Verfahren zum Herstellen von Zahnrädern und Maschine zum Durchführen dieses Verfahrens. Zahnräder werden vielfach durch Stossen oder Fräsen bearbeitet. Wenn grössere Ma terialmengen abzunehmen sind, wird vor das Schlichten oder Schleifen eine Grobbearbei tung (Schruppen) gelegt. Das Verfahren nach der Erfindung schlägt nun vor, die Zahn- lüeken durch Schlagfräsen herauszuarbeiten.
Unter Schlagfräsen wird eine Bearbeitung verstanden, bei der ein oder mehrere schnell einlaufende, mit Hartmetall bestückte Fräs- zähne einzeln mit dem Werkstück in Eingriff kommen, die dabei dünne Späne bei grosser Schnittgeschwindigkeit abnehmen. Diese Ab- nahine feiner Späne könnte zunächst als un geeignet für die Bearbeitung der Zahnräder erscheinen.
In der 'Tat kann sich aber durch dieses Schlagfräsen die Grobbearbeitung in viel kürzerer Zeit durchführen lassen als das bisher mit der Schruppbearbeitung möglich war, und zwar ohne Rattermarken oder ähn liche Oberflächenungenauigkeiten, obgleich man das bei der hohen Drehzahl erwarten könnte.
Eine Maschine für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Die Schlagfräs maschine für Zahnräder nach der Erfindung besitzt einen auf- und abwärtsgehenden Schlit ten, der einen Schlagfräsermotor, das als Rie- inentrieb ausgebildete Getriebe und das Werk zeug trägt und zwischen zwei an seinen Längs seiten angeordneten Ständern, an deren Vor- der- und Rückflächen geführt, bewegbar ist, wobei ein Schwenksupport mit Teilapparat zum Aufsetzen des Werkstückes auf dem Maschinenbett gelagert ist.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Aus führungsbeispiel der Maschine nach der Er findung dargestellt, und zwar zeigen Fig.1 eine Vorderansicht, Fig.2 eine Draufsicht, Fig. 3 eine Seitenansicht der Maschine und Fig. 4 bis 7 veranschaulichen die Wir kungsweise der Maschine bzw. das Erzeugnis.
Das Maschinenbett 7. besitzt einerends zwei Ständer ? und 3, zwischen denen der siele in horizontaler Richtung erstreckende Schlit ten 4 senkrecht auf und ab beweglich ist. Der 'Schlitten ist mit seinen Längsseiten an den Ständern angeordnet und an deren Vor- der- und Rückflächen geführt. Er trägt am linken Ende auf der Rückseite der Maschine den Schlagfräsermotor 5, der über einen Keil riementrieb 6, welcher aussen am Ständer :l vorbei geführt ist, die Fräserwelle 7 am an dern Ende des Schlittens unmittelbar an treibt, auf deren Vorderende der Schlagfräser 8 angeordnet ist.
Der Antrieb dieses einfach gehaltenen Schlittens erfolgt mittels einer senkrechten Welle 9, die über den Kegeltrieb 10 von der Welle 11 angetrieben wird. Der Motor 12. für die Schlittenheb- und Senk bewegung treibt mittels eines einzigen Keil riementriebs 13 die zwei unter dem Motor an geordneten Wellen 14 und 15 für den Schlit- ten-Abwärts- bzw. Aufwärtsgang an. Von der Welle 1-1 wird ein stufenlos veränderliches Getriebe 16 in Drehung versetzt, das seine Bewegung über die Welle 17 und die Zahn räder 18 und 19 auf die Welle 11 überträgt.
Der Abwärtsgang des Schlittens und damit des Schlagfräsers ist daher weitgehend und stufenlos veränderbar, so dass jede gewünschte Vorschubgeschwindigkeit für den Schlag fräser erzielbar ist. Der Aufwärtsgang ist ein Schnellgang. Die Welle 15 führt ohne Ein schaltung eines zusätzlichen Getriebes zum Zahnrad 20, das seinerseits das Rad 19 an treibt. Durch Kupplungen, die in dem Ge häuse 2'1 untergebracht sind, wird die jeweils zum Arbeiten kommende Welle 1'5 oder 17 eingekuppelt.
Die Umschaltung der Kupplungen erfolgt selbsttätig mit Hilfe der an der längs be weglichen Stange 22 verstellbaren Anschläge 23 und 24, welche mit einem entsprechenden Vorsprung 25 des Schlittens 4 zusammen arbeiten und durch Verschiebung der Stange die Kupplungen betätigen. Der Schlitten antriebsmotor 12-, das Getriebe für den Auf- und Abwärtsgang des Schlittens und das Ge häuse 21 für die Steuerkupplungen sind auf einem, die beiden Ständer verbindenden Joch angeordnet.
Das Werkstück 26 wird in bekannter Weise auf den Schwenksupport '2'7 gespannt, auf dem auch der Teilapparat 28 angeordnet ist. Der Support 27 ist mittels einem, Führungen für seine Schwenkbarkeit aufweisenden Schlit ten in der Richtung auf die Ständer 2, 3 zu auf den Bahnen 29 des Maschinenbettes 1 be weglich. Damit er den besonderen Anforde rungen des Schlagfräsens gewachsen ist, ist der Schwenksupport mit einer Klemmvor richtung versehen, welche ihn in seinen Füh rungen starr zu befestigen ermöglicht, so dass keine Bearbeitungsmarken auf dem Werk stück entstehen können.
Die Klemmvorrichtung besteht aus einer Spreizmutter 30 mit 'Spindel 36, die auf der Antriebswelle 31 mit den Zahnrädern 32: und 3:3, welche in die 'Zahnradsegmente 3.1 und <B>35</B> am Support 27 zum Schwenken desselben eingreifen, gelagert sind. Durch Verschrauben der Mutter 30 auf der 'Spindel 36 werden beide Teile auseinandergepresst, so dass sich die Bügel 37 und 38 gegen die Schwenkseg mente 34 und 35 und diese gegen die Innen flächen der Bahnen 29 pressen. Der Schwenk support wird dann ausserordentlich fest in diesen Führungen. gehalten und kann auch bei den schlagartigen Beanspruchungen des Schlagfräsens nicht ausweichen. Auf diese Weise wird auch bereits bei der Grobbearbei tung ein verhältnismässig hoher Grad von Ge nauigkeit erzielt.
Die Zahnlücken werden nicht mit einem oder mit mehreren Schlag messern gleichen Profils herausgefräst, son dern das Fräsen wird stufenweise mit mehreren aufeinanderfolgenden, jedoch nicht gleichzeitig im Eingriff befindlichen verschie den profilierten Schlagmessern des Schlag fräsers vorgenommen, von denen das erste Messer eine Nut von der Breite des Zahn Mckengrundes bis zum Grund der Zahnlücke erzeugt, während die andern nachfolgenden Messer stufenweise Teile des vom ersten Mes ser im Zahnlückenprofil stehengelassenen Ma terials fortnehmen. Dadurch, dass bis zum Zahnlückengrund durchgefräst wird, brau chen bei der nachfolgenden Feinbearbeitung durch Hobelmesser diese den Zahnlücken grund nicht zu bearbeiten, sondern nur an den Flanken der Zähne zu schneiden.
Die einfachste Ausführungsart dieses Ver fahrens besteht darin, dass die hintereinan- derfolgenden Schlagmesser je zum Fräsen einer rechteckigen 1\Ttit ausgebildet sind und Einschnitte wachsender Breite bei abnehmen der Tiefe aus dem Rohling herausarbeiten, wobei jedes Messer nur an seiner Stirnseite arbeitet. Es wird dadurch eine stufenförmige Nut bzw. Zahnlücke erzeugt.
Um nicht zu starke Stufungen zu bekommen, wird man zweckmässig das Messer, welches die breiteste mit erzeugt, oder auch die Messer, die die breiteren Nuten erzeugen, trapezförmig aus führen, das heisst sie dem Zahnlückenprofil besser anpassen, um die nachfolgende Fein bearbeitung der Zahnflanken auf das ge ringste Mass herabzusetzen. Diese Messer schneiden also dreiseitig, was diesen aber zugemutet werden kann, weil diese erst als letzte wirksam werden.
Man kann aber, wenn man die Grob bearbeitung sehr weitgehend vornehmen will, so dass praktisch kaum noch Feinbearbeitung notwendig ist, auch noch weitere oder sämt liche Messer sowohl stirnseitig als auch an den den Zahnflanken zugekehrten Seiten ar beiten lassen, das heisst entsprechend dem herzustellenden Zahnprofil gestalten, wenn man beispielsweise durch Verminderung des Vorschubs oder durch Vermehrung der Mes ser diese vor Überbeanspruchung schützt. Die Messer können auch so ausgebildet werden, dass sie mit Ausnahme des Zahnlücken-Grund fräsers nur seitlich schneiden.
Mit derart ausgebildeten Messern ist es möglich, durch Schlagfräsen einfache Profile herzustellen, die praktisch keine Nacharbeit erfordern, ins besondere Zahnstangenprofile oder sonstige Profile, die durch Korrektur praktisch gerade Zahnflanken aufweisen.
Damit beim Fräsen von Kegelrädern nicht eine Nut von längs den Zähnen gleichblei bendem Querschnitt für die sich gegen den Aussenumfang des Zahnkranzes hin erwei ternde Zahnlücke gefräst wird, sondern dass eine seitliche Erweiterung der Lücke an den Zahnköpfen nach aussen hin erfolgt, erhalten bei Kegelradschlagfräsern das oder diejenigen Schlagmesser, deren Schnittkanten oberhalb des Kopfkreises des Zahnprofils am innern Umfang des Zahnkranzes liegen, eine Ver breiterung, so dass beim Durchfräsen des Werkstückes von der innern zur äussern Zahn kranzseite hin die von den übrigen Messern gefräste Nut in den Teilen, die oberhalb des erwähnten Zahnkopfkreises liegen, seitlich er weitert wird entsprechend dem 'Zahnprofil am äussern Umfang des Zahnkranzes.
Aus Fig.4 ist die Wirkungsweise eines Schlagfräsers ersichtlich, dessen Messer bis auf eins nur mit ihrer Stirnseite arbeiten. Mit 41 ist das herzustellende Zahnlücken profil bezeichnet und mit 42 bis 45 die ein- zelnen Messer des Schlagfräsers, die auf dem Umfang des Messerträgers 46 radial so ange ordnet sind, dass jeweils nur ein Messer wir ken kann (in der Zeichnung sind die Messer der besseren Anschaulichkeit wegen hinter einanderliegend dargestellt).
Die Messer 42 bis 44, deren Breite mit wachsendem Flug kreis abnimmt, arbeiten nur mit ihren Stirn flächen 42a bis 44a, während das Messer 45, das die geringste Zerspannungsarbeit zu lei sten hat, ausser mit der 'Stirnfläche 45a auch mit den ;Seitenflächen 45b und 45c arbeiten. Da das Messer 4'2 die meiste Zerspannungs- arbeit zu leisten hat, ist es zweckmässig, zwei derartige Messer auf dem Messerträger 4'6 gegenüberliegend anzuordnen.
In Fig.5 ist ein Fräser veranschaulicht, bei dem nur das Messer 42 mit dem grössten Flugkreis mit der Stirnfläche schneidet, wäh rend die übrigen Messer 43, bis 45 nur seitlich Schnittflächen 43a bis 45a aufweisen. Bei Verwendung eines solchen Fräsers ist nur eine sehr geringe Nacharbeit an den Zahnflanken erforderlich, vor allem bei Profilen mit prak tisch geraden Zahnflanken.
Fig. 6 und 7 zeigen Ausbildung und Wir kung eines 'Schlagfräsers für die Herstellung von Kegelrädern. Mit 41 ist das Zahnlücken profil am äussern Umfang und mit 41a am innern Umfang des Zahnkranzes bezeichnet. Die Messer 42 bis 45 und 47 wirken hier in der gleichen Weise wie bezüglich F'ig.5 be schrieben; das Messer 48 ist dagegen so aus gebildet, dass durch dieses nach dem äussern Umfang des Zahnkranzes zu die erwähnte Erweiterung der von den Messern 42 bis 45 und 47 gefrästen Zahnlücken erfolgt, wie es die schraffierten Flächen 49 und 54 in Fig. 7 erkennen lassen.
Die volle Erweiterung der Zahnlücken auf das gestrichelt gezeichnete Profil 41 erfolgt bei einer Nachbearbeitung.
Die beschriebenen Verfahren und die zu ihrer Ausübung dienenden Werkzeugmaschi nen und Werkzeuge zeichnen sich durch weit gehende Einfachheit, Schnelligkeit der Bear beitung und ausserordentliche Betriebssicher heit aus. 'Trotz ihrer Einfachheit ist die Ma- schine allen Anforderungen in bezug auf die verschiedenartige Ausgestaltung der Zahn räder gewachsen.