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Fräsmaschine zur Herstellung von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fräsmaschine zur Herstellung von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren, wobei das Schneiden der Zähne stückweise bei aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Werkstückes erfolgt und bezweckt, Zahnräder mit einem höheren Grad von Genauigkeit herstellen zu können, als dies mit Hilfe des bekannten Verfahrens möglich ist.
Bei den bekannten Maschinen zum Schneiden von Zähnen nach dem Abwälzverfahren steuert derselbe Zahn des Teilungszahnrades das Werkstück bei allen Umdrehungen desselben während des Schneidens sämtlicher aufeinanderfolgender Teile eines bestimmten Zahnes des Werkstückes.
Bei den bekannten Maschinen ist z. B. das Werkstück auf einem Tische befestigt, mit dem auch das Teilungstriebrad fest verbunden ist. Wenn daher einer der Zähne des Teilungstriebrades, z. B. in seiner Form oder hinsichtlich der Teilung, einen Fehler besitzt, so wird sich dieser Fehler auf einem einzigen Zahn des zu schneidenden Rades ansammeln, und zwar längs der ganzen Breite des betreffenden Zahnes, weil jeder folgende Teilschnitt den Fehler des fehlerhaften Zahnes des Teilungstriebrades auf demselben Zahn des zu schneidenden Rades wiedergibt, und wenn ein derart geschnittenes Rad in Gebrauch genommen wird, wird die zufolge des Fehlers entstehende unregelmässige Bewegung periodisch wiederkehren.
Bei allen Arten von Maschinen zum Fräsen von Schraubenrädern nach dem Abwälz-
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einzuschalten, das dem Tische bei jeder Umdrehung eine zusätzliche Drehbewegung erteilt, um die Schraubenform des Zahnes zu erzielen, wobei diese zusätzliche Bewegung unter der Kontrolle des Fräservorschubes steht.
Bei einer besonderen Art der vorgenannten Maschinen wird die vorerwähnte dem Fräservorschub proportionale zusätzliche Drehbewegung des Tisches durch Einschaltung eines Getriebes zwischen dem Tische und dem Teilungstriebrad erzielt. Bei dieser Art von Maschinen ist jedoch die Relativbewegung zwischen dem Arbeitsstück und dem Teilungstriebrade eine derartige, dass bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen ein konstantbleibender Winkelabstand zwischen einem bestimmten Zahn des Teilungstriebrades und den aufeinanderfolgend geschnittenen Teilen eines und desselben Zahnes des zu schneidenden Rades erzielt wird, d. h, ein bestimmter Zahn des Teilungstriebrades steuert das Arbeitsstück bis zur Fertigstellung des diesem Teilungszahn entsprechenden Zahnes des zu schneidenden Rades.
Daraus folgt, dass die Fehler eines Zahnes des Teilungstriebrades auf einem einzigen Zahn des Werkstückes wiederkehren.
Die vorliegende Erfindung besteht darin, dass bei einer Maschine zum Fräsen von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren, bei der dem Werkstück eine der Drehbewegung des Teilungsrades verschiedene Drehbewegung erteilt wird, die Differenz der beiden Drehbewegungen von solcher Grösse ist, dass ein bestimmter Zahn des Teilungsrades bei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Werkstückes dieses während des Schneidens verschiedener Zähne steuert, wodurch die Fehler eines bestimmten Zahnes des Teilrades über eine Anzahl von Zähnen des Werkstückes verteilt werden,
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Wenn daher der Fehler beispielsweise ein solcher ist. dass der Querschnitt eines Zahnes des Teilrades (geführt in einer zur Radachse.
senkrechten Ebene) zu breit ist, dann wiederholt sich bei Anwendung vorliegender Erfindung dieser Fehler eines zu grossen Querschnittes hei den aufeinanderfolgenden Umdrehungen des Werkstückes nicht auf demselben Zahn des Werkstückes, sondern entsteht auf aufeinanderfolgenden Zähnen des Werkstückes, und es wird auf jedem geschnittenen Zahn nur ein Teil der Zahnbreite diesen Fehler aufweisen, und zwar ein Teil, dessen Länge gleich ist dem Fräservorschub.
Es sei beispielsweise angenommen, dass das Werkstück bei jeder Umdrehung in bezug auf das Teilrad um einen Winkel gedreht wrid, der einer halben Teilung des Teilungsrades entspricht.
In diesem Falle wird der Fehler in einer Reihe von Ebenen verteilt, die parallel zur Radachse liegen, wobei die durch den Fehler hervorgerufenen Unregelmässigkeiten der geschnittenen Zähne in doppelter Anzahl, jedoch nur im halben Ausmasse auftreten.
Vorteilhaft ist es, die vorerwähnte Relativbewegung des Werkstückes per Umdrehung einem Bruchteil der Teilung des Teilungstriebrades gleichzumachen, der sich nur wenig von einer Halbteilung unterscheidet, z. B. gleich 0, 6 oder 1-6, 2'6 usw, einer Teilung.
Zufolge der auf diese Weise vermiedenen periodischen Wiederkehr eines vorhandenen Fehlers geben zwei gemäss vorliegender Erfindung geschnittene Räder im Gebrauche eine mehr konstant bleibende relative Winkelgeschwindigkeit, und es haben die kleinen Teile der über die Zähne beider Räder verteilten Unregelmässigkeiten das Bestreben, sich abzuschleifen, so dass eine vollkommen gleichmässige Durchschnittsfläche resultiert. Mit dem Gebrauche wächst daher der leichte und ruhige Gang der Räder.
In den Zeichnungen zeigt Fig. i eine Maschine gemäss vorliegender Erfindung, zum Teil in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. i, in der Richtung des Pfeiles E gesehen, und Fig. 3 eine Draufsicht der Maschine, wobei der Ständer für das Schneidewerkzeug abgenommen ist und ein Teil der Maschine im Schnitt nach der Linie B-B der Fig. i dargestellt ist. Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ansichten einer abgeänderten Ausführung der Maschine, wobei Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie C-C der Fig. 5 und Fig. 5
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eine Draufsicht der Fig. 6 im Schnitt nach der Linie E-E der Fig. 6 und Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie F-F der Fig. 7.
Gemäss der in den Fig. i bis 3 dargestellten Ausführungsform wird die Maschine beispielsweise durch einen Elektromotor a betrieben, der durch Vermittlung eines geeigneten Getriebes die Welle b treibt, von der die Bewegung durch ein Geschwindigkeitswechselgetriebe c auf die Welle d übertragen wird. Vom Motor a wird auch durch die Welle e, Triebräder f und ein Umkehrgetriebe g die Welle & angetrieben. Die Triebräder f bilden ein Wechselgetriebe, durch welches der Schraubenwinkel der auf dem Werkstücke ausgebildeten Zähne gesteuert wird. Die Welle b trägt ein Kegelrad i, das in ein auf einer vertikalen Welle k sitzendes Kegelrad j eingreift.
Die Welle Iz ist in dem Schneidwerkzeugständer gelagert und ist mit einer Keilnut 11l, versehen, durch die die Drehbewegung auf das Schneidwerkzeug übertragen wird. Letzteres ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Welle it trägt eine Schnecke H, die in ein auf einer zweiten vertikalen Welle p sitzendes Schneckenrad o eingreift. Die Welle p ist ebenfalls in dem Ständer 1 gelagert und ist mit Gewinde versehen, so dass bei ihrer Drehung eine Auf- oder Abwärtsbewegung des Chneidwerkzeuges bewirkt werden kann, wodurch letzteres quer zur Fläche des Werkstückes bewegt wird.
Der Ständer I ist mit einer Vorrichtung versehen, mittels der er auf dem Fundament q der Maschine längsverschoben werden kann, und zwar mit Hilfe der mittels eines Handrades s drehbaren Schraubenspindel r. Die bisher beschriebenen Einrichtungen sind bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung.
Die Drehung der Welle d wird auf ein Kegelrad t entweder direkt oder. wie im dargestellten Beispiele, durch ein geeignetes Kompensationsgetriebe übertragen, dessen Zweck im folgenden näher erläutert wird. Das Kegelrad t greift in ein Kegelrad tt ein, das auf einer horizontalen Welle v sitzt, welche an ihrem anderen Ende ein weiteres Kegelrad w trägt. Dieses Rad greift in ein auf einer vertikalen Welle y sitzendes Kegelrad x ein. Die Welle V trägt an ihrem anderen Ende eine Schnecke z, die in ein auf einer Welle 2 sitzendes Schneckenrad 1 eingreift. Auf der Welle 2 ist eine Schnecke 5 vorgesehen, die in ein auf einem ersten Tisch 5 angebrachtes Schneckenrad 4 eingreift. Die Schnecke 3 und das Schneckenrad 4 bilden das das Werkstück
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das angetriebene Organ bilden.
Auf dem Tische J ist zentrisch ein zweiter Tisch 6 angeordnet, wobei die Arme 7 das Abheben des zweiten Tisches vom ersten Tische verhindern. In Lagern 8, 9 des Tisches 5 ist eine ein Schneckenrad 11 tragende Welle 10 gelagert. Das Schneckenrad 11 greift in eine Schnecke 12 ein, die auf einer gegen Verdrehung gesicherten Spindel 13 sitzt. Die Verdrehung dieser Spindel wird durch geeignete Mittel. z. B. durch die Befestigungsbolzen 14,
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Werkstück ein Triebrad mit zwei Reihen Zähnen 27. 22. von denen die letztere Reihe noch im unfertigen Zustande dargestellt ist.
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und 16 auch auf die Welle 17 und auf das Kegelrad 18 übertragen wird.
Dadurch wird die Achse des Kegelrades 18 gezwungen, sich langsam um die Achse des Werkstückes, 20 zu bewegen, wodurch dem Tische 6 eine Drehbewegung relativ zum Tische 5 erteilt wird. Auf diese Weise verdreht sich auch das Werkstück 20 relativ zum Schneckenrade 4. Da die Schnecke 12 rechtsgängig ist, so ist es klar, dass der Tisch 6 relativ zum Tisch- ? voreilen wird, gleichgültig in welcher Richtung der letztere selbst gedreht wird.
Auf diese Weise werden die auf dem Werkstücke 20 entstehenden Unregelmässigkeiten. die aus den periodisch sich wiederholenden Fehlern entstehen, welche aus der Ungenauigkeit der Schnecke 3 oder des Schneckenrades 4 herrühren, die das treibende bzw. angetriebene Organ des zur Verdrehung des Werkstückes dienenden Teilungsgetriebes bilden, bei aufeinanderfolgenden Umdrehungen in verschiedenen Winkelstellungen stehen und die sich ergebenden Un-
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die Relativbewegung des Werkstückes 20 gegenüber dem Schneckenrade 4 genügend gross ist, einen kleinen Winkel mit der Drehungsebene des Werkstückes einschliessen. Die Unregelmässigkeiten werden daher auf eine grosse Zahl von Zähnen verteilt sein.
Es ist ersichtlich, dass es zufolge der durch das eingeschaltete Getriebe 11 bis 19 bewirkten Relativbewegung zwischen dem Schneckenrad 4 und dem Werkstück 20 notwendig ist, die Antriebsgeschwindigkeit der Schnecke zu korrigieren, um die richtige Drehgeschwindigkeit des Werkstückes 20 in bezug auf den Fräser aufrecht zu erhalten.
Wenn die durch das Getriebe 11 bis 19 bewirkte relative Vorbewegung des Werkstückes 20 in bezug auf das Schneckenrad 4 beispielsweise I X I. beträgt, so muss die Schnecke 3 mit einer
Geschwindigkeit angetrieben werden, die um i v. H. geringer ist als die Antriebsgeschwindigkeit der Schnecke 3 betragen würde, wenn das Getriebe 11 bis 19 nicht vorhanden wäre. Die Korrektur der Antriebsgeschwindigkeit der Schnecke 3 kann entweder mit Hilfe einer geeigneten Räderkombination im Wechselgetriebe c oder mit Hilfe eines zwischen der Schnecke 3 und dem Wechselgetriebe c eingeschalteten permanent wirkenden Kompensationsgetriebes bewirkt werden.
Ein solches Kompensationsgetriebe ist in Fig. i und 3 veranschaulicht und besteht aus einem auf der Welle il sitzenden Stirnrad 23 und einem Stirnrad dz dessen Grösse von der des Rades 24 verschieden ist und das auf einer das Kegelrad t tragenden Welle sitzt, welche Stirnräder 23 und 24 derart angeordnet sind, dass beide in einen Trieb 23 eingreifen. Da beide Stirnräder 28 und 24 verschieden gross sind, werden sich diese Räder 23 und 24 und infolgedessen auch die beiden Wellen, auf denen diese Räder montiert sind, verschieden schnell drehen.
Gemäss der in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsform ist der Tisch 5 fortgelassen. Das Schneckenrad 4 bildet ein Element für sich. Es rotiert in einer Ringnut 26 des Maschinengestelles und ist auf seiner Oberseite mit einem Zahnkranz 27 versehen. Es genügt in diesem Falle ein einziger Tisch 7, der die Welle 70 trägt, welche wie bei der früher beschriebenen
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wobei der Betrag dieser Relativbewegung von dem t'bersetzungs\'erhÅaltnis in dem genannten Rädersatze abhängig ist.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann das Getriebe zwischen den Tischen J und 6 derart sein, dass die Schneckenräder und Wellen gemäss den früher beschriebenen Ausführungen oder der Satz von Stirnrädern und Trieben an dem zweiten Tische 6 montiert sind und in eine Verzahnung des ersten Tisches ; eingreifen.
Es ist ersichtlich, dass noch andere Anordnungen von Getrieben zwischen den zwei Tischen Verwendung finden können, um den Zweck der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. z. B. die Anordnung eines Differentialgetriebes, durch welches die zum Drehen erforderliche Kraft dem zweiten Tische an zwei Stellen übermittelt wird.
Es ist weiters ersichtlich, dass das Getriebe, durch welches die Relativbewegung hervor-
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Mittel, z. B. durch ein vom Hauptantrieb aus angetriebenes Getriebe betätigt werden kann.
Beispielsweise kann, wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, der zentralen Spindel 13 eine Rückwärtsdrehung erteilt werden, die der zehn-oder zwanzigfachen Umdrehungsgeschwindigkeit des Arbeitsstückes entspricht. Dieses Getriebe besteht bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 8 aus einem am unteren Ende der Spindel 13 sitzenden Schneckenrade 40, das in eine Schnecke 41 eingreift, deren in geeigneten Lagern drehbare Welle 42 ein Kegelrad 43 trägt, das in ein auf einer Welle 45 sitzendes Kegelrad 44 eingreift. Die an ihrem oberen Ende in einem Lager 48 gelagerte Welle 45 ist derart geneigt, dass ein aus ihrem oberen Ende sitzendes Kegelrad 46 in ein auf einer Verlängerung der Welle d sitzendes Kegelrad 47 eingreifen kann.
Die Welle d ist, wie aus Fig. i und 3 zu ersehen ist, durch das Getriebe c mit dem Hauptantriebsorgan a verbunden.