ZAHNFLANKENPOLIERWERKZEUG UND DESSEN VERWENDUNG |
|||||||
申请号 | EP08801061.6 | 申请日 | 2008-07-28 | 公开(公告)号 | EP2170559B1 | 公开(公告)日 | 2011-06-22 |
申请人 | Jahnel-Kestermann Getriebewerke GmbH; | 发明人 | WAWRO, Horst; | ||||
摘要 | The invention relates to a tooth flank polishing tool (31) comprising a base (32) that can be rotated about a central axis. A polishing fleece (33) which can be introduced into at least one tooth gap (39) of a gear (30) that is to be polished is mounted on the base (32). At least some sections of the polishing fleece (33) have an external contour that is adapted to the shape of a tooth flank (37). The tooth flank polishing tool can be used for polishing gears (30) or threads. | ||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft ein Zahnflankenpolierwerkzeug und dessen Verwendung. Ein entscheidendes Kriterium für die Qualität von Zahnrädern ist die Rauigkeit bzw. die Glattheit der Zahnflanken. Durch Schleifen lassen sich Rauigkeitswerte Ra in einem Bereich von 0,4 µm bis 1,6 µm erreichen, entsprechend Rautiefen Rt von 1,6 µm bis 6,3 µm; durch Gleitschleifen lassen sich sogar Rauigkeitswerte von Ra ≤ 0,2 µm erreichen. Zum Gleitschleifen werden die zu bearbeitenden Werkstücke zusammen mit Schleifkörpem, sogenannten Chips, und meist einem Zusatzmittel in wässriger Lösung als Schüttgut in einen Arbeitsbehälter gegeben. Durch eine oszillierende oder rotierende Bewegung des Arbeitsbehälters entsteht eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifkörper, die einen Materialabtrag am Werkstück, insbesondere an dessen Kanten, hervorruft. Durch das Gleitschleifen können sehr gute Oberflächenglätten erreicht werden. Nachteilig am Gleitschleifen ist die relativ lange Dauer von 4 Stunden bis 24 Stunden. Zudem ist beim Gleitschleifen die Größe der zu bearbeitenden Bauteile begrenzt, da diese zusammen mit den Chips in einen Arbeitsbehälter passen müssen. Größere Zahnräder, die sich aufgrund ihrer Dimensionen nicht zum Gleitschleifen gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren eignen, müssen daher manuell mit feinen Polierwerkzeugen bearbeitet werden. Nachteilig ist, dass bei manueller Bearbeitung keine gleichmäßige Oberflächengüte erreicht werden kann. Dies führt dazu, dass es Abschnitte auf den Zahnflanken mit abweichender Rauigkeit gibt, mit der Folge, dass die Tragflächenanteile unterschiedlich sind, so dass die Zahntragfähigkeit negativ beeinflusst wird. Die Gleiteigenschaften eines manuell polierten Zahnrades sind daher nicht über den gesamten Umfang gleich, so dass im Betrieb ein erhöhter Verschleiß auftreten und sich eine größere Geräuschentwicklung einstellen kann. Ein weiteres Problem beim Arbeiten mir feinkörnigen Polierwerkzeugen ist sogenannter Schleifbrand. Schleifbrand wird erzeugt, wenn Schleifmittel mit sehr kleiner bzw. feiner Körnung verwendet werden. Der Grund hierfür ist, dass mit abnehmender Körnung der Reibbeiwert zwischen dem Schleifmittel und dem Werkstück sehr hoch wird, so dass die durch Reibung entstehende Wärme zu - Werkstoffveränderungen des Werkstücks führen kann. Das Material kann beispielsweise verspröden, was sich nachteilig auf die Lebensdauer auswirken würde. Dokument Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zahnflankenpolierwerkzeug zu schaffen, das es ermöglicht, an insbesondere nicht durch Gleitschleifen bearbeitbaren Zahnrädern Zahnflanken mit besonders geringer Rauigkeit herzustellen, und mit dem die Nachteile manueller Polierverfahren des Standes der Technik vermieden werden können, sowie die Verwendungen für ein solches Zahnflankenpolierwerkzeug aufzuzeigen. Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in einem Zahnflankenpolierwerkzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Mit dem Zahnflankenpolierwerkzeug werden Rauigkeitsspitzen abgetragen, das heißt, die Oberflächenstruktur der Zahnflanken wird bei äußerst geringem Werkstoffabtrag zumindest teilweise plastisch verformt und somit eingeebnet. Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Zahnflankenpolierwerkzeugs ist, dass sich eine Zahnflanke so glatt polieren lässt, dass sie eine sehr geringe Oberflächenrauigkeit Ra aufweist, die vorzugsweise ≤ 0,4 µm, insbesondere ≤ 0,2 µm, ist. Auf diese Weise werden die Flächentraganteile und damit die Zahntragfähigkeit erhöht und die Gleiteigenschaften des Zahnrades verbessert. Die zuvor erzeugte Grundgeometrie der Verzahnung wird geometrisch nicht verändert. Die Oberflächenqualität wird verbessert. Schädigungen der Zahnflächen durch thermische Überhitzung, wie sie durch die Verwendung von feinkörnigen, nicht an die Geometrie der Zahnflanken angepasste Schleifscheiben vorkommen können, sind bei sachgerechter Handhabung zuverlässig vermeidbar. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass das Zahnflankenpolierwerkzeug an jede Zahnradgröße angepasst ist. Mit dem erfindungsgemäßen Zahnflankenpolierwerkzeug ist es möglich, im Durchmesser sehr große Zahnräder, d.h. solche mit einem Durchmesser größer als 1000 mm zu bearbeiten, um eine Oberfläche im Bereich der Zahnflanken zu schaffen, die beispielsweise geeignet ist, einer Graufleckigkeit vorzubeugen. Unter Graufleckigkeit versteht man eine Verschleißerscheinung oberflächennaher Bereiche hoch belasteter metallischer Bauteile, wie zum Beispiel den Zahnflanken von Zahnrädern. Die Graufleckigkeit ist mit bloßem Auge an mattgrauen Flächen zu erkennen. Ursache ist eine Vielzahl kleinster Ausbrüche und Poren, die auf Misch- und Gleitreibung und die daraus resultierende plastische Verformung oberflächennaher Bereiche zurückzuführen ist. Graufleckigkeit kann unter Umständen zu tieferen Anrissen und Ausbrüchen an den Zahnflanken führen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, dass sich das Zahnflankenpolierwerkzeug in einen maschinellen Prozess integrieren lässt, so dass vorgegebene Oberflächenqualitäten mit der erforderlichen geringen Streuungsbreite im Gegensatz zur manuellen Oberflächenbearbeitung gewährleistet werden können. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Poliervlies zumindest abschnittsweise flächig auf den Grundkörper aufgetragen. Beispielsweise ist das Poliervlies klebetechnisch auf dem Grundkörper befestigt. In einer anderen Ausführungsform ist der Grundkörper flächig mit dem Poliervlies bespannt. Dies erfordert eine Klemmvorrichtung zur Befestigung des Poliervlieses. Der Vorteil des Bespannens gegenüber dem Kleben ist, dass das Poliervlies nach Bedarf ausgetauscht werden kann. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, wenn das Poliervlies in eine radial umfangseitige Nut oder Aufnahme des Grundkörpers eingesetzt ist. Dies ermöglicht eine besonders dauerhafte und stabile Fixierung des Poliervlieses. Der Grundkörper und das Poliervlies zusammen können die Form einer Polierscheibe haben. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass das Zahnflankenpolierwerkzeug in bekannte Poliermaschinen eingespannt werden kann, wie zum Beispiel Rotationstische, Wälzfräsmaschinen oder Zahnflankenschleifmaschinen. Die Bearbeitung erfolgt inkrementell, d.h. das Zahnrad wird entsprechend seiner Teilung gedreht und das Zahnradflankenpolierwerkzeug zwischen zwei Zahnflanken gebracht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform haben der Grundkörper und das Poliervlies zusammen die Form einer Polierwälzschnecke. Mit einer Polierwälzschnecke können die Flanken des Zahnrades in einem kontinuierlichen Prozess poliert werden. Die Polierwälzschnecke kann ebenfalls in bekannte Poliermaschinen eingespannt werden, wie zum Beispiel Rotationstische, Wälzfräsmaschinen oder Zahnflankenschleifmaschinen. Das Poliervlies bildet hierbei einen Zahn der Polierwälzschnecke bzw. einen Oberflächenbereich des Zahns. Der Zahn kann aber auch am Grundkörper ausgebildet und das Poliervlies außen auf dem Zahn befestigt sein. Der Grundkörper und das Poliervlies können zusammen auch die Form eines Polierfingers haben. Der Polierfinger ist besonders vielseitig einsetzbar. Dieses Zahnflankenpolierwerkzeug eignet sich für Rotationstische und Wälzfräsmaschinen. Das Zahnflankenpolierwerkzeug ist primär zum Polieren von Zahnrädern vorgesehen, wie zum Beispiel Stimzahnrädem und -ritzeln, Stirnhohlrädern, Kegelrädern und -ritzeln sowie Schneckenrädern und -wellen, insbesondere bei Durchmessern größer 1000 mm. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper zumindest mittelbar mit einem Schwingungserzeuger gekoppelt ist. Ein solcher Schwingungserzeuger ist dafür vorgesehen, der Rotationsbewegung des Grundkörpers eine schwingende Bewegung zu überlagern. Die Schwingungsbewegung kann in wenigstens eine Raumrichtung erfolgen, beispielsweise in Axial- oder Radialrichtung des Grundkörpers. Aber auch eine Überlagerung zweier Raumrichtungen, so dass es zu kreisförmigen oder elliptischen Bewegungen in wenigstens einer Raumebene kommt, ist im Rahmen der Erfindung möglich. Der Schwingungserzeuger kann ein Rohrschwinger oder auch Rotorschwinger sein. Insbesondere handelt es sich um einen piezoelektrischen Schwinger. Es können Longitudinalschwingungen oder Biegeschwingungen kombiniert und überlagert werden. Die Erfindung ist nicht auf die Art des Schwingungserzeugers oder die Art der Schwingungsrichtung noch auf eine bestimmte Schwingungsfrequenz beschränkt. Wesentlich ist, dass durch die zusätzliche Schwingungserzeugung ein noch besseres Polierergebnis erreichbar ist. Grundsätzlich kann das Zahnflankenpolierwerkzeug auch zum Polieren eines Gewindes verwendet werden. Gewinde weisen eine zahnähnliche Form mit Zahnflanken auf, so dass auch diese mit dem Zahnflankenpolierwerkzeug poliert werden können. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
In In In Das Poliervlies 33 greift gleichzeitig in mehrere benachbarte Zahnzwischenräume 39 des Zahnrades 30 ein. Dazu weist die Polienrvälzschnecke 31 in diesem Ausführungsbeispiel einen Zahn 40 auf, der auf der radial äußeren Umfangseite des Grundkörpers 32 vorsteht und sich schraubenlinienförmig um den Grundkörper 32 windet. Die äußere Kontur des Zahns 40 ist an den Verlauf der Zahnflanken 37 angepasst, mit denen er in Kontakt steht. Gleichzeitig mit der Rotation der Polierwälzschnecke 31 wird das Zahnrad 30 um seine Längsachse 38 gedreht. Auf diese Weise können in einem kontinuierlichen Prozess alle Zahnflanken 37 poliert werden. In In Die Ausführungsform der Die Poliervliese 16, 51, 80 der Ausführungsformen der
|