Werkzeug zum Feinbearbeiten der Flanken von Zahnrädern

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Feinbearbeiten der Flanken von Zahnrädern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Werkzeuge zum Schaben von Verzahnungen werden bekanntermaßen mit Nuten in Zahnhöhenrichtung versehen, die die zur Spanabnahme notwendigen Schneidkanten bilden. Das Werkzeug wird lediglich an der Zahnflanke nachgeschliffen, wenn es durch den Einsatz unbrauchbar geworden ist und die Verzahnungsqualität der erzeugten Teile durch Verschleiß des Werkzeuges nachgelassen hat. Die Zahl der möglichen Nachschliffe ist begrenzt durch die endliche Tiefe der Nuten, d.h. wenn keine ausreichende Nutentiefe mehr vorhanden ist, bzw. im Extremfall keine Nuten mehr vorliegen, ist die beschriebene Wirkungsweise des Werkzeugs nicht mehr gegeben. Je größer die Nutentiefe ist, desto wirtschaftlicher gestaltet sich also der Einsatz der genannten Werkzeuge.

Die ungenuteten Flankenabschnitte auf den beiden Seiten eines Zahnes stehen sich in etwa gegeniiber, desgleichen die Nuten. Die Nutentiefe kann dann dabei so groß gemacht werden, daß der Nutgrund der einen Seite mit dem der anderen Seite am Kopfkreis zusammentreffen. Eine größere Nutentiefe ist fertigungstechnisch und aus Stabilitätsgründen nicht möglich. Könnte man die Nutentiefe vergrößern, würde zwar die Zahl der Nachschliffe erhöht werden, aber die wirksamen Flankenabschnitte würden am Zahnkopf ohne seitliche Abstützung bleiben. Da der Schneidvorgang beim Schaben auf einer Zahnlängsgleitung beruht, werden die Schneidstollen axial belastet. (Mit Schneidstollen sind die zwischen zwei Nuten befindlichen Teile der Zähne gemeint.) Deswegen ist eine seitliche Abstützung von großer Wichtigkeit. Nicht abgestützte Abschnitte der Schneidstollen brechen erfahrungsgemäß vorzeitig aus.

Bei der neuerdings zu beobachtenden Tendenz zu kleinmoduligen Zahnrädern und auch zu sogenannten Hochverzahnungen bekommen die entsprechenden Schabwerkzenge am Zahnkopf eine nur geringe Dicke. Vielfach beträgt sie nur wenige Zehntelmillimeter. Die Nachschärfbarkeit ist dann dementsprechend gering, weil ja auch im nachgeschliffenen Zustand eine gewisse Mindestnutentiefe vorhanden sein muß.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei gleichbleibender Zahndicke am Kopf des Werkzeugs die Nutentiefe zu vergrößern ohne daß die Stabilität darunter leidet.

Dies wird mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs möglich, indem man die Nuten und die ungenuteten Flankenabschnitte auf den beiden Seiten eines jeden Zahnes zueinander so versetzt, daß die Mitten der ungenuteten Flankenabachnitte der einen Seite jeweils zumindest annähernd den Mitten der Nuten der anderen Seite entsprechen, und dann die Nutentiefe so groß macht, daß der Nutgrund nahe an der Kopfkante des gegenüberliegenden ungenuteten Flankenabschnitts am Zahnkopf austritt. Die dabei entstehenden, in Umfangsrichtung laufenden Stege, die die ungenuteten Flankenabschnitte, also die Schneidstollen, miteinander verbinden, geben diesen die erforderliche Stabilität in axialer Richtung.

Ein Versetzen der Nuten auf den beiden Flanken eines Zahnes ist bei Schabrädern bekannt, weil es sich mitunter als Folge eines nach bestimmten Richtlinien ausgewählten Versetzens der Schneidkanten ergibt. Die Versetzung ist dabei aber nicht so groß, daß sich Nuten der einen Flanke gegenüber dem ungenuteten Abschnitt der anderen Flanke befindet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in den Figuren 5 und 6 in einer Ansicht und in einem Schnitt gezeigt ist. Die Figuren 1 bis 4 dienen zur Veranachaulichung der Ausgangssituation.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in einer Draufsicht und in einem Schnitt zwei Zähne 1, l' eines Schabrades für eine Hochverzahnung in der herkömmlichen Ausführung. Man sieht deutlich, daß der Zahn 1, 1' am Kopfkreis 2 nur eine sehr geringe Dicke 3 hat. Die Zahnflanken sind mit vom Kopf zum Fuß verlaufenden Nuten 4 versehen, zwischen denen ungenutete Flankenabschnitte 5 bleiben. Dabei entstehen zwischen den Nutwänden 6, 7 und den Flankenabschnitten 5 Schabkanten 8, 9. Sind diese Schabkanten 8, 9 abgenutzt, müssen die Flanken nachgeschliffen werden. Die Nachschleifbarkeit der Nuten 4 ist gering, weil auch im nachgeschliffenen Zustand (gestrichelte Linie 10) eine Mindestnutentiefe 11 vorhanden sein muß. Ein häufigeres Nachschleifen ist möglich, wenn die Nuten 4 so tief gemacht werden, daß die Nutgründe 12, 13 unter Bildung eines spitzen Winkels am Zahnkopf austreten, wie das beim Zahn 1' gezeigt ist. Der nachgeschliffene Zustand ist hier mit 10' bezeichnet.

Eine weitere Steigerung der Nachschleifbarkeit wäre theoretisch bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Anordnung der Nuten möglich. Bei dieser Nuttiefe 15 würden die Flankenabschnitte 5 jedoch am Zahnkopf ohne seitliche Abstutzung sein (vgl. die gepunktete Fläche 16 in Figur 4) und leicht ausbrechen.

Um diese größtmögliche Nuttiefe 15 ausnützen zu können, sollen die Nuten 4 und die Flankenabschnitte 5 auf den beiden Zahnseiten 17, 18 erfindungsgemäß gegeneinander versetzt sein. Diese Ausführung zeigen die Figuren 5 und 6. Dabei entspricht die Mitte einer Nut 4 auf der Seite 17 etwa der Mitte eines ungenuteten Flankenabschnitts 5 auf der anderen Seite 18 und umgekehrt. Die Breite 20 der Nuten 4 ist kleiner als die Breite 21 der Abschnitte 5. Bei der großen Nuttiefe 15 tritt jeder Nutgrund 12, 13 in der Nähe einer Kopfkante 22, 23 aus, wodurch sich die Nuten im Bereich des Zahnkopfes zwar teilweise überdecken, wegen der gegenüber der Breite 21 der Abschnitte 5 geringeren Breite 20 aber durch Stege 24 voneinander getrennt sind. Diese Stege 24 verbinden die uagenuteten Flankenabschnitte 5 der Seite 17 mit denen der anderen Seite 18. Die Seitenflächen der Stege (kreuzschraffierte Fläche in Figur 6) sind Teile der Nutwände 6, 7. Der maximal erreichbare nachgeschliffene Zustend unter Berücksichtigung der Mindestnutentiefe 11 ist durch eine mit 10" bezeichnete gestrichelte Linie dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, daß die Nachschleifbarkeit dieser Ausführung gegenüber der Ausführung nach den Figuren 1, 2 erheblich größer ist.

Die Darstellungen sind nur als schematisch anzusehen, nicht als maßatabgetreue Abbildungen. Dabei wurde ein geradverzahntes Werkzeug herangezogen. Die Erfindung ist jedoch ohne weiteres auch bei schrägverzahnten zahnrad- und zahnstangenförmigen Werkzeugen anwendbar.