die Schneide bzw. Spanfläche. Der Verschleiß zwingt zum gelegentlichen Nachschleifen auf speziellen Schärf maschinen. Daneben sind Schneidräder mit Hartstoff-Be schichtung z. B. Titannitrit, bekannt, die an der Schneide eine erheblich höhere Standzeit aufweisen. Der Verschleiß verlagert sich weitgehend auf die Spanfläche und besteht vornehmlich in einer Kolkbildung. Schließlich sind zur Vermeidung des Schärfens dünne Schneidringe be kannt (sogenannte "Wafer"-Werkzeuge), die nach Erreichen der Standzeit nicht mehr nachgeschliffen, sondern ausge tauscht werden.The problem goes hand in hand with the aforementioned problems the wear resistance of the cutting wheels, their cutting teeth on the tooth face are provided with a free surface, to avoid that with HS steels and carbide steels excessive friction is necessary. With this training wear on the cutting teeth is mainly limited on the cutting edge or rake face. The wear forces for occasional regrinding on special sharpening machinery. There are also cutting wheels with hard material stratification z. B. titanium nitrite, known to the Cutting edge have a significantly longer service life. Of the Wear largely shifts to the rake face and consists mainly of scouring. After all are thin cutting rings to avoid sharpening knows (so-called "wafer" tools) that after reaching the tool life is no longer reground, but worn out be exchanged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Vorrichtung des eingangs genannten Aufbaus eine größere Schwingungs steifigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung des konstruktiven Aufwandes zu verleihen.The invention has for its object the device a larger vibration of the structure mentioned at the beginning rigidity while reducing the design Lend effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneidzähne des Schneidrades über ihre gesamte Er streckung in Schnittrichtung auf einer kreiszylindrischen Hüllfläche liegen und an den gegenüberliegenden Stirnseiten des Schneidrades je eine Schneide aufweisen, und daß das Schneidrad beim Stoß- und beim Rückhub der Stoßspindel um jeweils eine Spanbreite zustellbar ist.This object is achieved in that the cutting teeth of the cutting wheel over their entire Er Extension in the direction of cut on a circular cylindrical Envelope surface and on the opposite end faces of the cutting wheel each have a cutting edge, and that Cutting wheel during the impact and return stroke of the impact spindle one span can be set in each case.

Im Gegensatz zu der herkömmlichen Ausbildung eines Schneid rades, das neben der freigeschnittenen Schneide (Spanfläche) eine zurückgeschnittene Freifläche aufweist, kann das erfindungsgemäß ausgebildete Schneidrad über seine gesamte Höhe kreiszylindrische Schneidzähne aufweisen, die also keine Freifläche besitzen. Damit wird eine gewisse Reibung zwischen Schneidzahn und Werkradzahn während der Schnitt bewegung in Kauf genommen. Praktische Versuche haben aber überraschenderweise gezeigt, daß diese erhöhte Reibung keine nennenswerte Erhöhung des Verschleißes mit sich bringt, insbesondere wenn das Schneidrad als dünne Scheibe ausgebildet ist. Es ergeben sich allenfalls Einschränkungen bei größeren Schnittbreiten. Diese werden aber durch die erheblichen Vorteile, welche die Erfindung mit sich bringt, aufgewogen. Durch die Tatsache, daß nicht nur beim Stoßhub, sondern auch beim Rückhub eine Schnittbewegung stattfindet, entfällt der bisher durch die Abhebebewegung gegebene Leerhub, so daß die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt wird. Weiterhin wird durch den Wegfall der Abhebebewegung der gesamte hiermit in Verbindung stehende konstruktive Aufwand vermieden und insbesondere die Schwingungssteifig keit wesentlich verbessert, da nur noch eine Vertikalbe wegung, gegebenenfalls überlagert von einer Wälzbewegung, lager-und führungstechnisch zu beherrschen ist. Durch den Wegfall des für die Abhebebewegung notwendigen Freiheits grades ergibt sich somit insgesamt eine konstruktive Ver einfachung bei gleichzeitiger Erhöhung der Schwingungs steifigkeit. Letztere wiederum ermöglicht eine Verbesserung in der Fertigungspräzision, und führt zu einer Verminderung des Verschleißes.In contrast to the conventional design of a cutting rades that next to the cut edge (rake face) has a cut back open space, that can Cutting wheel designed according to the invention over its entire length Height circular cylindrical cutting teeth, that is have no open space. This creates some friction between cutting tooth and gear wheel tooth during the cut Accepted movement. But have practical trials Surprisingly shown that this increased friction no significant increase in wear brings, especially if the cutting wheel as a thin disc is trained. At most there are restrictions with larger cutting widths. But these are through the considerable advantages which the invention brings with it, weighed. The fact that not only during the stroke, but a cutting movement also takes place on the return stroke, the one previously given by the lifting movement is no longer applicable Idle stroke, so that the processing time is significantly reduced becomes. Furthermore, by eliminating the lifting motion all related constructive Avoided effort and especially the vibration stiffness speed significantly improved as there is only one vertical leg movement, possibly overlaid by a rolling movement, is to be mastered in terms of storage and management. By the Loss of the freedom required for the lifting movement degree thus results overall in a constructive ver simplification while increasing the vibration stiffness. The latter in turn enables improvement in manufacturing precision, and leads to a reduction of wear.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Schneidrad als dünner Ring aus gebildet und zwischen zwei Stützringen zentriert angeordnet ist, die an ihrer Peripherie den Schneidzähnen ent sprechende, jedoch mit Untermaß versehene Stützzähne auf weisen, und daß die Schneidzähne zwischen den Stützzähnen eingespannt sind.A preferred embodiment of the invention draws is characterized in that the cutting wheel as a thin ring formed and arranged centered between two support rings is that ent on the periphery of the cutting teeth speaking, but with undersized support teeth point, and that the cutting teeth between the support teeth are clamped.

Das Schneidrad ist also bei dieser Ausführung ähnlich dem bekannten "Wafer" ausgebildet und in ähnlicher Weise eingespannt. Ein solcher dünner Schneidring wird nach Er reichen der Standzeit geschärft, kann aber aufgrund der günstigen Kostensituation auch gegen einen neuen Schneid ring ausgetauscht werden.The cutting wheel is therefore similar in this version the well-known "wafer" and in a similar manner clamped. Such a thin cutting ring is, according to Er range is sharpened, but can be due to the favorable cost situation even against a new cutting ring can be replaced.

Eine ähnlich vorteilhafte Ausbildung ergibt sich dann, wenn das Schneidrad in einer Diametralebene unter Bildung von zwei dünnen, planparallelen Schneidringen geteilt ist, die unter Zwischenschaltung eines Distanzrings zwischen zwei äußeren Stützringen angeordnet sind, und die Stütz ringe und der Distanzring an ihrer Peripherie den schneid zähnen entsprechende, jedoch mit Untermaß versehene Stütz zähne aufweisen, wobei die Schneidzähne jedes Schneid rings zwischen den Stützzähnen des Distanzrings und den Stützzähnen jeweils eines Stützrings eingespannt sind.A similarly advantageous training results if the cutting wheel is forming in a diametral plane is divided by two thin, plane-parallel cutting rings, with the interposition of a spacer ring between two outer support rings are arranged, and the support rings and the spacer ring on the periphery of the cutting teeth corresponding but undersized support have teeth, the cutting teeth each cutting rings between the support teeth of the spacer ring and the Support teeth of a support ring are clamped.

Bei dieser Ausführung führt der untere Schneidring beim Stoßhub die Schnittbewegung aus, während beim Rückhub der obere Schneidring wirksam ist.In this version, the lower cutting ring guides Impact stroke the cutting movement, while the return stroke the upper cutting ring is effective.

Die letztgenannte Ausführungsform läßt sich dadurch noch in fertigungstechnischer Hinsicht vereinfachen, daß die beiden planparallelen Schneidringe mit ihrer Diametralebene etwa unter dem jeweiligen Schneidenwinkel angeordnet sind.The latter embodiment can still be simplify from a manufacturing point of view that the two plane-parallel cutting rings with their diametral plane are arranged approximately under the respective cutting edge angle.

Bei dieser Ausführungsform wird der Schneidring an den Schneidflächen lediglich plangeschliffen. Er weist über seine gesamte Ringbreite gleiche Dicke auf, so daß er besonders stabil ist und sich fehlerfrei mit Hartstoff beschichten läßt.In this embodiment, the cutting ring on the Cutting surfaces only ground flat. He transfers its entire ring width is the same thickness, so that it is particularly stable and flawless with hard material can be coated.

Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele beschrieben.Below is the invention based on some in the Drawing of reproduced embodiments described.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform; Fig. 1 is a schematic view of a first embodiment;

Fig. 2 einen Axialschnitt eines Ausführungsbei spiels eines Schneidrings und Fig. 2 is an axial section of a game Ausführungsbei a cutting ring and

Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Schnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels. Fig. 3 is a section similar to FIG. 2 of another embodiment.

In der Zeichnung sind die Einzelheiten einer Stoßmaschine bzw. Wälzstoßmaschine nicht gezeigt, da sie geläufiger Stand der Technik sind. Fig. 1 zeigt ein auf einem Auf spanntisch befestigtes Werkrad 1, das mit einer Verzahnung 2 zu versehen ist. Hierzu dient ein Schneidrad 3, das am unteren Ende einer nicht gezeigten Stoßspindel befestigt ist. Die Stoßspindel bewegt das Schneidrad 3 entsprechend dem Doppelpfeil a in vertikaler Richtung. Das Schneidrad 3 führt also einen Stoßhub und einen Rückhub aus. Die Vektoren von Stoßhub und Rückhub liegen auf einer Linie. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wälzstoßmaschinen führt das Schneidrad 3 neben dem Stoßhub und dem Rückhub gemäß Rich tungspfeil a lediglich noch eine Zustellbewegung ent sprechend dem Richtungspfeil b aus, die für die notwen dige Spanbreite am Werkrad 1 sorgt.The details of a shaping machine or gear shaping machine are not shown in the drawing, since they are common state of the art. Fig. 1 shows a on a table mounted on the work wheel 1 , which is to be provided with a toothing 2 . For this purpose, a cutting wheel 3 , which is attached to the lower end of a shock spindle, not shown. The shock spindle moves the cutting wheel 3 in the vertical direction in accordance with the double arrow a. The cutting wheel 3 thus performs a stroke stroke and a return stroke. The stroke and return stroke vectors lie on one line. In contrast to conventional gear shaping machines, the cutting wheel 3, in addition to the stroke stroke and the return stroke according to the directional arrow a, only performs an infeed movement corresponding to the directional arrow b, which ensures the necessary chip width on the work wheel 1 .

Das Schneidrad 3 ist als relativ dünne Scheibe ausgebildet und weist an ihrer Peripherie Schneidzähne 4 auf, die in ihrer Geometrie entsprechend der am Werkrad 1 her zu stellenden Verzahnung 2 ausgebildet sind. Die Schneidzähne 4 weisen eine Zahnbrust 5 auf, die über die gesamte Höhe des Schneidrades 3 auf einer kreiszylindrischen Hüllfläche liegt. Es fehlt also an einer Freifläche. Ferner weisen die Schneidzähne 4 an gegenüberliegenden Seiten je eine Schneide 6, 7 auf. Die untere Schneide 6 wird nach Zu stellung um die Spanbreite beim Stoßhub wirksam. Hat das Schneidrad die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete untere Stellung erreicht, wird es wiederum um die Span breite entsprechend dem Richtungspfeil b zugestellt, so daß beim Rückhub die obere Schneide 7 eine Schnittbewegung ausführt.The cutting wheel 3 is designed as a relatively thin disk and has on its periphery cutting teeth 4 which are designed in their geometry in accordance with the toothing 2 to be produced on the work wheel 1 . The cutting teeth 4 have a tooth face 5 which lies over the entire height of the cutting wheel 3 on a circular cylindrical envelope surface. So there is no open space. Furthermore, the cutting teeth 4 each have a cutting edge 6 , 7 on opposite sides. The lower cutting edge 6 is effective after setting to the span width during the stroke. If the cutting wheel has reached the lower position indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, it is again moved by the span width in accordance with the directional arrow b, so that the upper cutting edge 7 performs a cutting movement on the return stroke.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Schneid rad 3 als dünner Schneidring 8 ausgebildet, der wiederum an der Peripherie mit den Schneidzähnen 4 versehen ist. Der Schneidring 8 ist zwischen einem oberen Stützring 9 und einem unteren Stützring 10 angeordnet. Der Schneidring 8 und der untere Stützring 10 sind am oberen Stützring 9 zentriert. Beide Stützringe 9, 10 weisen an ihrer Peri pherie Stützzähne 11, 12 auf, die gegenüber den Schneid zähnen 4 Untermaß aufweisen. Die Schneidzähne 4 und damit der Schneidring 8 sind zwischen den Stützzähnen 11 und 12 eingespannt. Hierzu dient beispielsweise die Spannhülse 13, die auf die Stoßspindel 14 aufgeschraubt ist und die aus den Stützringen 9, 10 und dem Schneidring 8 bestehende Werkzeugeinheit gegen eine Schulter 15 an der Stoßspindel verspannt.In the embodiment according to FIG. 2, the cutting wheel is formed as a thin cutting ring 8 3, which is in turn provided at the periphery with the cutting teeth 4. The cutting ring 8 is arranged between an upper support ring 9 and a lower support ring 10 . The cutting ring 8 and the lower support ring 10 are centered on the upper support ring 9 . Both support rings 9 , 10 have on their peri pherie support teeth 11 , 12 , which have 4 undersize compared to the cutting teeth. The cutting teeth 4 and thus the cutting ring 8 are clamped between the support teeth 11 and 12 . This is used, for example, by the clamping sleeve 13 , which is screwed onto the shock spindle 14 and braces the tool unit consisting of the support rings 9 , 10 and the cutting ring 8 against a shoulder 15 on the shock spindle.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das Schneid rad in einer Diametralebene in zwei dünne Schneidringe 16, 17 geteilt, die unter Zwischenschaltung eines Distanz rings 18 wiederum zwischen einem oberen Stützring 19 und einem unteren Stützring 20 angeordnet sind. Die Schneidringe 16, 17 weisen planparallele Stirnseiten auf und sind unter dem Schneidenwinkel geneigt angeordnet. Der Distanzring 18 und die Stützringe 19, 20 weisen wiederum Stützzähne 21, 22 und 23 auf, so daß der obere Schneidring 16 zwischen den Stützzähnen 21 des Distanzrings 18 einerseits und den Stützzähnen 22 des oberen Stützrings 19 andererseits eingespannt ist, während der untere Schneidring 17 zwischen den Stützzähnen 21 des Distanzrings 18 und den Stützzähnen 23 des unteren Stützrings 20 verspannt ist. Im übrigen sind auch hier die Schneidringe 16, 17, wie auch der - Distanzring 18 am oberen Stützring 19 zentriert.In the embodiment shown in FIG. 3, the cutting wheel is divided in a diametral plane into two thin cutting rings 16 , 17 , which are in turn arranged with an intermediate ring 18 between an upper support ring 19 and a lower support ring 20 . The cutting rings 16 , 17 have plane-parallel end faces and are inclined at the cutting angle. The spacer ring 18 and the support rings 19 , 20 in turn have support teeth 21 , 22 and 23 , so that the upper cutting ring 16 is clamped between the support teeth 21 of the spacer ring 18 on the one hand and the support teeth 22 of the upper support ring 19 on the other hand, while the lower cutting ring 17 is braced between the support teeth 21 of the spacer ring 18 and the support teeth 23 of the lower support ring 20 . Otherwise, the cutting rings 16 , 17 , as well as the spacer ring 18, are centered on the upper support ring 19 .

Claims

1.Device for generating or editing gears according to the principle of gear bumping with a clamping table for a work wheel, a shock spindle with a cutting wheel attached to it with great hardness, a shock spindle in a stroke movement with possibly overlapping rolling motion and a drive drive and a feed drive , characterized in that the cutting teeth of the cutting wheel ( 3 ) lie over their entire extent in the cutting direction on a circular cylindrical envelope and each have a cutting edge on the opposite end faces of the cutting wheel, and that the cutting wheel during the push and return stroke of the shock spindle can be adjusted by one span each.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cutting wheel ( 3 ) is designed as a thin disc.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cutting wheel ( 3 ) is designed as a thin ring ( 8 ) and is arranged between two support rings ( 9 , 10 ), the cutting teeth ( 4 ) accordingly speaking on their periphery, but with undersize provided support teeth ( 11 , 12 ), and that the cutting teeth are clamped between the support teeth.

4. The device according to claim 1, characterized in that the cutting wheel ( 3 ) is divided in a diametral plane to form two thin, plane-parallel cutting rings ( 16 , 17 ) which, with the interposition of a spacer ring ( 18 ) between two outer support rings ( 19 , 20 ) and that the support rings and the spacer ring have on their periphery the cutting teeth ( 4 ) corresponding but undersized support teeth ( 21 , 22 , 23 ), the cutting teeth ( 4 ) of each cutting ring ( 16 , 17 ) a support ring ( 22 , 23 ) is clamped between the support teeth ( 21 ) of the spacer ring ( 18 ) and the support teeth ( 22 , 23 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the two cutting rings ( 16 , 17 ) are arranged with their diametrical plane inclined approximately at the respective cutting edge angle.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cutting wheel ( 3 ) or the cutting rings ( 16 , 17 ) are carried out on their opposite plane sides with a sharpening.