Schleifen von Gleason-Zähnen und Schälen von Kinberg-Zähnen

Wenn Zähnezahl, Modul, Eingriffswinkel, Spiralwinkel und Fräserkopfradius gleich sind, ist die Festigkeit der Bogenkonturzähne von Gleason-Zähnen und der Zykloidenkonturzähne von Kinberg gleich. Die Gründe dafür sind folgende:

1). Die Berechnungsmethoden für die Festigkeit sind identisch: Gleason und Kinberg haben eigene Berechnungsmethoden für die Festigkeit von Spiralkegelrädern entwickelt und entsprechende Software zur Zahnradkonstruktionsanalyse zusammengestellt. Sie alle verwenden jedoch die Hertz-Formel zur Berechnung der Kontaktspannung der Zahnoberfläche; sie verwenden die 30-Grad-Tangentenmethode zur Ermittlung des gefährlichen Bereichs; sie berechnen die Biegespannung des Zahnfußes durch Belastung der Zahnspitze; und sie verwenden das entsprechende Stirnrad im Mittelpunkt der Zahnoberfläche zur approximativen Berechnung der Kontaktfestigkeit der Zahnoberfläche, der hohen Biegefestigkeit des Zahns und der Klebefestigkeit der Zahnoberfläche von Spiralkegelrädern.

2). Das traditionelle Gleason-Verzahnungssystem berechnet die Rohlingparameter anhand des Stirnflächenmoduls des Pleuelfußes, wie z. B. der Spitzenhöhe, der Zahnfußhöhe und der Arbeitszahnhöhe, während Kinberg den Rohling anhand des Normalmoduls des Mittelpunkts berechnet. Der neueste Agma-Zahnradkonstruktionsstandard vereinheitlicht die Konstruktionsmethode für Spiralkegelradrohlinge, und die Rohlingparameter werden anhand des Normalmoduls des Mittelpunkts der Zahnradzähne konstruiert. Daher sind bei schrägverzahnten Kegelrädern mit gleichen Grundparametern (wie Zähnezahl, Normalmodul des Mittelpunkts, Schrägungswinkel des Mittelpunkts, Normaldruckwinkel) die Abmessungen des Normalabschnitts des Mittelpunkts grundsätzlich gleich, unabhängig von der verwendeten Zahnkonstruktion. und die Parameter des entsprechenden Stirnrads im Mittelpunktsabschnitt sind konsistent (die Parameter des entsprechenden Stirnrads beziehen sich nur auf die Anzahl der Zähne, den Steigungswinkel, den Normaldruckwinkel, den Mittelpunktsschrägungswinkel und den Mittelpunktsdurchmesser der Zahnoberfläche des Zahnrads), sodass die bei der Festigkeitsprüfung der beiden Zahnsysteme verwendeten Zahnformparameter grundsätzlich gleich sind.

3). Bei gleichen Grundparametern des Zahnrads ist der Eckradius der Werkzeugspitze aufgrund der begrenzten Breite der Zahngrundnut kleiner als beim Gleason-Zahnraddesign. Daher ist der Radius des übermäßigen Bogens der Zahnwurzel relativ klein. Laut Zahnradanalyse und praktischer Erfahrung kann ein größerer Radius der Werkzeugspitze den Radius des übermäßigen Bogens der Zahnwurzel vergrößern und so die Biegefestigkeit des Zahnrads verbessern.

Da die Präzisionsbearbeitung von Kinberg-Zykloidenkegelrädern nur mit harten Zahnoberflächen möglich ist, können Gleason-Kreisbogenkegelräder durch thermisches Nachschleifen bearbeitet werden, wodurch die Fußkegeloberfläche und die Zahnfußübergangsfläche realisiert werden können. Die hohe Glätte zwischen den Zahnoberflächen verringert die Möglichkeit von Spannungskonzentrationen im Zahnrad, reduziert die Rauheit der Zahnoberfläche (kann Ra ≦ 0,6 µm erreichen) und verbessert die Indexiergenauigkeit des Zahnrads (kann eine Genauigkeit von GB3∽5 erreichen). Auf diese Weise können die Tragfähigkeit des Zahnrads und die Widerstandsfähigkeit der Zahnoberfläche gegen Verkleben verbessert werden.

4). Das von Klingenberg früher verwendete quasi-evolventenverzahnte Spiralkegelrad reagierte weniger empfindlich auf Einbaufehler des Zahnradpaares und Verformungen des Getriebes, da die Zahnlinie in Zahnlängenrichtung evolventisch ist. Aus fertigungstechnischen Gründen wird dieses Verzahnungssystem nur in einigen Spezialbereichen eingesetzt. Obwohl Klingenbergs Zahnlinie heute eine verlängerte Epizykloide und die Zahnlinie des Gleason-Verzahnungssystems ein Bogen ist, gibt es auf den beiden Zahnlinien immer einen Punkt, der die Bedingungen der Evolventenverzahnung erfüllt. Bei Zahnrädern, die nach dem Kinberg-Zahnsystem konstruiert und gefertigt werden, liegt der die Evolventenbedingung erfüllende Punkt der Zahnlinie nahe dem großen Zahnende. Dadurch ist das Zahnrad laut Gerry Sen sehr unempfindlich gegenüber Einbaufehlern und lastbedingter Deformation. Gemäß den technischen Daten der Firma Sen kann bei Spiralkegelrädern mit Bogenverzahnung durch die Wahl eines Fräskopfes mit kleinerem Durchmesser der Fräskopf so bearbeitet werden, dass der die Evolventenbedingung erfüllende Punkt der Zahnlinie zwischen dem Mittelpunkt und dem großen Zahnende liegt. Dadurch ist das Zahnrad genauso widerstandsfähig gegen Einbaufehler und Kastendeformation wie das Klingberg-Zahnrad. Da der Radius des Fräskopfes bei der Bearbeitung von Gleason-Bogenkegelrädern gleicher Höhe kleiner ist als bei der Bearbeitung von Kegelrädern mit gleichen Parametern, liegt der die Evolventenbedingung erfüllende Punkt garantiert zwischen dem Mittelpunkt und dem großen Zahnende. Dadurch werden Festigkeit und Leistung des Zahnrades verbessert.

5). In der Vergangenheit dachten einige Leute, dass das Gleason-Zahnsystem des Großmodulzahnrads dem Kinberg-Zahnsystem unterlegen sei, hauptsächlich aus den folgenden Gründen:

1. Die Klingenberg-Zahnräder werden nach der Wärmebehandlung abgeschabt, aber die von Gleason-Zahnrädern verarbeiteten Schrumpfzähne werden nach der Wärmebehandlung nicht fertiggestellt und die Genauigkeit ist nicht so gut wie bei den ersteren.

②. Der Radius des Schneidkopfes zur Bearbeitung von Schrumpfzähnen ist größer als der von Kinberg-Zähnen, und die Festigkeit des Zahnrads ist geringer. Der Radius des Schneidkopfes mit Kreisbogenzähnen ist jedoch kleiner als der zur Bearbeitung von Schrumpfzähnen, was dem von Kinberg-Zähnen ähnelt. Der Radius des hergestellten Schneidkopfes ist gleichwertig.

3. Gleason empfahl früher Zahnräder mit einem kleinen Modul und einer großen Anzahl von Zähnen, wenn der Zahnraddurchmesser gleich ist, während das Klingenberg-Zahnrad mit großem Modul einen großen Modul und eine kleine Anzahl von Zähnen verwendet und die Biegefestigkeit des Zahnrads hauptsächlich vom Modul abhängt, sodass die Biegefestigkeit von Limberg größer ist als die von Gleason.

Derzeit wird bei der Konstruktion von Zahnrädern grundsätzlich die Kleinberg-Methode angewendet, mit der Ausnahme, dass die Zahnlinie von einer verlängerten Epizykloide in einen Bogen geändert wird und die Zähne nach der Wärmebehandlung geschliffen werden.