Zahnradfertigung

Zahnradfertigung
Zahnradfertigung
1.Formverfahren
Beim Formverfahren hat das Werkzeug das Profil der Zahnlücke. Die Zahnrücken werden
einzeln gefertigt. Zur Bearbeitung der nächsten Zahnlücke wird das Werkstück um
Zahnteilung weiter gedreht (= Einzelteilverfahren). Für die jeweilige Form des Zahnes beim
Werkstück ist ein entsprechendes Werkzeugprofil erforderlich. Als Werkzeuge werden
verwendet Scheiben- oder Fingerfräser, Stoßstahl, Räumnadel und Schleifscheibe.
Anwendung: Beim Formfräsen werden Werkstücke mit Profilen hergestellt, die nicht
wälzbar sind, eine große Verzahnungstoleranz aufweisen und eine große Teilung oder einen
Durchmesser haben.
2. Wälzverfahren
Beim Wälzverfahren wird zwischen Werkstück und Werkzeug durch kinematische
Kopplung eine Wälzbewegung realisiert. Die Flankenform (= Evolvente) entsteht als
Einhüllende der geradflankigen Werkzeugschneide.
a)Wälzhobeln
Die Schnittbewegung des Hobelkamms
wird durch eine Hubbewegung ausgeführt.
Der Vorschub wird durch radiales
Eintauchen oder durch tangenziales
Einlaufen des Hobelkamms und durch die
Wälzbewegung des Werkstück vollzogen.
Beim Rückhub findet die Abhebbewegung
des Hobelkamms statt. Es kann jeweils nur
eine Gruppe von Zähnen bearbeitet
werden. Der Hobelkamm wird dann
zurückgeführt und das Werkstück um die
entsprechende Zähnezahl weitergedreht.
Anwendung: Wälzhobeln wird bei
Werkstücken
mit
Vorund
Fertigverzahnen
von
Geradund
Schrägverzahnungen großer Abmessungen,
hoher Werkstoffestigkeit und großer
Zahnbreite angewendet.
Abb. 1: Wälzhobeln
W Werkradteilzylinder mit Zahnschrägungswinkel β
H Kammhobel
a.) geradverzahnt (leicht nachzuschleifen, großer
Hubweg)
b.) schrägverzahnt (Treppenschliff, kurzer Hubweg)
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b)Wälzstoßen
Durch Drehung des zahnradförmigen
Werkzeugs wird durch eine kinematische
Kupplung der Drehung des Werkstücks so
angepaßt, als würden beide Elemente wie
Zahnräder in einem Getriebe wälzen. Die
Schnittbewegung
wird
durch
eine
Hubbewegung
des
Werkzeugs
durchgeführt. Die Vorschubbewegung wird
durch eine radiale Zustellung bis auf
Tauchtiefe und durch Wälzbewegung
erzeugt. Beim Rückhub des Werkzeugs
muß ebenfalls wie beim Wälzhobeln eine
Abhebbewegung
stattfinden.
Bei
schrägverzahnten Werkstücken muß eine
Überlagerung der Hubbewegung und der
Schraubbewegung folgen.
Anwendung: Wälzstoßen wird bei
Abb. 2: Wälzstoßen eines schrägverzahnten Stirnrades W
Werkstücken
mit
Vorund
mit Schneidenrad S. Schraubenbewegung von S durch
Kurvenführung. fr Radialvorschub erfolgt autom. auf
Fertigverzahnung von Innenverzahnungen,
Zahntiefe.
Verzahnungen mit zukleinen axialen
Werkzeugüberlaufweg für Wälzfräser angewandt.
c)Wälzfräsen
Die Drehung des Werkrades wird durch kinematische Kopplung der Drehung des
schneckenförmigen Werkzeugs so angepaßt, als würden beide Elemente wie eine
Getriebeschnecke mit Schneckenrad laufen. Durch eine zusätzliche Überlagerung der
Vorschubbewegung zerspant der Wälzfräser den Werkstoff der Zahnlücken.
Anwendung: Wälzfräsen wird bei der Vorverzahnung von Automobilgetrieberädern in
Serienfertigung, vor- und fertigverzahnten Werkstücken mit weichen, vergüteten und
gehärteten Groß-, Sonder-, Kerb- und Keilwellenverzahnungen angewandt.
Abb. 3: Wälzfräsen
a.) Walzfräsen eines
schrägverzahnten Stirnrades
b.) Walzfräsen eines
Schneckenrades
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3. Feinbearbeitung von Verzahnungen
Die Feinbearbeitung erfolgt im weichen Zustand des Werkstückes, durch Schaben und bei
gehärteten Werkstücken durch Schleifen, Schälwälzfräsen oder Schälwälzstoßen. Die
Hauptaufgabe der Feinbearbeitung ist die Beseitigung der geometrischen Abweichungen an
den Werkstücken bzw. Zähnen.
a)Schaben mit Schabrad
Das vorverzahnte Werkstück wird unter gekreuzten Achsen
ohne kinematischer Kopplung mit einem zahnradförmigen
Werkzeug gewälzt. Das Schabrad treibt das Werkstück an.
Durch die Achskreuzung entsteht ein Gleiten des Schabrads
auf der Werkstückzahnflanke in Zahnhöhen und
Längsrichtung. Auf der Flanke des Schabrads sind
Schneidstollen, die unter Kraftwirkung über der
Werkstückflanke die Spahnabnahme durchführen.
Anwendung: Diese erfolgt bei Feinbearbeitung von
vorverzahnten, weichen Gerad- und Schrägverzahnungen,
Serienfertigung
von
Automobilgetrieberädern,
Verbesserung der Oberflächengenauigkeit und der
Verzahnungsfehler.
Abb. 4: Schaben
R Schneidrichtung, Resultierende
aus Wälzbewegung und
Zahnschräge des Schabrades.
b) Verzahnungsschleifen
Diese erfolgt bei Fertigbearbeitung von meistens
gehärteten oder vergüteten Verzahnungen. Als
Werkzeuge werden Korund- und CBNSchleifscheiben eingesetzt.
Abb. 5: Wälzschleifen mit Schleifschnecke
Das Werkzeug ist der Steigung entsprechend
en geneigt (wie Walzfräsen), der Axialschub
erfolgt durch die Werkradaufnahme.
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4. Verzahnung
4.1 Allgemeines
Die einfachtste Möglichkeit, eine Drehbewegung in eine schnellere oder langsamere
Drehbewegung überzuführen, ist das Abrollen eines getriebenen Rades (Kreise) k2
auf einem treibenden Rad (Kreis) k1. Dabei sind die beiden Kreise in den Punkten o1
und o2 in der festen Zeichenebene Σ0 drehbar gelagert vorzustellen.
Jedes Rad gehört selbst einem eigenen System Σ1 bzw. Σ1 an, wobei die beiden
Räder im Berührungspunkt aufeinander abrollen. Um das Abrollen ohne Rutschen zu
gewählreisten, müssen die Ränder der Räder sehr rau sein. Daher nennt man sie
Reibräder.
Sollen größere Kräfte von einem Rad auf das andere übertragen werden, dann muß
die „Rauheit“ der Räder gesteigert werden, d. h. man versieht das Rad mit
Erhöhungen und Vertiegungen (Zähne) und muß dafür sorgen, daß das zweite Rad
mit den dazu passenden Gege-Vertiefungen und - Erhöhungen versehen wird
(Gegenprofile).
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