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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung, insbesondere durch Schienen, von unrunden
Querschnitten an Aussen-und InnenproSlen sowie Körper mit Unrundprofil
Bei der Herstellung (insbesondere durch Schleifen) von unrunden Querschnitten an Aussenund Innenprofile kommt es wesentlich darauf an, dass das zur Erzeugung des Kurvenprofiles dienende Getriebe möglichst einfach ausfällt, und dass ferner auch die Kurve selbst eine für ihren späteren Verwendungszweck günstige Form hat.
Diese Forderungen werden durch die vorliegende Erfindung in hohem Masse erfüllt.
Während man nämlich bisher das zu erzeugende Unrundprofil aus besonderen Kurven, in erster Linie aus zykloidischen Kurven bildete und demgemäss auch die Herstellungsweise dem mathematischen Entstehungsgesetz dieser besonderen Kurve anpassen musste, was bei einer zykloidischen oder einer ähnlichen Profilkurve zu einem recht verwickelten Getriebe führt, besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, das Unrundprofil aus einfachen Kreisbögen zusammenzusetzen und demgemäss dem Werkzeug und/oder dem Werkstück lediglich solche Bewegungen zu erteilen, dass die aufeinanderfolgenden Berührungs- punkte zwischen Werkzeug und Werkstück jeweils Teilstücke eines Kreisbogens ergeben.
Die Eckenzahl des neuen Unrundprofiles kann an sich beliebig gewählt werden. Ebenso ist es auch leicht möglich, zu einer bestimmten Grundkurve äquidistante Kurven zu erzeugen, die ausserhalb oder innerhalb der Grundkurve liegen mögen.
Die Bearbeitung der Werkstücke lässt sich grundsätzlich durch jede der üblichen Zerspannungsarten vornehmen. In erster Linie soll jedoch das neue Unrund durch Schleifen erzeugt werden, u. zw. sowohl als Aussen-als auch als Innenprofil.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das für den Bearbeitungsvorgang benötigte Getriebe einen verhältnismässig einfachen Aufbau erlangt als Folge der Begrenzung des Profils durch aneinandergereihte, einfache Kreisbögen.
Durch geeignete Wahl der Eckenzahl (z. B. 3) kann man das Profil auch als sogenanntes Gleichdick ausführen, was aus messtechnischen Gründen besonders günstig ist, während diese Möglichkeit bei anderen Unrundprofilen-etwa bei dem bisher vorzugsweise verwendeten Zykloidenprofil- nicht besteht. Durch die grosse"Rundheit" des neuen Profils ergibt sich ferner der Vorteil einer gleichmässigeren Anlage (z. B. zwischen Welle und Nabe) bei der Übertragung von Drehmomenten und dadurch wiederum eine kleinere spezifische Flächenpressung an den Anlagestellen. Besonders günstig ist auch die möglich gemachte kleinere Durchmesserabstufung von einem runden Sitz zum nächsten runden Sitz auf einer Welle, weil man dadurch eine gedrängtere Bauweise gewinnt als beispielsweise bei einer zykloidischen Querschnittsform.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht ; es zeigen : Fig. 1 bis 3 schematische Darstellungen ; Fig. 4 den grundsätzlichen Aufbau eines Getriebes, Fig. 5 bis 8 eine Ausführungsform in Vorderansicht, Aufsicht und Seitenansicht sowie in einem Schnitt.
Das in Fig. 1 wiedergegebene Unrund hat die Eckenzahl z = 2. Zu der Grundkurve g ist im Abstand s eine Äquidistante a gezeichnet, die natürlich auch innerhalb der Grundkurve g liegen kann.
Bei der Darstellung gemäss Fig. 2 wurde die Eckenzahl z = 5 gewählt. Wie in Fig. 1 ist zu der in diesem Falle fünfeckigen Grundkurve im Abstand s eine Äquidistante gezeichnet.
In Fig. 3 ist ein Unrund mit der Eckenzahl z = 3 wiedergegeben. Zu der Grundkurve g verläuft im Abstand s eine Äquidistante a ausserhalb und eine Äquidistante i im Abstand s' innerhalb der dreieckartigen Grundkurve.
Wird die Strecke B-M um den Winkel (J. verdreht und ebenso auch die Strecke A-0 um denselben Winkel, so wandert der Punkt A nach Al und der Punkt B nach B1. Da aber die Strecke A1-O parallel geblieben ist zur Strecke B-. M, ist daher auch A1-B1 gleich A-B gleich R. Die Strecke A1-B1 ist somit zugleich die Kurvennormale im Neupunkt B1.
Das Werkzeug wird in die jeweilige Kurvennormale durch Einwirkung der Kurbel B-M verschoben. Der Winkel ss ist der Gesamtschwenkwinkel der Kurbel B-M. Dieser Winkel ss errechnet sich aus der Formel
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In dem angenommenen Falle (z = 3) ist ss gleich 60 . Hat sich die Kurbel B-M um den Winkel ss
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um Punkt M verdreht in die Lage B-AM, so ist gleichzeitig der Punkt C um den Winkel ss nach Ci gewandert. Wird nun die Kurbel B2-M um den Punkt M um den Winkel ss zurückge- schwenkt und dabei der Punkt M so horizontal verschoben, dass sich der Punkt B2 auf dem Kreisbogen b bewegt, so wird die eine Ecke C des Unrunds erzeugt. Dieser Arbeitsablauf wiederholt sich dann auf dem Teil SA und Ecke A sowie Teil A-B und Ecke B der Grundkurve.
Die Äquidistanten a bzw. i entstehen durch entsprechende Veränderung des Abstandes des Werkzeuges vom Werkstück.
Aus Fig. 4 geht der grundsätzliche Aufbau eines
Getriebes hervor, dass zur Erzeugung des neuen Unrundprofiles mit der beispielsweisen Eckenzahl z = 3 bestimmt ist. Der Werkstück-und der Werkzeugschwingantrieb erfolgt von der Welle 1 aus. Bei gleichmässiger Drehung der Welle 1 wird über die Kurbel 2, Schubstange 3, Winkelhebel 4, Koppelstange 5, Winkelhebel 6 und über die Kulissensteine 7 und 8 der Werkzeugtragkörper 9 auf-und abbewegt. Der Werkzeugtragkörper 9 wird beim Abwärtsbewegen von der Steuerrolle 10 freigegeben und durch die Feder 13 an den Kulissenstein 7 bis zum Anschlag 14 angedrückt. Dadurch bewegt sich der Werkzeugtragkörper 9 entsprechend dem Bogen b abwärts. Der Winkelhebel 6 sitzt fest auf der Welle 15 und auf dieser wieder fest der Klinkenhebel 16 mit den wechselseitigen Klinken 17 und 18.
Beim Abwärtsbewegen des Werkzeugtragkörpers 9 nimmt die Klinke 18 über das Schaltrad 19 das mit ihm fest verbundene Zahnrad 20 und dadurch auch das Zahnrad 21 und die mit dem Zahnrad 21 fest verbundene Welle 22 in der Drehrichtung S mit. Auf der Welle 22 sitzen die drei Steuerrollen 10, 11 und 12, die abwechselnd den Werkzeugtragkörper 9 so steuern, dass sich dieser entsprechend dem Bogen c aufwärts bewegt. Der Antrieb der Welle 22 erfolgt dabei von der Klinke 17im Verein mit dem Schaltrad 23, dem mit ihm fest verbundenen Zahnrad 24, dem zur Drehrichtungsumkehr notwendigen Zwischenrad 25 und dem mit der Welle 22 fest verbundenen Zahnrad 26.
Der Antrieb des Werkstückes (in der Drehrichtung T) wird von der Welle 22 abgeleitet und erfolgt über die Kegelräder 27, 28, 29 und 30, unter Verwendung der Schaftwellen 31 und 32.
Eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schleifen des neuen Unrunds (wiederum mit der beispielsweisenEckenzahl z= 3) ist in den Fig. 5-8 wiedergegeben.
Der Werkstück-und der Werkzeugschwingantrieb erfolgt vom Motor 101 aus. Das Ritzel 102 treibt die Scheibe 103, über die Schubstange 104 wird der Klinkenhebel1 05 und damit die Welle 106 und der darauf festsitzende Exzenter 107 um den Winkel ss auf-und abbewegt. Die Exzenterkugellager 108 und 109 werden von den Kulissen 110 und 111 umschlossen, die in Werkzeugtragkörper 112 befestigt sind. Die Parallelführung des Werkzeugtragkörpers 112 wird erzielt durch die Kulissensteine 113 und 114, Winkelhebel 115 und 116, Wellen 117 und 118 und Koppelstangen 119 und 120. Beim Aufwärtsbewegen des Klinkenhebels 105 nimmt die Klinke 121 das SchaltradZahnrad 122 und über das zur Drehrichtungsumkehr notwendige Zwischenrad 123 und Zahnrad 124 die Welle 125 in der Drehrichtung S mit.
Beim Abwärtsbewegen des Klinkenhebels 105 nimmt die Klinke 126 das Schaltrad-Zahnrad 127 und über Zahnrad 128 die Welle 125 ebenfalls in der Drehrichtung S mit.
Die Welle 125 wird also beim Auf-und Abwärtsbewegen des Werkzeugtragkörpers 112 in einer Drehrichtung weitergeschaltet. Die auf der Welle 125 unter 1200 exzentrisch befestigten Steuerkugellager 129, 130 und 131 steuern beim Aufwärtsbewegen des Werkzeugtragkörpers 112 diesen den Bogen c, wobei die Feder 132 die Kulisse 135 des Werkzeugtragkörpers 112 an
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drückt, welches gerade die Steuerbewegung durchzuführen hat. Beim Abwärtsbewegen des Werkzeugtragkörpers 112 wird dieser durch die Feder 132 mit der Kulisse 133 an das Exzenterkugellager 134 angedrückt. Dadurch legt der Werkzeugtragkörper 112 den Bogen b der Werkzeugbahn zurück.
Der Werkstückantrieb wird von der Welle 125 abgeleitet und erfolgt über Kegelräder 136, 137, 138, 139, 140 und 141 usw. sowie Welle 142 und Schaftwellen 143, 144 in der Drehrichtung T.
PATENTANSPRÜCHE :
1.Verfahren zumrein getriebemässigen (d. h. Schablonen vermeidenden) Herstellen, insbesondere durch Schleifen, von unrunden Querschnitten an Aussen-und Innenprofilen, wobei dem Werkzeug und/oder dem Werkstück solche Bewegungen erteilt werden, dass die mathematischen Bedingungen des zu erzeugenden Unrundprofils erfüllt sind und wobei stets in der Kurvennormalen gearbeitet wird (d. h. bei Verwendung etwa einer Schleifscheibe deren Mittelpunkt auf der Kurvennormalen liegt), dadurch gekennzeichnet, dass das Unrundprofil aus einfachen Kreisbögen entsteht, indem man dem Werkzeug und'oder dem Werkstück solche Bewegungen erteilt, dass die aufeinanderfolgenden Berührungspunkte zwischen Werkzeug und Werkstück jeweils Teilstücke (b bzw. c) eines Kreisbogens ergeben (vgl. insbesondere Fig. 3 und 4).