Zahnradbearbeitungsmaschine. Zahnräder mit Evolventenverzahnung wer den im allgemeinen so hergestellt, dass zu nächst die Zähne im sogenannten Abwälz- verfahren aus dem Werkstück tieraus gehobelt oder gestossen werden. Dann werden die Werkstücke gehärtet und schliesslich an den Zahnflanken geschliffen, wobei häufig eine kegelige Schleifscheibe den Umriss eines Zahnstangenzahnes bildet und unter Zuhilfe nahme einer Bewegung in der Längsrichtung des Zahnes das gerade Zahnprofil verkörpert.
Maschinen zur derartigen Bearbeitung von Zahnrädern sind mit einer Einrichtung versehen, um eine Abwälzbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug mittels einer Vorschubeinrichtung üblicher Art zu erzeugen. Bekannt hierfür ist ein Spindel getriebe, das mit einem Sperrad und einer Sperrklinke zusammenwirkt, so dass das Werkstück periodisch um gleichbleibende kleine Winkel, 1/ bis :/, ,Grad, abgewälzt wird.
Das Ergebnis dieser Art des Vorschubes, nämlich des Vorschubes um gleichbleibende Drehwinkel (Abwälzwinkel), ist schematisch in Fig. 7 der Zeichnung dargestellt und be steht darin, dass die Scheitelpunkte der Bogen<I>b,</I> b2, b3, b4, b" die das theoretisch korrekte kurvenförmige Profil aufweisen und die die theoretisch korrekte Evol- vente bilden, immer grössere Abstände von edeneinzelnen ebenen Schnitten (Fa cetten)<I>d,</I> d2, d3,
d4, d;, erhalten, die vom Werkzeug gebildet werden, so dass der zwi schen den wirklich erzeugten und dem theo retisch genauen Evolventenprofil entstehende Fehler immer grösser wird.
Es ist versucht worden, diese Differenzen im Evolventenprofil zu vermindern, indem kleinere Vorschübe gewählt wurden. Dieser Weg jedoch verlangt eine grössere Zahl von Arbeitshüben auf einer Werkstückflanke und damit eine längere Bearbeitungszeit zur Fertigstellung des Werkstückes.
Die Ungleichförmigkeit in der Genauig keit der erzeugten Verzahnung vom Evol- ventenprofil hat auch noch den Nachteil, dass beim Schleifen eines derart erzeugten Flan- kenprofils auf eine andere Art, z. B. mit kontinuierlichem Wälzvorschub, die Schleif scheibe am Kopf des Rades mehr Material wegnehmen muss als am Fuss des Zahnes, wo durch sich auch in der Endbearbeitung der art vorgearbeiteter Zähne Ungleichförmig- keiten ergeben.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden und eine verbesserte Maschine vorzu schlagen, die die Nachteile nicht hat, wobei die Bearbeitung ausserdem wesentlich wirt schaftlicher erfolgt.
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten der Flanken von Zahnrädern mit Evolventenverzahnung, mit welcher Fa cetten erzeugt werden und die eine Einrich tung zum Erzeugen einer in Richtung der Zähne des Werkstückes erfolgenden hin- und hergehenden Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug und eine Einrich- tung zum Erzeugen einer schrittweisen Ab- -wälzbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug aufweist.
Die Erfindung be steht darin, dass die Einrichtung zum Erzeugen der schrittweise bewirkten <B>Ab-</B> ivälzbewegung ein Steuerglied, z. B. eine auswechselbare Kurvenscheibe oder dergl., enthält, das die Abwälzbewegung derart be einflusst, dass die zwischen den einzelnen Fa cetten und den zugehörigen Bogen der theo retisch korrekten Evolvente gebildeten Bogenhöhen durch Verkleinerung der den Facetten zugeordneten Wälzwinkel vom Fuss zum Kopf der Zahnflanke praktisch konstant bleiben.
In der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand in einem Ausführungsbeispiel und eine Variante dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Zahnrad schleifmaschine, Fig. \? eine Vorderansicht der Maschine von Fig. 1, Fig. 3 einen Seitenschnitt durch den Wälzvorschubantrieb, Fig. 4 eine Teilabwicklung des Umfanges einer Kurvenscheibe, Füg. 5 eine teilweise Seitenansicht einer Zahnradhobelmaschine gemäss der Erfindung, Fig. 6 ein Diagramm, das in grösserem Massstabe die Vorteile der Erfindung zeigt, Fig. i ein Diagramm, das in grösserem Massstabe die gemachten Fehler zeigt.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ma schine weist eine Grundplatte 10 auf, auf der das Maschinengestell 11 und eine Säule 12 angeordnet sind. Letztere trägt eine Konsole 13 mit einem Unterschlitten 14. Die Konsole 13 ist an der Vorderseite des Maschinen gestelles 11 verschiebbar geführt. Zum He ben und Senken der Konsole dient. eine nicht dargestellte in der Säule 12 angeordnete Spindel mit einer Mutter.
Ferner ist ein Aufspanntisch 20 vor gesehen der auf einem drehbaren Dorn 40 das Werkstück ss trägt und diesem eine Wälzbewegung erteilt. Der Aufspanntisch ist in Führungsbahnen 22, 23 verschiebbar geführt, die auf dem Unterschlitten 14 vor gesehen sind. Auch sind Vorschubmittel vor handen, die eine sich in gleich grossen Sehrit ten drehende, ein Steuerglied bildende Kur venscheibe 30 enthalten, die an dem für die Bearbeitung der Zahnflanke wesentlichen Teil zwei Abschnitte e, e, hat (Fug. 4). Die Ausbiegung der Nute der Kurvenscheibe wird immer steiler in bezug auf eine Sym- metrielinie f.
In die Nute 31 der Kurven scheibe 30 greift ein Zapfen 32 ein, der an dem Aufspannschlitten 20 befestigt ist. Ausserdem besitzt die Vorschubeinriehtung für den letzteren eine Schaltklinke 33, 33' und ein Schaltrad 34, das über ein mit ihm starr verbundenes Zahnrad 34a mit einem Zahnrad 35 auf einer Nabe 35' zusammen wirkt, auf der die Kurvenscheibe 30 aus wechselbar befestigt ist, und die mittels eines in einem diametralen Schlitz 51 einer Scheibe 51.a einstellbaren Kurbelzapfen. 50 angetrie ben wird, und zwar von einem Haupt antriebsrad 5'2 aus.
Die Bewegung wird da bei mittels einer Stange 5:3 auf den Schalt- klinkenträger übertragen.
Ferner sind Mittel vorgesehen zum Er zielen einer langsamen ruckweisen Abwälz- Bewegung !des Werkstückes B. Auf dem im Aufspanntisch 20 drehbar gelagerten Dorn 40, der ,das Werkstück B trägt, ist ein Roll- bogen 41 aufgekeilt, an welchem die innern Enden zweier Stahlbänder 42 und 43, be- festigt sind, deren äussere Enden mit Hilfe von Schrauben i, i' je in einem Rollband- träger 44 befestigt .sind,
welche Träger an den einander entgegengesetzten Seiten der Konsole 14 sitzen.
Durch das Kurbelgetriebe 50, 51, 53-, das Schaltwerk 3,3, 34 und das Getriebe 34a, 35 wird die Kurvenscheibe 30 schritt- respek tive ruckweise gedreht. Durch den für die Bewegung des Aufspanntisches massgeben den, in Fig. 4 :dargestellten Teil :der Kurve 31 und den in ,diese .greifenden, am Tisch 20 festsitzenden Zapfen 32' wird der Tisch lang sam schritt- respektive ruckweise verschoben. Bei diesen ruckweisen.
Bewegungen .des Auf spanntisches 210 von rechts nach links und umgekehrt wird der Rollbogen 41 :durch die Stahlbänder 42., 43 ruckweise :gedreht. Da der Aufspanndorn 40 mit dem Rollbogen 41 verkeilt ist, wird auch der Aufspanndorn 40 entsprechend gedreht. Infolge der besonderen Ausbildung der Kurve 31 wird bei gleich- bleibenden Schaltwegen des :Schaltrades 34 ,der Abwälzwegvorschub je nach ,der Stellung der Kurvenscheibe grösser oder kleiner.
Die sich drehende Schleifscheibe 60 hat eine kegelige Arbeitsfläche und ist mit dem Werkstück B in Eingriff ,gebracht. Die Schleifscheibe 60 wird quer zur Stirnfläche des Werkstückes hin- und herbewegt. Die Mittel zum Drehen der Schleifscheibe um- fass,eneinen Elektromotor M, einen An triebsriemen 61 und Riemenscheiben ,6i2., 613, 64.
Zum Hin- und Herbewegen der Schleif scheibe 60 dient ein dieselbe am einen Ende tragender Schlitten 6,5, der auf dem Gestell 11 rechtwinklig zur Radialebene des Werk stüekes B verschiebbar geführt ist. Der Schlit ten 05 wird mittels eines mit einem Längs schlitz versehenen Schwinghebel 66, der bei 67 am Maschinengestell 11 gelagert ist und eines gelenkig angeordneten Zwischenstückes 68 hin- und herbewegt.
Der ,Schwinghebel 06 wird vom Zahnrad 52 mittels eines in einen nichtdargestellten in dem Schlitz des Schwinghebels 06 verschiebbar geführten Gleitstein eingreifenden Kurbelzapfens hin- und herbewegt. Der Antrieb des Rades 52 wird von einem Motor M2 abgeleitet.
Kurz zusammengefasst ist die Wirkungs weise der beschriebenen Maschine folgende: Der Motor M, versetzt über dass Zahnrad 52 den Schwinghebel 6'6 in schwingende Be wegung und bewirkt dadurch über das Zwi schenstück 6:8 eine rasche hin- und her gehende Bewegung des .Schlittens 65 mit der Schleifscheibe 6,0 in der Längsrichtung der Zähne des Werkstückes B.
Im Gleichtakt mit der Bewegung ,des Schlittens 6b versetzt der Motor M2 über das Zahnrad 5,2 und die Kurbelscheibe 51a,die Stange 53 in hin- und herschwingende Bewegung. Über das Schalt- gesperre 313, 313' und 34 verursacht -diese Schwingbewegung ,der :
Stange 53 ein ruck weises Drehen des Schaltrades 34 und damit über das Rad 315 auch ein ruckweises Drehen der Kurvenscheibe 30. Dieses ruckweise Drehen. .der Kurvenscheibe 3,0 hat ein ruck weises Verschieben des Aufspanntisches 20 von einer Grösse zur Folge, die von der je weiligen Steigung der Kurve<B>1311</B> abhängt.
Jede ruckweise Verschiebung des Schlittens 210 hat aber ihrerseits wiederum ein-, Ver schiebung des Werkstückes und :gleichzeitig eine entsprechende Drehung desselben zur Folge, weil das Werkstück durch .die Bän der 42 und 43 sich mittels des Rollbogens 41 an dem Werkzeug als Zahn des Zahnrades abwälzt.
In der schematischen Darstellung der Fig. 5 ist der Schlitten 75 mit einem gerad- flankigen Schneidmesser 70 an Stelle der Schleifscheibe 60 versehen. Die übrigen we- sentlichen Einzelheiten entsprechen denen der Maschine nach den Fig. 1 bis 4.
Die Wirkungsweise der besonders ge formten Kurvenscheibe 30 für den Aufspann- schlittenvorschub ist in Fig. 6 schematisch dargestellt, und zwar stellt zur Verdeut lichung des Erfindungsgedankens diese Figur eine stark vergrösserte Ansicht eines Evol- ventenstückes J dar. Bei jedem einzelnen Hub der Schleifscheibe 60 oder des Messers 70 wird von der zu bearbeitenden Zahnflanke ein gerades Stück abgeschnitten, wobei eine Facette gebildet wird. Diese Facetten. sind mit d, d., d8, d7, d,; bezeichnet.
Zwischen den einzelnen dieser Facetten und den zugehöri gen Bogen b, b9, b8, b;, b6 der genauen Evol- vente sind die Bogenhöhen g10, g", g8, 97, 96 gebildet. Den Facetten sind die Wälzwinkel a10, a9, a., a;, a, des Kreisbogens (Grund kreis) o zugeordnet.
Durch entsprechende Ausbildung der Form der Kurve 31 wird nun die Abwälzbewegung derart beeinflusst, dass die Winkel a10, a,, usw. in Abweichung zu Fig. 7 verschieden gross werden, und zwar der art, dass die Bogenhöhen g10-g6 zwischen dem jeweiligen Scheitelpunkt des Evol- ventenstückes und der von dem geraden Stück gebildeten zugehörigen Facette für alle Stücke vom Fuss zum Kopf der Zahnflanke praktisch gleich gross sind. Die Wälzwinkel (110-a. nehmen hierzu vom Grund der Evol- vente J nach aussen hin ab.
Die einzelnen Facetten bilden Sehnen der Evolvente J und gleichzeitig Tangenten einer benachbarten Evolvente, da die Bogenhöhen g10-g6 gleich gross sind. Abweichend von der üblichen Dar stellung sind die geraden Hüllschnitte, (Fa- eetten) die die Zahnflanke bilden, als Sehnen und nicht als Tangenten der theoretisch kor rekten Evolvente dargestellt, um die Ermitt lung der Winkel alte a" klarer erkenntlich zu machen. Da aber diese Sehnen, wie bereits erklärt, gleichzeitig Tangenten einer nicht ge zeichneten Evolvente des gleichen Grund- kreises sind, kann diese Darstellung ohne weiteres gewählt werden.
Die Erfindung kann verschiedenartig aus gebildet werden, ohne dass sich an dem Er findungsgedanken etwas ändert. So kann zum Beispiel an Stelle der Kurvenscheibe 30 und des Schaltrades 34 irgend ein anderes Getriebe treten, mit dem die gleiche schritt weise Bewegung zu- und abnehmender Grösse des Schlittens 20 erzielbar ist, z. B. ein Mal teserkreuz mit einer Unrundscheibe oder der gleichen.
Gear processing machine. Gear wheels with involute teeth are generally manufactured in such a way that the teeth are first planed or pushed out of the workpiece using the so-called rolling process. Then the workpieces are hardened and finally the tooth flanks are ground, a conical grinding wheel often forming the outline of a rack tooth and embodying the straight tooth profile with the aid of a movement in the longitudinal direction of the tooth.
Machines for such machining of gears are provided with a device to generate a rolling movement between the workpiece and the tool by means of a feed device of the usual type. Known for this is a spindle gear that interacts with a ratchet wheel and a pawl, so that the workpiece is periodically rolled by constant small angles, 1 / to: /,, degrees.
The result of this type of feed, namely the feed through a constant angle of rotation (rolling angle), is shown schematically in FIG. 7 of the drawing and is that the vertices of the arcs <I> b, </I> b2, b3, b4 , b "which have the theoretically correct curve-shaped profile and which form the theoretically correct involute, increasing distances from each individual flat section (facets) <I> d, </I> d2, d3,
d4, d ;, which are formed by the tool, so that the error arising between the actually generated and the theoretically exact involute profile becomes greater and greater.
Attempts have been made to reduce these differences in the involute profile by choosing smaller feeds. This way, however, requires a larger number of working strokes on a workpiece flank and thus a longer machining time to complete the workpiece.
The non-uniformity in the accuracy of the toothing generated from the involute profile also has the disadvantage that when grinding a flank profile generated in this way in a different way, e.g. B. with continuous generating feed, the grinding disk at the head of the wheel has to remove more material than at the foot of the tooth, which also results in irregularities in the finishing of the type of pre-machined teeth.
The purpose of the present invention is to avoid these disadvantages and to propose an improved machine which does not have the disadvantages, the machining also being carried out much more economically.
The invention relates to a machine for processing the flanks of gears with involute teeth, with which Fa cettes are generated and a device for generating a reciprocating movement in the direction of the teeth of the workpiece between workpiece and tool and a device for Generating a step-wise rolling movement between workpiece and tool.
The invention be is that the device for generating the step-wise caused <B> Ab- </B> ivälzbewegung a control member, z. B. a replaceable cam or the like. That influences the rolling movement in such a way that the arc heights formed between the individual Fa cettes and the associated arc of the theoretically correct involute by reducing the pitch angle assigned to the facets from the foot to the head of the tooth flank is practical stay constant.
In the drawing, the subject invention is shown in an embodiment and a variant. They show: FIG. 1 a side view of a gear grinding machine, FIG. a front view of the machine of FIG. 1, FIG. 3 a side section through the roller feed drive, FIG. 4 a partial development of the circumference of a cam disk, Füg. 5 shows a partial side view of a gear planing machine according to the invention, FIG. 6 shows a diagram which shows the advantages of the invention on a larger scale, FIG. 1 shows a diagram which shows the errors made on a larger scale.
The Ma machine shown in Figs. 1 to 4 has a base plate 10 on which the machine frame 11 and a column 12 are arranged. The latter carries a console 13 with a lower slide 14. The console 13 is guided on the front of the machine frame 11 displaceably. Used to raise and lower the console. a not shown arranged in the column 12 spindle with a nut.
Furthermore, a work table 20 is seen in front of the ss on a rotatable mandrel 40 carries the workpiece and given this a rolling motion. The clamping table is slidably guided in guide tracks 22, 23, which are seen on the lower slide 14 in front. Feeding means are also available that contain a venscheibe 30 rotating in the same size, forming a control member, which has two sections e, e, on the part essential for machining the tooth flank (Fig. 4). The deflection of the groove of the cam becomes steeper and steeper in relation to a line of symmetry f.
In the groove 31 of the cam disk 30 engages a pin 32 which is attached to the clamping slide 20. In addition, the feed device for the latter has a pawl 33, 33 'and a ratchet wheel 34 which, via a gear wheel 34a rigidly connected to it, interacts with a gear wheel 35 on a hub 35' on which the cam disk 30 is fastened interchangeably, and by means of a crank pin which is adjustable in a diametrical slot 51 of a disk 51.a. 50 is driven, from a main drive wheel 5'2.
The movement is transferred to the pawl carrier by means of a rod 5: 3.
Means are also provided for achieving a slow, jerky rolling movement of the workpiece B. On the mandrel 40, which is rotatably mounted in the clamping table 20 and which carries the workpiece B, a roll arch 41 is wedged on which the inner ends of two steel strips 42 and 43, the outer ends of which are each fastened in a roller band support 44 with the aid of screws i, i ',
which carriers sit on the opposite sides of the console 14.
By means of the crank mechanism 50, 51, 53-, the switching mechanism 3, 3, 34 and the transmission 34a, 35, the cam disk 30 is rotated stepwise or jerkily. 4: the curve 31 and the pin 32 'which grips this and which is fixed on the table 20, the table is slowly shifted stepwise or jerkily. With these jerks.
Movements of the clamping table 210 from right to left and vice versa, the roll arch 41 is jerkily rotated by the steel belts 42, 43. Since the mandrel 40 is wedged with the roll arch 41, the mandrel 40 is also rotated accordingly. As a result of the special design of the curve 31, with constant switching paths of the: switching wheel 34, the rolling path feed is larger or smaller depending on the position of the cam disk.
The rotating grinding wheel 60 has a tapered working surface and is brought into engagement with the workpiece B. The grinding wheel 60 is moved back and forth across the face of the workpiece. The means for rotating the grinding wheel comprise an electric motor M, a drive belt 61 and pulleys, 6i2., 613, 64.
To move the grinding wheel 60 back and forth, a carriage 6.5, which carries the same at one end and which is guided on the frame 11 at right angles to the radial plane of the work piece B, is used. The Schlit th 05 is moved to and fro by means of a rocker arm 66 provided with a longitudinal slot and mounted at 67 on the machine frame 11 and an articulated intermediate piece 68.
The rocker arm 06 is moved back and forth by the gear 52 by means of a crank pin engaging in a sliding block (not shown) that is slidably guided in the slot of the rocker arm 06. The drive of the wheel 52 is derived from a motor M2.
Briefly summarized, the operation of the machine described is as follows: The motor M, sets the rocker arm 6'6 in an oscillating motion via the gear 52 and thereby causes a rapid back and forth movement of the slide via the intermediate piece 6: 8 65 with the grinding wheel 6.0 in the longitudinal direction of the teeth of workpiece B.
In synchronism with the movement of the slide 6b, the motor M2 sets the rod 53 in a reciprocating motion via the gear 5,2 and the crank disk 51a. Via the switching lock 313, 313 'and 34 causes this oscillating movement, which:
Rod 53 a jerky turning of the ratchet wheel 34 and thus also a jerky turning of the cam disk 30 via the wheel 315. This jerky turning. The cam 3.0 results in a jerky shifting of the clamping table 20 of a size that depends on the respective slope of the curve <B> 1311 </B>.
Each jerky displacement of the carriage 210 in turn has in turn a shift in, displacement of the workpiece and, at the same time, a corresponding rotation of the same result, because the workpiece through .die bands 42 and 43 is by means of the arc 41 on the tool as a tooth of the gear shifts.
In the schematic representation of FIG. 5, the slide 75 is provided with a straight-flanked cutting knife 70 instead of the grinding wheel 60. The other essential details correspond to those of the machine according to FIGS. 1 to 4.
The mode of operation of the specially shaped cam disk 30 for the clamping slide feed is shown schematically in FIG. 6, and this figure shows a greatly enlarged view of an involute piece J for clarification of the concept of the invention. With each individual stroke of the grinding wheel 60 or of the knife 70, a straight piece is cut off from the tooth flank to be machined, with a facet being formed. These facets. are with d, d., d8, d7, d ,; designated.
The arc heights g10, g ", g8, 97, 96 are formed between the individual of these facets and the associated arcs b, b9, b8, b ;, b6 of the exact evolve. The facets are the pitch angles a10, a9, a ., a ;, a, of the circular arc (base circle) o assigned.
By appropriately designing the shape of the curve 31, the rolling movement is now influenced in such a way that the angles a10, a1, etc., differing from FIG. 7, are of different sizes, namely such that the arc heights g10-g6 between the respective apex of the involute piece and the associated facet formed by the straight piece are practically the same size for all pieces from the foot to the head of the tooth flank. The pitch angles (110-a. Decrease from the base of the involute J outwards.
The individual facets form tendons of the involute J and at the same time tangents of a neighboring involute, since the arc heights g10-g6 are the same. Deviating from the usual representation, the straight envelope cuts (facets) that form the tooth flank are shown as chords and not as tangents of the theoretically correct involute in order to make the determination of the angle old a "more clearly recognizable These chords, as already explained, are at the same time tangents of an involute (not shown) of the same base circle, this representation can be easily selected.
The invention can be formed in various ways without changing anything in the concept of the invention. For example, instead of the cam 30 and the ratchet wheel 34, any other gear can occur with which the same step-wise movement of increasing and decreasing size of the slide 20 can be achieved, e.g. B. a Mal teserkreuz with a non-circular disk or the same.