2 Grundlagen der Kegelradverzahnung - Christiani …

1 2 Grundlagen der Kegelradverzahnung Klassifizierung von Kegelr dern Kegelr der k nnen nach verschiedenen Merkmalen klassifiziert werden. Diese betreffen: den Verlauf der Zahnh he entlang der Zahnbreite, die Art der Flankenl ngslinie, gerade- oder gekr mmte Z hne, die Kurvenform der Flankenl ngslinie, den Achsversatz die Art des Teilverfahrens, kontinuierlich oder einzelteilend, das Erzeugungsverfahren, W lzen oder Tauchen, das Herstellverfahren. Beim Verlauf der Zahnh he entlang der Zahnbreite wird zwischen konstanter und ver nderlicher Zahnh he differenziert. Bei konstanter Zahnh he sind der Kopfkegelwinkel und der Fu kegelwinkel gleich gro , so dass die Zahnh he ber die Zahnbreite konstant bleibt.

2 Kopf- und Fu kegelwinkel weichen bei Kegelr -dern mit ver nderlicher Zahnh he voneinander ab, somit ergibt sich eine ber die Zahnbreite proportionale Ver nderung der Zahnh he. Der Zahn ist dann am klei-nen Durchmesser des Kegelrades (Zehe) kleiner als am gro en Durchmesser (Fer-se). Die konstante Zahnh he kann als Sonderfall der ver nderlichen Zahnh he angesehen werden (Abb. ). Abb. Kegelrad mit ver nderlicher und konstanter Zahnh he 14 2 Grundlagen der Kegelradverzahnung Weitere Unterscheidungskriterien sind die Art und Form der Flankenl ngslinie der Kegelradverzahnung auf dem sogenannten Planrad (siehe ). Nach der Art der Flankenl ngslinie werden Kegelr der gem Abb. unterschieden: geradverzahnte Kegelr der schr gverzahnte Kegelr der spiralverzahnte Kegelr der Abb.

3 Gerad-, schr g- und spiralverzahnte Kegelr der Bei spiralverzahnten Kegelr dern ist eine weitere Unterteilung im Hinblick auf die Form der Flankenl ngslinie m glich: Kreisbogen verl ngerte Epizykloide Evolvente verl ngerte Hypozykloide Weiterhin kann man Kegelr der hinsichtlich des Achsversatzes unterscheiden. Kegelr der ohne Achsversatz besitzen sich schneidende Achsen, w hrend sich bei Kegelr dern mit Achsversatz, sogenannten Hypoidr dern, die Achsen kreuzen. In diesem Fall wird zwischen solchen mit positivem oder negativem Achsversatz un-terschieden (siehe Abb. ). Positiver Achsversatz: die Ritzelachse ist in Spiralrichtung des Tellerrades verschoben, der mittlere Spiralwinkel des Ritzels ist gr er als der des Tellerrades, der Durchmesser des Ritzels nimmt gegen ber einem nichtachsversetz-ten zu.

4 Klassifizierung von Kegelr dern 15 Negativer Achsversatz: die Ritzelachse ist gegen die Spiralrichtung des Tellerrades verschoben, der mittlere Spiralwinkel des Ritzels ist kleiner als der des Tellerrades, der Durchmesser des Ritzels nimmt gegen ber einem nichtachsversetz-ten ab. Abb. Definition Achsversatz Spiralkegelr der k nnen bei spanender Herstellung, z. B. Fr sen, grunds tzlich im Einzelteilverfahren oder im kontinuierlichen Teilverfahren erzeugt werden. Daraus ergibt sich die Form der Flankenl ngslinie: Beim Einzelteilen wird eine Zahnl cke erzeugt und dann nach Drehung des zu bearbeitenden Kegelrades um eine Zahnteilung die n chste L cke erzeugt, bis alle L cken vorhanden sind.

5 Da die Schneiden des Werkzeugs kreisf rmig angeordnet sind, z. B. bei einem Stirn-messerkopf, hat die Flankenl ngslinie, die beim Einzelteilen erzeugt wird, die Form eines Kreisbogens. Beim kontinuierlichen Teilverfahren sind die Drehung des Messerkopfes und die des zu bearbeitenden Kegelrades so gekoppelt, dass sich jeweils nur eine Messergruppe durch eine Zahnl cke bewegt und sich die n chste Messergruppe durch die n chste L cke bewegt (siehe Abb. ). Die Tei-lung erfolgt also kontinuierlich und alle L cken werden quasi gleichzeitig er-zeugt. Durch diese Bewegungen ergibt sich eine verl ngerte Epizykloide als Flankenl ngslinie auf dem Planrad. Bei der Erzeugung der Epizykloide entspricht das Verh ltnis von Z hnezahl zu Gangzahl des Messerkopfes (Anzahl der Mes-sergruppen) dem Verh ltnis von Grundkreis- und Rollkreisradius.

6 Man spricht 16 2 Grundlagen der Kegelradverzahnung von einer verl ngerten Epizykloide, wenn der Radius, auf dem die Schneiden sit-zen, gr er als der des Rollkreises ist. Abb. Einzelteil- und kontinuierliches Teilverfahren Neben der Herstellung von spiralverzahnten Kegelr dern in einem w lzenden Verfahren, wodurch beide Zahnr der der Paarung ein gekr mmtes Zahnh henpro-fil erhalten, besteht auch die M glichkeit, das Tellerrad nicht zu w lzen, sondern die Zahnl cken nur einzustechen. Man spricht hierbei von einem Formverfahren oder auch von einer FORMATE -Verzahnung. Diese Vorgehensweise spart Zeit bei der Fertigung des Tellerrades und kann etwa ab einem bersetzungsverh ltnis gr er 2,5 angewendet werden.

7 Da keine W lzbewegung erfolgt, bildet sich das Werkzeugprofil in der Tellerradl cke ab. Das Tellerrad besitzt dann das Profil des Werkzeuges. Das zugeh rige Ritzel muss in einem modifizierten W lzverfahren Klassifizierung von Kegelr dern 17 (siehe Kap. ) hergestellt werden, damit Ritzel und Tellerrad korrekt mitein-ander laufen k nnen. Die Zahngeometrie spiralverzahnter Kegelr der h ngt vom verwendeten Her-stellverfahren ab und dies nicht nur hinsichtlich der angef hrten Klassifizierungs-kriterien, sondern auch hinsichtlich der letztendlich erzeugten Flanken- und Fu -geometrie. Es ist nicht m glich, ein im Zyklo-Palloid-Verfahren hergestelltes Ritzel mit einem im Spiroflex-Verfahren gefertigten Tellerrad zu paaren, obwohl beide in einem kontinuierlichen W lzverfahren hergestellt wurden und bez glich der Zahnmakrogeometrie (z.)

8 B. Normalmodul und verl ngerter Epizykloide) bereinstimmen. Zyklo-Palloid -Verfahren Es handelt sich hierbei um ein kontinuierliches Ver-fahren, wobei immer beide Kegelr der, Ritzel und Tellerrad, gew lzt werden. Die Verzahnung besitzt eine konstante Zahnh he und eine verl ngerte Epizykloide als Flankenl ngslinie. Die Besonderheit dieses Verfahrens ist der zweiteilige Messer-kopf (siehe Abb. ). Von den ineinander geschachtelten Messerkopfteilen tr gt einer die Innenmesser, die die konvexen Flanken erzeugen, und der andere die Au enmesser, die die konkaven Flanken erzeugen. Die H henballigkeit wird durch ein sph risches Profil der Messer (Messerprofilmodifikation) erzeugt, die L ngsballigkeit durch Radiendifferenzen zwischen den beiden Messertypen.

9 Der zweiteilige Messerkopf gestattet eine Herstellung im Zweiflankenschnitt, was be-deutet, dass beide Flanken des Kegelrades in einem Schnitt gefertigt werden, bei gleichzeitiger einfacher Erzeugung und stufenloser Einstellung der L ngs-balligkeit ohne Messerkopfneigung (siehe ). Die Messer sind standardisiert und jeweils f r einen bestimmten Modulbereich einsetzbar. Das Zyklo-Palloid-Verfahren wird sowohl f r die Weich- als auch die Hartbearbeitung eingesetzt. Die Hartbearbeitungsverfahren tragen die Bezeichnung HPG-S f r kleine Module ( 8 mm) und HPG f r gr ere. F r Spiralkegelr der ber einem Durchmesser von 1200 mm ist das Zyklo-Palloid-Verfahren derzeit das einzige, das berhaupt eine Hartfeinbearbeitung erm glicht (siehe ).

10 Die Weichbearbeitung erfolgt immer mit K hl l, w hrend die Hartbearbeitung ein Trockenfr sen ist. Palloid -Verfahren Dieses Verfahren unterscheidet sich durch sein Werkzeug grundlegend von allen anderen hier angef hrten Verfahren. Es handelt sich dabei nicht um einen Stirnmesserkopf, sondern um einen kegeligen W lzfr ser, der auch als Tannenbaumfr ser bezeichnet wird (siehe Abb. ). Mit diesem Ver-fahren werden Spiralkegelr der mit konstanter Zahnh he und einer Evolvente als Flankenl ngslinie in einem kontinuierlichen W lzfr sprozess erzeugt. Im Nor-malschnitt sind Zahndicke und Zahnl ckenweite sowie die Fu ausrundung ber die Zahnbreite konstant. Diese Form f hrt zu einer sehr geringen Empfindlichkeit des Tragbildes gegen Relativverlagerungen der beiden Kegelr der (siehe ), was Palloid-Verzahnungen gegen ber allen anderen Spiralkegelradverzahnungen auszeichnet.