Verfahren und Maschine zum Schneiden von Kegelzahnräderpaaren nach dem Abwälzverfahren. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Kegelzahnräderpaaren nach dem Abwälzverfahren und eine Kegelzahnrad bearbeitungs-Maschine zur Ausübung dieses Verfahrens. Es sind Maschinen dieser Art be kannt, bei denen das Werkzeug eine von Hand oder automatisch veränderbare Schnittge schwindigkeit aufweist, und das Werkstück zwecks Festlegung der Zähnezahl über Wech selräder mit dem Hauptantrieb verbunden ist. Bei solchen Maschinen wird der Wälzmecha- nismus durch ein Vorschubgetriebe angetrie ben, welches von einem besonderen Antriebs motor oder unabhängig von Änderungen der Werkzeuggeschwindigkeit direkt vom Haupt antriebsmotor aus angetrieben ist.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass mindestens während des Schrupp- schnittes eines Ritzels und des zugehörigen Tellerrades das Übersetzungsverhältnis im Vorschubgetriebe unabhängig vom Über setzungsverhältnis der beiden Räder gleich be lassen wird, wobei die Spanquerschnitte bei der Bearbeitung von Ritzel und Rad an nähernd konstant gehalten werden.
Die Kegelradbearbeitungs-Maschine zur Ausübung dieses Verfahrens, bei welcher die Schnittgeschwindigkeit des von einer Wälz- trommel getragenen Werkzeuges veränderbar ist, und die Wälztrommel über ein Vorschub getriebe und das Werkstück über Wechsel räder zur Einstellung der Werkstückgeschwin- digkeit entsprechend der Zähnezahl des zu bearbeitenden Rades von ein und demselben Antrieb der Maschine angetrieben werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Bewegung an das die Wälztrommel an treibende Vorschubgetriebe von einem Ge triebeglied aus erfolgt, dessen Geschwindigkeit von der dem Werkzeug erteilten Schnitt geschwindigkeit beeinflusst wird,
welches aber vor den Wechselrädern zur Einstellung der Werkstückgeschwindigkeit liegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Maschine ge mäss der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt, wobei an Hand der Zeichnung im folgenden auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise er läutert wird.
Fig. 1 zeigt ein auf der Maschine zu be arbeitendes Kegelradpaar, dessen beide Räder. die verschiedenen Zähnezahlen Z1 und Z2 auf weisen.
Fig. 2 und 3 sind Ansichten der Zahn kränze des Ritzels und des zugehörigen Rades in Richtung des Pfeils E der Fig. 1.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Kegelradbearbeitungs-Maschine.
Fig. 5 ist eine Stirnansicht des Werkzeug antriebes der Maschine.
Das beispielsweise herzustellende Kegel radpaar soll die Zähnezahlen Z,=8 und Z2=32 haben, also ein Zähnezahlverhältnis von 1:4. Bei Kegelzahnradbearbeitungs-Ma- schinen, die nach dem Abwälzverfahren arbei ten, erhält der Schneidmesserkopf eine Vor schubbewegung S (vergl. Fig. 5), wobei der Schneidmesserkopf in der Ebene des ideellen Planrades sich in das Werkstück einwälzt und um die Achse des ideellen Planrades, das heisst die Wälztrommelachse, eine Schwenkbewegung ausführt. In Fig. 2 und 3 der Zeichnung be deutet a, bzw. a2, den Punkt, an welchem das Werkzeug mit der Spanabnahme am Werk stück beginnt, und b1 bzw. b2 ist der Punkt, an welchem das Werkzeug die volle Zahntiefe hz erreicht hat.
Die Strecken S1 zwischen den Punkten a1, b1 und S2 zwischen den Punkten a, b2, die in den Figuren die Sehnen der schattierten Flächen sind, werden halber Ein- wälzweg genannt, und das Verhältnis von S1 : S2 beträgt im dargestellten Beispiel mit grosser Annäherung ebenfalls 1:4, das heisst, allgemein ist S1 : S2 annähernd gleich Z1 : Z2.
Im schematischen Räderplan der Kegelrad- bearbeitungs-Maschine nach Fig. 4, welche zur Herstellung von Kegelzahnräderpaaren dient und nach dem Abwälzverfahren und dem kon tinuierlichen Teilverfahren arbeitet, sind die Hauptgetriebe- und Teilgetriebemechanismen mit dünnen Linien und das Vorschubgetriebe für den Wälzmechanismus des Werkzeuges mit dicken Linien dargestellt.
B ist das Werkstück, C das mit Schneid messern versehene Werkzeug.<I>DIA</I> ist der An triebsmotor der Maschine, dessen Drehzahl veränderlich ist. Vom Motor MA aus erfolgt der Antrieb über die Transmission 1 auf die Welle 2 und von dort über die Transmission 3 auf die Welle 4. Diese trägt ein Zahnrad 5, das mit einem Rad 6 auf der Welle 7 kämmt, die anderseits ein Rad 8 trägt, welches mit dem Rad 9 des Werkzeugträgers 10 in Ein griff steht und die Schnittbewegung des Werk- zeuges C erzeugt.
Der Antrieb des Werkstückes B, dessen Drehzahl in bekannter Weise bei kontinuier lich arbeitenden Maschinen abhängig ist von seiner Zähnezahl und der Drehzahl des Werk- zeuges C Lund auch von dessen Messergruppen zahl, erfolgt von der Welle 2 aus über das bei allen Kegelrad- und Stirnradbearbeitungs- Maschinen bekannte Differentialgetriebe D auf die Welle 11 und über die Kegelradpaare 12 und 13 auf die Teilwechselräder 14, welche der Zähnezahl des Werkstückes entsprechend gewählt sind, und von da über die Welle 15, Ritzel 16 und Rad 17 auf den Werkstück träger 18.
Zwecks Einstellung des Werkstük- kes in bezug auf das Werkzeug sind der Werkstückträger 18 und die Räder 16 und 17 längs der Welle 15 axial verschiebbar, wie dies allgemein bei Kegelradbearbeitungs-Maschinen der Fall ist und in der Zeichnung durch die Schiebemuffe 15' schematisch angedeutet ist.
Die Abwälzbewegung des Werkzeuges C wird durch die Wälztrommel 19 bewerkstel ligt, welche im Gestell 20 drehbar ist und längs ihres Umfanges eine Schneckenradver zahnung 21 aufweist. Der Werkzeugträger 10 ist in einer in der Wälztrommel 19 exzentrisch angeordneten Scheibe 22 gelagert, welche um die Achse der Welle 7 drehbar ist und zur Einstellung der vorbestimmten Exzentrizität. des Werkzeuges in bezug auf die Achse des Werkstückes dient.
Nach Einstellung dieser Exzentrizität wird die Scheibe 22 an der Wälztrommel 19 mittels einer nicht gezeich neten Klemmvorrichtung festgeklemmt, und während der Bearbeitung eines Kegelzahn räderpaares macht das Werkzeug ausser seiner eigenen Drehbewegung nur die Abwälzbewe- gung der Wälztrommel mit.
Der Antrieb des Vorschubgetriebes zur Übertragung der Bewegung an die Wälztrom- mel 19 erfolgt von der Welle 2, von deren Drehzahl die dem Werkzeug erteilte Schnitt- geschwindigkeit abhängig ist. Das Rad V A auf der Welle 2 ist über die Transmission 23 mit einem Wechselgetriebe 24 verbunden, und dieses ist über die Räder 25 an eine Kupplung 26 zur Antriebsverbindung des Vorschub getriebes mit dein Wälzmechanismus ange schlossen, welche über die Räder 27, -28 die Verbindung mit dem Kegelradpaar 29 herstel len kann, das die Schnecke des Schnecken rades 21 der Wälztrommel antreibt.
Ander seits wird die Bewegung des Vorschilbgetrie- bes vom Rad 27 auf das Kegelradpaar 30 und über die Räder 31 auf das Differential- Betriebe D übertragen, um dein Antrieb des Werkstückes 13 in bekannter Weise eine zu sätzliche-Drehbewegung zu erteilen, wie wenn die Wälztrommel, deren Achse mit der Achse des ideellen Planrades identisch ist, mit dem herzustellenden Werkstück bzw. der herzustel lenden Verzahnung in Eingriff wäre. Das Übersetzungsverhältnis der Wälzbewegung der Wälztrommel zur Wälzbewegung des Werk stückes verhält sich dabei wie 1 : sinus des Kegelwinkels am Werkstück.
Eine Geschwindigkeitsänderung zur Beein flussung der Schnittgeschwindigkeit des Werk- zeuges, was durch Regulierung des Motors MA geschieht, beeinflusst auch den Antrieb des Vorschubgetriebes durch das Rad Va auf der Welle 2. Der Vorschubgetriebeantrieb könnte beispielsweise auch von der Welle 11 aus er folgen; er muss aber vor den Wechselrädern 14, mittels welchen die Zähnezahl des Werk stückes festgelegt ist, abgezweigt werden. Es wird also die Vorschubgeschwindigkeit der Wälztrommel 19 nicht geändert, auch wenn bei der Umstellung von der Ritzelbearbeitung zur Bearbeitung des zugehörigen Tellerrades (oder umgekehrt) durch Auswechslung der Wechselräder 14, die Werkstückdrehzahl (in Abhängigkeit von der Werkstückzähnezahl) geändert wird.
Da aber, wie oben an Hand der Fig. 2 und 3 erläutert, das Verhältnis der Wälzwege des Werkzeuges bei einem Ritzel und dem Tellerrad annähernd dem der Zähne zahlen der beiden Räder ist, das heisst im an genommenen Beispiel der Wälzweg des Werk- zeuges für das Ritzel annähernd viermal klei ner ist als für das zugehörige Tellerrad, so werden sowohl für die einzelne Zahnlücke beim Ritzel als auch für die einzelne Zahn lücke des Tellerrades die gleichen Bearbei tungszeiten verwendet.
Das Übersetzungsver hältnis im Wechselgetriebe 24, das heisst das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Vor schubgetriebeantriebsrades VA und dem Vor- sehubgetriebeabtrieb 26 wird, mindestens für den Schruppschnitt der beiden Räder, gleich belassen, wobei auch die Spanquerschnitte bei der Bearbeitung des Ritzels und des zugehöri gen Tellerrades annähernd konstant gehalten werden; vernachlässigbar kleine Differenzen rühren von den Unterschieden der Krüm mungsradien bei Ritzel und Tellerrad her.
Die beschriebene Anordnung des Vorschub antriebes hat zur Folge, dass im Wechsel getriebe 21 des Vorschubantriebes das Über setzungsverhältnis umgeändert werden muss, wenn am Werkzeug andere Schnittverhältnisse auftreten. Werden z. B. grosse Räder ge schnitten, so wird in den meisten Fällen die Spanstärke grösser gewählt werden können, da auch das Werkzeug entsprechend robuster ist, wobei die Vorschubgeschwindigkeit proportio nal zur Kegeldistanz Ra (Fig. 1) sein darf. Es ist daher für die bei dem jeweiligen Getriebe bestehenden Schnittverhältnisse möglich, mit einem sehr kleinen Geschwindigkeitsbereich im Vorschubwechselgetriebe 24 auszukommen.
An Stelle eines Antriebsmotors MA mit ver änderlicher Geschwindigkeit könnte auch ein Motor mit konstanter Geschwindigkeit ver wendet und zur Änderung der Schnittge schwindigkeit des Werkzeuges ein Wechsel getriebe vorgesehen werden, welches vor dem Rad VA, von dem das Vorschubwechselge triebe angetrieben ist, so angeordnet wird, dass dieses Rad bei Änderungen im Wechselgetriebe für das Werkzeug eine Geschwindigkeitsände rung erfährt.
Process and machine for cutting pairs of bevel gears using the hobbing process. The invention relates to a method for cutting bevel gear pairs according to the hobbing process and a bevel gear machining machine for performing this method. There are machines of this type be known in which the tool has a manually or automatically variable Schnittge speed, and the workpiece is connected to the main drive to determine the number of teeth via Wech selräder. In such machines, the rolling mechanism is driven by a feed gear, which is driven by a special drive motor or, independently of changes in the tool speed, directly from the main drive motor.
The method according to the invention consists in that at least during the roughing cut of a pinion and the associated ring gear, the transmission ratio in the feed gear is kept the same regardless of the transmission ratio of the two wheels, with the chip cross-sections being kept approximately constant when machining the pinion and wheel .
The bevel gear machine for performing this process, in which the cutting speed of the tool carried by a roller drum can be changed, and the roller drum via a feed gear and the workpiece via change gears to adjust the workpiece speed according to the number of teeth of the wheel to be machined are driven by one and the same drive of the machine, is characterized in that the transmission of the movement to the feed gear driving the rolling drum is carried out by a gear member, the speed of which is influenced by the cutting speed given to the tool,
but which is in front of the change gears for setting the workpiece speed.
An exemplary embodiment of the machine according to the invention is shown schematically in the accompanying drawing, the method according to the invention, for example, also being explained below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a bevel gear pair to be working on the machine, the two wheels of which. the different numbers of teeth Z1 and Z2 have.
Figs. 2 and 3 are views of the sprockets of the pinion and the associated wheel in the direction of arrow E of FIG.
Fig. 4 is a schematic representation of the bevel gear machining machine.
Fig. 5 is an end view of the tool drive of the machine.
The bevel gear pair to be produced, for example, should have the number of teeth Z = 8 and Z2 = 32, i.e. a number of teeth ratio of 1: 4. In bevel gear machining machines that work according to the hobbing process, the cutting knife head receives a feed motion S (see Fig. 5), with the cutting knife head rolling into the workpiece in the plane of the ideal face gear and around the axis of the ideal face gear , that is, the rolling drum axis, executes a pivoting movement. In Fig. 2 and 3 of the drawing be a, or a2, the point at which the tool begins with the chip removal on the workpiece, and b1 or b2 is the point at which the tool has reached the full tooth depth hz .
The distances S1 between points a1, b1 and S2 between points a, b2, which are the chords of the shaded areas in the figures, are called half the rolling-in path, and the ratio of S1: S2 is very approximate in the example shown also 1: 4, that is, in general, S1: S2 is approximately equal to Z1: Z2.
In the schematic gear plan of the bevel gear machining machine according to Fig. 4, which is used to produce pairs of bevel gears and works according to the hobbing process and the continuous sub-process, the main gear and sub-gear mechanisms are with thin lines and the feed gear for the rolling mechanism of the tool with thick Lines shown.
B is the workpiece, C the tool equipped with cutting knives. <I> DIA </I> is the drive motor of the machine, the speed of which is variable. From the motor MA, the drive takes place via the transmission 1 to the shaft 2 and from there via the transmission 3 to the shaft 4. This carries a gear 5 which meshes with a wheel 6 on the shaft 7, which on the other hand carries a wheel 8 , which is engaged with the wheel 9 of the tool carrier 10 and generates the cutting movement of the tool C.
The drive of the workpiece B, the speed of which depends in a known manner in continuously operating machines on its number of teeth and the speed of the tool C and the number of knife groups, takes place from the shaft 2 via the bevel and spur gear machining - Machine known differential gear D on the shaft 11 and via the bevel gear pairs 12 and 13 on the partial change gears 14, which are selected according to the number of teeth of the workpiece, and from there via the shaft 15, pinion 16 and wheel 17 on the workpiece carrier 18.
For the purpose of setting the workpiece in relation to the tool, the workpiece carrier 18 and the wheels 16 and 17 are axially displaceable along the shaft 15, as is generally the case with bevel gear machines and is schematically indicated in the drawing by the sliding sleeve 15 ' .
The rolling movement of the tool C is accomplished by the rolling drum 19, which is rotatable in the frame 20 and has a worm gear teeth 21 along its circumference. The tool carrier 10 is mounted in a disc 22 which is arranged eccentrically in the rolling drum 19 and which is rotatable about the axis of the shaft 7 and for setting the predetermined eccentricity. of the tool is used with respect to the axis of the workpiece.
After this eccentricity has been set, the disk 22 is clamped to the rolling drum 19 by means of a clamping device, not shown, and while a pair of bevel gears is being machined, the tool only performs the rolling movement of the rolling drum in addition to its own rotary motion.
The drive of the feed gear for the transmission of the movement to the roller drum 19 takes place from the shaft 2, on the speed of which the cutting speed given to the tool depends. The wheel VA on the shaft 2 is connected via the transmission 23 to a change gear 24, and this is connected via the wheels 25 to a clutch 26 for the drive connection of the feed gear with your rolling mechanism, which via the wheels 27, -28 the connection with the bevel gear pair 29 herstel len that drives the worm of the worm wheel 21 of the roller drum.
On the other hand, the movement of the feed transmission is transmitted from the wheel 27 to the bevel gear pair 30 and via the wheels 31 to the differential drive D to give your drive of the workpiece 13 in a known manner an additional rotary movement, such as when the roller drum , the axis of which is identical to the axis of the ideal planetary gear, would be in engagement with the workpiece to be manufactured or the toothing to be manufactured. The transmission ratio of the rolling motion of the rolling drum to the rolling motion of the workpiece behaves like 1: sine of the cone angle on the workpiece.
A speed change to influence the cutting speed of the tool, which is done by regulating the motor MA, also influences the drive of the feed gear through the wheel Va on the shaft 2. The feed gear drive could for example also follow from the shaft 11; but it must be branched off in front of the change gears 14, by means of which the number of teeth of the workpiece is determined. The feed speed of the rolling drum 19 is not changed, even if the workpiece speed is changed (depending on the number of workpiece teeth) when switching from pinion machining to machining the associated ring gear (or vice versa) by changing the change gears 14.
Since, however, as explained above with reference to FIGS. 2 and 3, the ratio of the rolling paths of the tool in the case of a pinion and the ring gear is approximately the number of teeth on the two gears, that is to say in the example assumed the rolling path of the tool for the pinion is almost four times smaller than for the associated ring gear, the same processing times are used for the individual tooth gap on the pinion as well as for the individual tooth gap on the ring gear.
The gear ratio in the change gear 24, i.e. the gear ratio between the feed gear drive gear VA and the feed gear drive output 26, is left the same, at least for the roughing cut of the two gears, with the chip cross-sections when machining the pinion and the associated ring gear approximately be kept constant; Negligibly small differences result from the differences in the radii of curvature of the pinion and ring gear.
The described arrangement of the feed drive has the consequence that in the change gear 21 of the feed drive, the transmission ratio must be changed if other cutting conditions occur on the tool. Are z. B. cut large wheels ge, so in most cases the chip thickness can be selected larger, since the tool is correspondingly more robust, the feed rate may be proportional to the cone distance Ra (Fig. 1). It is therefore possible for the cutting ratios existing in the respective gear to get by with a very small speed range in the feed change gear 24.
Instead of a drive motor MA with variable speed, a motor with constant speed could be used and a change gear could be provided to change the cutting speed of the tool, which is arranged in front of the wheel VA from which the feed change gear is driven, that this wheel experiences a speed change in the case of changes in the change gear for the tool.