Verfahren zum Bearbeiten der Stirnkanten von Zahnrädern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Werkzeug zum Bearbeiten der Stirnkanten von Zahnrädern im Bereich der Zahnfußrundungen.

Die Zähne hochbelasteter Zahnräder sind vor allem im Bereich der Zahnfußrundungen bruchgefährdet. Der Bruch beginnt bei geradverzahnten Rädern meist am Zahnende der "Zugflanke". Bei schrägverzahnten Rädern ist das Zahnende der einen spitzen Winkel mit der planen Stirnfläche des Rades bildenden Zahnflanke gegen Anrisse und damit gegen Bruch gefährdet.

Ein Entgratwerkzeug zum Entfernen von stirnseitigem Grad an Zahnrädern während des Wälzfräsens ist z. B. aus der DE-PS 21 39 737 bekannt. Dieses Entgratwerkzeug bearbeitet mit einem Entgratstahl die unterschiedlich geneigten Stirnkanten des Werkstückes spanabhebend.

Weiterhin ist aus einem Prospekt der Firma Lenze & Co., 3250 Hameln 1, mit dem Titel:, Gratomat, mechanisches Ent- graten, Druckvermerk LCH/SA/7/4.77, eine Etngratungsmaschine für Zahnräder bekannt, die mit an der Stirnkontur des Zahnrades entlanggeführter Schleifscheibe einen Kantenbruch herstellt. Dieses Verfahren wird als Beistell-Arbeitsgang ausgeführt und erfordert eine verhältnismäßig lange Bearbeitungszeit. Außerdem weist der Kantenbruch keine optimale Oberfläche auf.

Schließlich ist noch eine von der Firma Bosch entwickelte thermische Entgratmethode (TEM) bekannt (Prospekt "Bosch-TEM" der Firma Bosch, Nr. IA-AkN 804/101-3D/9.77 und technische Information "Entgrat-Praxis" der Firma Bosch, Nr. 1/79), bei welcher in einer Druckkammer durch Zündung eines Brenngas-Sauerstoffgemisches in wenigen Millisekunden Bearbeitungsgrate an Werkstücken abgebrannt werden. Durch eine entsprechende Anordnung der Werkstücke in der Druckkammer ist das AusmaB der Entgratung beeinflußbar. Der Aufbau einer solchen TEM-Anlage ist verhältnismäßig teuer. Hinzu kommt, daß das durch den Verbrennungsvorgang entstehende Oxyd sich als Belag auf der Werkstückoberfläche niederschlägt. Durch anschließende Nächbehandlung muß dieser Belag daher entfernt werden.

Aufgabe und Lösung

Durch die Erfindung soll bei Zahnrädern die Oberfläche und die Festigkeit im Bereich der Zahnfußrundung mit möglichst geringem Aufwand verbessert werden.

Diese Aufgabe ist durch die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale gelöst.

Durch das Eindrücken von z. B. Stahl- oder Hartmetallkugeln in die Zahnfußrundungen wird eine glatte, riefenfreie Oberfläche bei zusätzlicher Materialverdichtung erzielt. Der Zahnfuß erfährt daher in dem für Anrisse besonders empfindlichen Bereich eine erhöhte Festigkeit. Hinzu kommt der Vorteil, daß der Arbeitszeitaufwand ein Bruchteil der Zeit beträgt, die für eine vergleichbare, spanabhebende Bearbeitung erforderlich ist. Der die verschleißfesten Körper tragende Stahlring ist sehr einfach gestaltet und verursacht geringe Werkzeugkosten. Die Erfindung ist anwendbar bei gerad- und schrägverzahnten Stirnrädern, bei Rädern mit kegeliger Geradverzahnung und bei Kegelrädern.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

• Fig. 1 das Prägewerkzeug nach der Erfindung.
• Fig. 2 stark vergrößert eine teilweise Ansicht eines Zahnrades mit nach der Erfindung geprägten Zahnfußrundungen.
• Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
• Fig. 4 eine weitere Ausführungsform für das Prägewerkzeug.

Gemäß Fig. 1 ist ein hochfester Stahlring 1 an seiner Planfläche 2 mit einer der Werkstückzähnezahl entsprechenden Anzahl von Stahl- oder Hartmetallkugeln 3 bestückt. Dieser Stahlring 1 ist an einem Pressenstempel befestigt und radial grob auf eine Werkstückverzahnung vorzentriert. Eine geringe Drehbeweglichkeit gegenüber einem Pressenstempel bewirkt die Restzentrierung. Beim Arbeitshub des Pressenstempels auf ein Werkstück 4 (Fig. 2 und 3) erzeugen die leicht erhaben in den Stahlring 1 eingelassenen Kugeln 3 im Bereich der Zahnfußrundungen 5 durch Materialverdrängung Einprägungen 5A. Diese Einprägungen 5A stimmen mit der Kugelform überein. Im Bedarfsfalle kann bei Zahnrädern mit gleicher Zahnfußrundung an der gegenüberliegenden Stirnseite ein ebensolcher Stahlring angelegt werden. Somit können beide Stirnseiten des Zahnrades in einem Pressenhub bearbeitet werden. Die Größe der Kugeln richtet sich nach dem Durchmesser einer Kugelzone, die den Zahn-Stirnschnitt am Fußkreisdurchmesser und an den Orten höchster Biegespannung (= 30°-Tangenten, DIN 3990) berührt, multipliziert mit Wurzel 2. Die Kugel-Aufnahmebohrungen sind mit Untermaß gebohrt, so daß keine zusätzliche Kugelbefestigung erforderlich ist..

Bei geradverzahnten Stirn- oder Kegelrädern können anstelle der Kugeln 2 auch kegelige Stifte 6 (Fig. 4) oder Stifte mit Sonderformen verwendet werden. In diesem Falle werden die Stifte 6 mit ihrem Schaft 7 in Bohrungen des Stahlringes 1 eingepreßt.

Es ist z. B. auch möglich, anstelle der Stahl- oder Martmetallkörper Einsätze aus keramischem Werkstoff zu verwenden.