Maschine zur Herstellung von aussenverzahnten Gerad- oder Schrägstirnzahnrädern durch Abwälzfräsen oder Abwälzschleifen Die Erfindung bezieht sich ,auf eine Maschine zur Herstellung von.
aussenverzahnten Gerad oder Schägstrnzahnrädern durch Abwälzfräsen oder Ab- wälzschleifen mit Planwerkzeugen, bei der -ein Mei- sterzahnrad und das zu bearbeitende - Stirnzahnrad auf einer gemeinsamen Welle sitzen. Derartige Ma schinen arbeiten im Einzelteilverfahren mit Form messer;
Formfräser oder im, Wälzverfahren mit Ab- wälzfräser, Kammstahl oder Stossrad. Die erforderlichen Werkzeuge .sind: in den mei sten Fällen komplizierte und damit sehr teuere Form- werkzeuge und können wegen der Kompliziertheit nur sehr selten in Hartmetall hergestellt werden,
so dass mit :geringen Schnittgeschwindigkeiten gearbei tet werden muss. Hinzu kommt, dass diese Werk zeuge entweder nicht gleichzeitig am ganzen Unifang abwälzen oder nicht über die gesamte Zahnbreite arbeiten, was einen ',hohen Zeitaufwand der Bearbei tung des.
Stirnzahnrades bedeutet und in Verbindung mit den teueren Formwerkzeugen hohe Herstellungs- kosten ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Maschine zu schaffen, welche .die vorgenannten Nahteile ausschaltet und eine schnellere und wirt- sehaftlichere Herstellung von Stirnzahnrädern er möglicht:
Diese Aufgabe wird :erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei mit -einander zugekehrten paral lelen Schneidflächen gleichzeitig zwei Zahnflanken des Stirnzahnrades über :
die Zahnbreite bearbeitende Planwerkzeuge, deren Achse während der Arbeit feststeht, vorgesehen, sind, und .dass die das Meister zahnrad und das Stirnzahnrad tragende Welle auf einem Exzenterkreis umlaufend angeordnet ist und bei einem, vollständigen.
Abwälzumlauf des Meister- zahnrades und damit des zu bearbeitenden Stirn zahnrades das Meisterzahnrad .bei Nichteingriff des Stirnzahnrades in, die Planwerkzeuge. durch Abwäl zen an einer ersten Gegenverzahnung eine gleich förmige, Abwälzbewegung, dagegen bei Eingriff des Stirnzahnrades in die Planwerkzeuge durch Abwälzen, an einer zweiten Gegenverzahnung -eine von der gleichförmigen Abwälzbewegung .abweichende Ab- wälzbnewegung ausführt.
Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer in der Zeichnung dargestellter schemati scher Ausführungsbeispiele. Es zeigen Fig. 1 eine Stirnansicht ,des zu bearbeitenden Stirnzahnrades. mit .den Planwerkzeugen ; Fig. 2 eine Draufsicht eines schräg zu verzah- nenden Stirnzahnrades mit dazu schräggestellten Planwerkzeugen ; Fig. 3 eine _ :Stirnansicht des Meissterzahnrades mit einem Innenzahnkranzsegment und einer Zahm,- Stange ;
Fig. 4 einen Teil des Stirnzahnrades in Stirnan sicht mit den Planwerkzeugen in Vorbearbeitungs stellung ; .
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht mit den Planwerkzeugen in Fertigbearbeitungsstellung ; Fig. 6 und 7 verschieden starke Durchwölbungen eines Zahnlückengrundes ; Fig. 8 eine ergänzte Stirnansicht entsprechend Fig. 1 Fig. 9 eine teilweise im .Axialschniltt dargestellte Lagerung des Meisterzahnrades und des zu bearbei- tenden Stimzahnnades mit Antrieb,
und Anordnung der Planwerkzeuge Fig. 10 eine der FLg. 3 entsprechende Ansieht in kleinerem Masstab ; Fig. 11- einen Axialschnitt durch die Planwerk zeuge nebst Lagerung ; Fig. 12 und 13 die Anordnung eines Leitlineals in Stirn- und Seitenansicht ; Fig. 14 eine Seitenansicht ;eines Planetengetriebes mit Kurbeltrieb Fig. 15 einen. Axialschnitt durch die Darstellung gemäss Fig. 14 ; Fig. 16 Teil der Lagerung eines Planwerkzeuges auf einer Spindel'; Fig. 17 .
Teil eines Planwerkzeuges im Radial- schnitt ; Fig. 18 einen Querschnitt nach Linie A -B durch ein Schnecken-Umlaufgetriebe in, Fig. 20 ; Fig. 19 eine Abwandlung der Ausführung ge- mäss Fig. 9, und Fig. 20 eine weitere Abwandlung der Ausführung gemäss Fig. 9.
Mit Bezug auf Fig. 1, 4, 5 und 8 ist zu .er- kennen, dass zwei verhältnismässig grosse aber ein fache Planwerkzeuge 1 und 2 mit ihren Schneidflä chen 3 bis 6 die Zahnflanken 31 und 32 des zu bearbeitenden Stirnzahnrades 8 bearbeiten. Die Schneidflächen 3 und 4 dienen dabei, wie später er läutert, als Hauptschneidflächen zur Fertigbearbei tung .der genauen Zahnforen, während die Schneid flächen 5 und 6 als Nebenschneidflächen zur Vor bearbeitung Anwendung finden.
Hat das zu bearbeitende Stirnzahnrad 8 nur eine verhältnismässig geringe Breite, so kann die Bearbei tung -sofort über-- die ganze Zahnbreite 9 :erfolgen. Ist das Stirnzahnrad jedoch verhältnismässig breit, so kann, wie in Fig. 6 .angedeutet, eine unerwünschte Durchwölbung 13 des Zahnlückengrundes 12 :
auftre- ten. Es ist ,dann zweckmässig, die Bearbeitung in mehrere Breitenabschnitte 11 zu unterteilen, so dass nur geringgradige Teildurchwölbungen 13' entste hen (Fig. 7). Die :hierfür vorgesehenen Massnahmen werden später erläutert.
Das zu bearbeitende Stirnzahnrad 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 mit einem Mei sterzahnrad 15 ,auf einer Walle 14 befestigt, die dreh bar in einer aus zwei .ineinander liegenden Hohlspin deln 16 und 17 gebildeten Doppelspindel gelagert ist.
Die Hohlspindeln 16 und 17 sind jede für sich mit einer exzentrisch liegenden Axialbohrung versehen und die Hohlspindel 17 ist in der Axialbohrung der Hohlspindel 16 drehbar ,aber feststellbar ,und die Welle 14 drehbar in der Axialbohrung der Hohlspin del 17 gelagert.- Die .aus beiden- Hohlspindeln ge bildete Doppelspindel ist ihrerseits in geeigneter Weise in einem nicht weiter :
erläuterten Lagerbock auf dem Maschinengestell ,drehbar aufgenommen.
Die Doppelspindel 16, 17 wird von einem Motor 19 her über ein Getriebe 20 und ein Zahnradvor gelege 21, dessen letztes Zahnrad auf der Hohl spindel<B>16</B> befestigt ist, angetrieben, so dass die Welle 14 auf einem Exzenterkreis 18 umläuft. Durch ein. gegenseitiges. Verdrehen und Verspannen beider Hohlspindeln ist der Durchmesser des Exzenterkrei- ses 18 und damit der Grad der Exzentrizität ver stellbar.
Das Meisterzahnrad 15 arbeitet mit einer ersten Gegenverzahnung zusammen, die bei denn Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 9 aus einem fest angeord neten Innenzahnkranz 23 besteht. Beim Umlauf der Welle 14 (Fig. 3) .auf dem Exzenterkreis 18 in Pfeil richtung 24 wälzt sich somit das Meisterzahnrad 15 gleichförmig in .dem Innenzahnkranz 23 in Pfeilrich- tung 24' ab, d. h.
.es läuft im Innenzahnkranz als Planetenrad um.
Einen gleichen Abwälzumlauf in Pfeilrichtung 24' vollführt das zu bearbeitende Stirnzahnrad 8 (Fig. 1), welches durch die Welle 14 mit dem Mei- sterzahnrad 15 fest verbunden ist. Bei diesem ex zentrischen gleichförmigen Abwälzumlauf kommt das zu -bearbeitende Stirnrad 8 zeitweilig in. den Bereich der Planwerkzeuge 1 und 2, wobei es durch Eingriff in die Planwerkzeuge von diesen bearbeitet wird.
Bei diesem Bearbeitungsintervall muss, aus einem weiter unten angegebenen Grunde, das Stirn zahnrad 8 eine von per gleichförmigen Abwälz- bewegung abweichende Abwälzbewegung ausführen. Dies wird. erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Meisterzahnrad 15 während des, Bearbeitungs- ntervalles an einer zweiten Gegenverzahnung ab läuft.
Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungs beispiel Fig. 9 und 10 der Innenzahnkranz 23 an der der Eingriffsstellung des Stirnzahnrades 8 in, die Planwerkzeuge 1 und 2 ,entsprechenden Stelle unter- brochen, also als Innenzahnkranzsegment ausgebil det und diese Unterbrechung durch eine Zahnstange 27, 28 überbrückt, so dass sich .das Meisterzahnrad 15 während eines Teiles seines exzentrischen Um laufes an dem Innenzahnknanzsegment und: während des .anderen.
Teiles an der Zahnstange abwälzt. Wie die Fig. 3 deutlich zeigt, weist die Zahnstange zwei in Längsrichtung nebeneinanderliegende Zahngrup pen auf, die mit .einander zugekehrten parallelen Zahnflanken 25, 26 versehen sind. Damit das. Mei sterzahnrad 15 spielfrei in .den Zahngruppen der Zahnstange abwälzt, ist die Zahnstange in zwei Hälf ten 27 und 28 unterteilt, von denen jede eine der Zahngruppen. trägt.
Beide Zahnstangenhälften sind in geeigneter Weise gegeneinander verstellbar gela gert, wobei sie zweckmässig durch eine zusätzliche Kraft gegeneinander elastisch gezogen oder gedrückt werden.
Die von der normalen gleichförmigen Abwälz- bewegung des Meisterzahnrades 15 und damit des zu bearbeitenden Stirnzahnrades 8 abweichende Um- wälzbewegung ist erforderlich, damit die beiden Ein- griffslinien 29 und 30 der beiden Evolventen-Zahn- flanken 31,
32 sowohl der Zähne 34 des Meister- zahnrades. -als. auch der Zähne 33 des zu bearbeiten den Zahnrades auf einer .gemeinsamen Linie zusam- menfallen (Fig. 1 und 3).
Bei jedem :exzentrischen. Abwülzumlauf des Mei sterzahnrades 15 und des zu bearbeitenden Stirn- zahnrades. 8 auf dem Exzenterkreis 18 in Pfeilrich- tung 24, 24' wandert das Stirnzahnrad, 8 und das Meisterzahnrad 15 um eine oder mehrere Zahntei lungen weiter, so dass nacheinander ,
alle Zähne 33 des zu bearbeitenden Stirnzahnrades. 8 in den Be reich der Planwerkzeuge 1 und 2 kommen und von diesen bearbeitet werden.
Die Anzahl der Zahn- teilungen, welche das Stirnzahnrad 8 bei einem Ab- wälzumlauf mit Bezug zu den Planwerkzeugen wei ter wandert, ist von dem gewählten Übersetzungs verhältnis, - zwischen Meisterzahnrad 15 und Innen zahnkranzsegment 23 abhängig und kann auch durch besondere Zusatzeinrichtungen, wie später beschrie ben, vorbestimmt werden.
Ist das zu bearbeitende Stirnzahnrad wie bereits angegeben in mehreren Breitenabschnitten 11 (Fig. 7) zu bearbeiten, so muss es gegenüber den. Planwerk zeugen 1 und 2 in. axialer Richtung verschiebbar sein. Diese Verschiebbarkeit kann: in, einfachster Weise dadurch ermöglicht werden, dass der die Dop pelspindel 16, 17 tragende Lagerbock mit Bierzug zu den Planwerkzeugen in. Pfeilrichtung 35 bewegbar angeordnet ist.
Um das zu bearbeitende Stirnzahnrad 8 schwin- gungsfrei bearbeiten zu können, wird: zweckmässiger- weise eine Gegenhalterspindel 36 für das Stirnzahn rad 8 !angeordnet.
Diese Gegenhalterspindel ist eben- falls in einer der Doppelspindel 16, 17 entsprechende Doppelspindel 37, 38 gelagert, :die synchron mit der Doppelspindel 16, 17 :angetrieben wird. Die äus sere Hohlspindel 37 wird zu diesem Zweck von dem Zahnradvorgelege 21 her mit Hilfe einer Welle 40 und Zahnrädern 39 angetrieben, von denen das letzte auf der Hohlspindel 37 befestigt ist.
Um Stirnzahnräder 8 verschiedener Durchmesser abmessungen bearbeiten zu können, sind die Planwerk zeuge 1 und 2 in Radialrichtung des Stirnzahnrades verstellbar ausgeführt. Sie können z. B. an einer Schwinge 42 gelagert sein die ihrerseits um eine Achse 42' am Maschinengestell oder dergleichen in Pfeilrichtung 41 schwenkbar und festgtellbar gelagert ist.
Die Planwerkzeuge können; auch in einem nicht dargestellten in Pfeilrichtung 41 am Maschinen gestell verschiebbaren und! feststellbaren Schlitten oder dergleichen gelagert sein.
Damit die Bearbeitung des. Stirnzahnrades. 8 schnell und wirtschaftlich erfolgen kann, ist es zweckmässig, entsprechend Fig. 1, 4, 5 und 8 neben den Planwerkzeugen 1 und 2 noch ein; oder mehrere Vorschneidwerkzeuge 43, 44 mit Schneidflächen 7 zum Vorfrasen bzw.
Vorschneiden der Zahnlücken 45 anzuordnen. Zur Schaffung guter Schnittbedin- gungen ist es vorteilhaft, die Plan- und Vorschneid werkzeuge kreuzverzahnt -auszubilden und die Schneidflächen, wie in Fig. 16 und 17 angedeutet, mit Spanbrechernuten 46 zu versehen.
Durch die einfache Form der Schneidflächen 3 bis 7 ist es möglich, die Schneiderkörper aus Hartmetall oder keramischem Metall Werkstoff, beispielsweise Oxyd keramik, herzustellen. Die Planwerkzeuge 1 und 2, sowie die Vor- schneidwerkzeuge 43 und 44 können sowohl ,als Fräs- als auch als.
Schleifwerkzeuge ausgebildet wer den, so dass auch ein wirtschaftliches Schleifen der Zahnflanken 31, 32 des Stirnzahnrades 8 möglich ist.
Die genaue- Form der Zahnflanken 31, 32 des Stirnzahnrades 8 wird nur von den beiden Schneid- flächen 3 und' 4 der Planwerkzeuge 1 und 2 herge stellt und um diese Schneidflächen für die Fertig bearbeitung zu schonen, erfolgt,die Vorbereitung der Zahnflanken nur mit den Schneidflächen 5, 6 und 7.
Um dies zu erreichen und um Stirnzahnräder 8 ver schiedener Zahngrösse vor- und fertigbearbeiten zu körnen, :sind die Planwerkzeuge 1 und 2 mit den Vorschneidwerkzeugen 43 und 44 entsprechend Fig. 4, 5 und 11 auf zwei zueinander verschiebbaren.
Spindeln 47 und 48 befestigt, von denen die Spindel 48 zweckmässig in der Spindel 67 zentral geführt ist und das Vorschneidwerkzeug 43 mit dem Plan werkzeug 2 und ,das Vorschneidwerkzeug 44 mit dem Planwerkzeug 1 verbunden ist.
Werden die beiden Planwerkzeuge 1 und 2, wie die Pfeile in Fig. 4 anzeigen, auseinandergeschoben und damit die Vorschneidwerkzeuge 43 und 44 ge geneinandengeschoben, so laufen die Schneidflächen 3 und 4 frei von. den Zahnflanken und das Vor schneiden der Zahnlücken 45 erfolgt durch die Vor- schneidwenkzeuge 43 und 44 mit jeweils einer Schneidfläche 7,
wobei die äusserem Nebenschneid flächen 5 und 6 .der Planwerkzeuge 1 und 2 die Zähneflanken noch nachschneiden. Zur Fertigbearbei tung der Zahnflanken 31, 32 werden dann. die Plan werkzeuge 1 und 2, wie die Pfeile in Fig. 5 anzeigen, gegeneinander verschoben, so .dass die Hauptschneid- flä:dhen 3 und 4 zur Wirkung kommen.
Werden die Schneidflächen 3 und 4 der Plan- werkzeuge 1 und 2 :hohl ;ausgebildet, so ergibt sich eine leicht ballige Zahnflanke, so dass, damit eine Palloid-Verzahnung hergestellt werden kann.
Um einen genauen Rundlauf der Planwerkzeuge zu gewährleisten, sind diese durch elastische Kegel- lippen 50 (Fig. 16 und 17) ,auf je einem an den Spindeln 47 und 48 angeordneten Kegelsitz 49 zen triert.
Die Elastizität der Kegellippen 50 ist nur so gross zu wählen, wie sie zum. Ausgleich der Herstel- lungstoleranzen notwendig äst.
Wie bereits gesagt, kann .die Bearbeitungszeit des Stirnzahnrades 8 durch die Anordnung .der Vor- sdhneidweTkzeuge 43, 44 verkürzt wenden. Eine wei tere Verkürzung der Bearbeitungszeit kann noch dadurch erreicht werden, :
dass die Lehrlaufzeit des Stirnzahnrades. 8, d. h. seine Abwälzzeit ausserhalb der Planwerkzeuge 1 und 2 und der Vorschneid- werkzeuge so kurz wie möglich gehalten wird. Dies wird z.
B. dadurch .erreicht, dass der Ab:triebswelle 51 des Getriebes 20 eine ungleichförmige Drehbewe gung erteilt wird' und zwar ,derart, dass.
die Abwälz- RTI ID="0003.0215" WI="15" HE="3" LX="1103" LY="2543"> bewegung des zu bearbeitenden Stirnzahnrades %m Bearbeitungsintervall langsam, dagegen beim Leer- laufintervall schneller erfolgt. Zur Erzeugung dieser verschieden schnellen Ab- wälzbewegungen ist ein gemäss Fig. 14 und 15 aus zwei Sonnenrädern 53 und:
zwei Planetenrädern 52 mit ungleicher Übersetzung bestehendes und zwi schen einer vorn Motor 19 angetriebenen Welle und der Abtriebswelle 51 eingeschaltetes Planetengetriebe artgeordnetes, wobei die Planetenräder 52 :
durch einen von der Motorwelle her angetriebenen und mit dem Planetenradträger verbundenen.Kurbeltrieb 54 um die Sonnenräder 53 eine hin- und hergehende Schwingbewegung in, eingerechneter Pfeilrichtung ausführen. Erfolgt diese Schwingbewegung in, Um laufrichtung der Abtriebswelle 51, so wird diese be- schleunigt, während bei entgegengesetzter Schwing bewegung die Abtriebswelle verzögert wird.
Mit dem bisher beschriebenen Ausfürhrungsbei- spiel der Maschine erfolgt .die Herstellung von Ge radstirnzahnrädern. Zur Herstellung von Schräg- stirnzahnrädern muss das zu verzahnende Stirnzahn- rad, wie in Fig. 2 angedeutet, indem betreffenden Schrägungswinkel 10 zu den Planwerkzeugen 1 und. 2 liegen bzw. schwenkbar gelagert sein.
Soll ein Schrägstirnzahnrad 8 in mehreren Breitenabschnitten 11 (Fig. 7) verzahnt werden, so müssen.neben der bereits erläuterten Axialverschiebung :des Stirnzahn rades in Pfeilrichtung 35 sowohl ,das Meisterzahn rad 15 als auch die beiden Zahnstangenhälften 27, 28 und das Innenzahnkranzsegment 23 entsprechend schräg verzahnt sein. Wie die Planwerkzeuge 1 und 2, so dürfen auch de beiden Zahnstangenhälften 27, 28 und das Innenzahnkranzsegment 23 jedoch nicht an der Axialverschiebung :des Meisterrades 15 und des Stirnzahnrades 8 teilnehmen, sondern sind orts fest anzuordnen.
Um bei Stirnzahnrädern verschiedener Zähnezah- len, Durchmessern und Schrägungswinkeln die not wendigen Übersetzungsverhältnisse zu erhalten, sind bei .dem Ausführungsbeispial nach Fig. 9_ das Meister zahnrad 15, die Zahnstangenhälften 27 und 28 und das Innenzahnkranzsegment 23 gegen entsprechend andere Ausführungen auswechselbar angeordnet oder es kommt :ein auswechselbares Hilfs-Meisterzahnrad. 22 mit Innenzahnkranzsegment 55 zur Anwendung, die beide korrigiert sein können.
Eine abgewandelte Ausführung der Maschine ist schematisch in Fig. 19 dargestellt. Der Hauptunter schied gegenüber der Ausführung, nach Fig. 9 be steht -darin, dass man Stelle indes verhältnismässig schwierig herstellbaren Innenzahnkranzsegmentes 23, zumal wenn .dieses noch schräg verzahnt ausgeführt sein muss, ein Umlaufgetriebe 56 getreten ist.
Dieses Umlaufgetriebe besteht aus zwei Sonnenrädern 63 und 64 und zwei: Planetenrädern 59, 60: Das- Son nenrad 63 ist auf der das Meisterzahnrad 15 tra genden Welle 57 befestigt,. während ,das. andere Son nenrad 64 auf einer gesonderten Welle gelagert ist.
Der Umlauf .der beiden Planetenräder 59, 60 erfolgt von der die Welle 57 des Meisterzahnrades und -die Welle 14 des zu bearbeitenden. Stirnzahnrades 8 ex zentrisch tragenden Hohlspindel 16 über Zahnrad- paare 61, von denen, wie aus Fig. 19 ersichtlich, das eine Zahnrad der Planetenradträger ist.
Die Pla netenräder 59, 60 und die Sonnenräder 63, 64 kön nen auch als Kegelräder ausgebildet sein. Zwischen den Planetenrädern 59 und 60 ist eine Teileinrich- tung 65, z. B. ein Wechselradgetriebe und eine Aus- gleichseinrichtung 62, z.
B. eine elastische Kupplung eingeschaltet, :damit die erforderliche von, der nor malen Abwälzbewegung abweichende Abwälzbewe- gung des Meisterzahnrades 15 zwischen den beiden Zahnstangenhälften 27 und 28 gesichert ist.
Bei ,diesem Ausführungsbeispiel ist das Meister zahnrad 15 in weiterer Abwandlung gegenüber :dem Beispiel nach Fig. 9 mit unverstellbarer Exzentrizi tät in der Hohlspindel 16 drehbar gelagert, während die exzentrische Lagerung :der Welle 14 des zu be arbeitenden Stirnzahnrades 8 wie bei der Ausfüh rung nach Fig. 9 mittels der zweiten Hohlspindel 17 verstellbar ist. Die beiden Wellen 57 und 14 sind mittels zweier Kreuzgelenke 5:8 oder dergleichen un- verdrehbar miteinander verbunden.
Bei schräg zu verzahnenden Stirnzahnrädern 8 in mehreren Breitenabschnitten 11 gemäss Fig. 7 muss neben der allgemeinen: Axialbewegung des Stirnzahn rades 8 in Pfeilrichtung 35 das Sonnenrad 64 oder ein mit ihm verbundenes Zahnrad 66 :eine zusätz liche Drehbewegung ausführen. Diese Drehbewegung wird durch ein ortsfestes, im entsprechenden Schrä gungswinkel 10 einstellbares Leitlineal 67 und eine in das Leitlineal und Zahnrad 66 reingreifende Zahn- stange 68 erzeugt (Fig. 12, 13, 19).
Die Anpassung der Maschine an Stirnzahnrädern 8 verschiedener Zähnezahlen, Schrägungswinkeln und Durchmessern erfolgt durch entsprechende Wechselräder in der Teileinrichtung 65 und entspre chende Einstellung des Leitlinealen 67.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Maschine .ist t schematisch in Fig. 20m dargestellt. Hier ist zwi schen :dem zu bearbeitenden Stirnzahnrad 8 und dem Meisterzahnrad 15 ein Schnecken-Umlaufgetriebe 69 angeordnet, das vom Zahnradvorgelege 21 zum An trieb der Doppelspindel 16, 17m und :einem weiteren Zahnradvorgelege 72 über ein intermittierend arbei tendes Umlaufgetriebe 73 mit ungleichförmiger Um- laufgeschwindigkeit, :
ein Umlaufgetriebe 74 für die Schrägverzahnung und ein Teilgetriebe 76 für ver schiedene Zähnezahlen angetrieben ist. Das zu be arbeitende Stirnzahnrad 8 ist durch seine Welle 14 mit dem Schneckenrad 70 verbunden,
während das Meisterzahnrad 15 auf einer die Welle 14 umgeben den und in der Exzenterbohrung der Hofspindel 17 gelagerten Ho#hlspindal 71 befestigt und mit dem Gehäuse des Schnecken Umlaufgetriebes 69 verbun den ist.
Die ungleichförmige Umlaufgeschwindigkeit des intermittieren:d arbeitenden Umlaufgetriebes 73 wind durch ein nicht dargestelltes, innerhalb des Um laufgetriebes, angeordnetes Malteserkreuz erzeugt. Das Umlaufgetriebe 74 ist bei Herstellung einer brei ten Schrägverzahnung in mehreren Breitenabschmt- ten 11 (Fig. 7)
über eine Verbindung 75 mit dem Antrieb zum axialen Vorschub des Stirnzahnrades 8 in Pfeilrichtung 35 gekoppelt. Idas Teilgetriebe 76 und das Schneckenumlaufgetriebe 69 sind mittels zweier Kreuzgelenke 77 oder dergleichen unverdreh- bar verbunden.
Machine for the production of externally toothed straight or helical gears by hobbing or hobbing. The invention relates to a machine for producing.
Externally toothed straight or helical gearwheels by hobbing or hobbing with face tools, in which - a master gear and the spur gear to be machined - sit on a common shaft. Such machines work in the single-part process with form knives;
Form cutter or in the hobbing process with hob cutter, comb steel or cutter. The tools required are: in most cases complicated and therefore very expensive molding tools and, because of their complexity, can only very rarely be made of hard metal,
so that: low cutting speeds must be used. In addition, these tools either do not roll over the entire unifang at the same time or do not work across the entire face width, which means that machining the.
Spur gear means and in connection with the expensive molding tools results in high manufacturing costs.
The invention is based on the object of creating a machine which. Switches off the aforementioned near parts and enables a faster and more economical production of spur gears:
This object is achieved according to the invention in that two parallel cutting surfaces facing each other simultaneously have two tooth flanks of the spur gear via:
the tooth width machining plan tools, the axis of which is fixed during the work, are provided, and .that the shaft carrying the master gear and the spur gear is arranged revolving on an eccentric circle and with a, complete.
Circulation of the master gear and thus of the spur gear to be machined, the master gear. If the spur gear does not mesh with the face tools. By rolling on a first counter-toothing, a uniform rolling movement, on the other hand, when the spur gear wheel engages the face tools by rolling, on a second counter-toothing - a rolling movement that deviates from the uniform rolling movement.
Details emerge from the description of several schemati cal exemplary embodiments shown in the drawing. 1 shows an end view of the spur gear to be machined. with .the planning tools; 2 shows a plan view of a spur gear to be obliquely toothed, with planar tools which are inclined for them; 3 shows an end view of the Meisster gear with an internal gear segment and a tame rod;
4 shows a part of the spur gear in front view with the plan tools in preprocessing position; .
FIG. 5 shows a view corresponding to FIG. 4 with the planing tools in the finishing position; 6 and 7 arches of different strengths of a tooth gap base; 8 shows a supplemented end view corresponding to FIG. 1; FIG. 9 shows a bearing of the master gear and the spur gear to be machined with drive, partially shown in axial section,
and arrangement of the planning tools Fig. 10 one of the FLg. 3 corresponding appearance on a smaller scale; 11 shows an axial section through the plan tools together with storage; FIGS. 12 and 13 show the arrangement of a guide rail in front and side views; 14 shows a side view of a planetary gear with a crank drive. Axial section through the illustration according to FIG. 14; 16 shows part of the mounting of a flat tool on a spindle; Fig. 17.
Part of a plan tool in radial section; 18 shows a cross section along line A-B through an epicyclic worm gear in FIG. 20; 19 shows a modification of the embodiment according to FIG. 9, and FIG. 20 shows a further modification of the embodiment according to FIG.
With reference to FIGS. 1, 4, 5 and 8 it can be seen that two relatively large but simple flat tools 1 and 2 with their cutting surfaces 3 to 6 machine the tooth flanks 31 and 32 of the spur gear 8 to be machined. The cutting surfaces 3 and 4 serve, as he explains later, as the main cutting surfaces for finishing .der exact tooth forums, while the cutting surfaces 5 and 6 are used as secondary cutting surfaces for pre-machining.
If the spur gear 8 to be machined has only a comparatively small width, the machining can be carried out immediately over the entire tooth width 9. However, if the spur gear is relatively wide, then, as indicated in Fig. 6, an undesirable bulge 13 of the tooth gap base 12:
It is then expedient to subdivide the machining process into several width sections 11 so that only minor partial bulges 13 'arise (FIG. 7). The measures provided for this are explained later.
The spur gear 8 to be machined is in the embodiment according to FIG. 9 with a master gear 15, attached to a wall 14 which is rotatably mounted in a double spindle 16 and 17 formed from two hollow spindles.
The hollow spindles 16 and 17 are each provided with an eccentrically located axial bore and the hollow spindle 17 can be rotated in the axial bore of the hollow spindle 16, but can be locked, and the shaft 14 rotatably mounted in the axial bore of the hollow spindle 17.- The two - Hollow spindles ge formed double spindle is in turn in a suitable manner in a no further:
explained bearing block on the machine frame, rotatably recorded.
The double spindle 16, 17 is driven by a motor 19 via a gear 20 and a gear pre-lay 21, the last gear of which is attached to the hollow spindle 16, so that the shaft 14 rests on an eccentric circle 18 circulates. Through a. mutual. The diameter of the eccentric circle 18 and thus the degree of eccentricity can be adjusted by twisting and bracing the two hollow spindles.
The master gear 15 works with a first counter-toothing, which consists of a fixed angeord designated internal ring gear 23 in the Ausfüh approximately example according to FIG. When the shaft 14 (FIG. 3) rotates on the eccentric circle 18 in the direction of the arrow 24, the master gear 15 thus rolls uniformly in the internal gear rim 23 in the direction of the arrow 24 ', i.e. H.
.it rotates in the inner ring gear as a planet gear.
The spur gear 8 to be machined (FIG. 1), which is firmly connected to the master gear 15 by the shaft 14, executes the same rolling cycle in the direction of the arrow 24 ′. During this ex-centric, uniform rolling cycle, the spur gear 8 to be machined temporarily comes into the area of the flat tools 1 and 2, whereby it is machined by engaging the flat tools.
In this machining interval, for a reason given below, the spur gear 8 must execute a rolling movement that deviates from a uniform rolling movement. This will. achieved according to the invention in that the master gear 15 runs on a second counter-toothing during the machining interval.
For this purpose, in the embodiment example Fig. 9 and 10, the internal gear rim 23 is interrupted at the point corresponding to the meshing position of the spur gear 8 in the face tools 1 and 2, that is, designed as an internal gear rim segment and this interruption by a rack 27, 28 bridged, so that .das master gear 15 during part of its eccentric rotation on the inner tooth segment and: during the .other.
Part on the rack. As FIG. 3 clearly shows, the rack has two tooth groups lying next to one another in the longitudinal direction, which are provided with parallel tooth flanks 25, 26 facing one another. So that. Master gear 15 rolls backlash in .den groups of teeth of the rack, the rack is divided into two halves 27 and 28, each of which is one of the groups of teeth. wearing.
Both rack halves are suitably adjustable against one another gela Gert, whereby they are expediently pulled or pressed against one another elastically by an additional force.
The circulating movement which deviates from the normal, uniform rolling movement of the master gear 15 and thus of the spur gear 8 to be machined is necessary so that the two lines of engagement 29 and 30 of the two involute tooth flanks 31,
32 and teeth 34 of the master gear. -when. the teeth 33 of the gear to be machined also coincide on a common line (FIGS. 1 and 3).
For everyone: eccentric. Abwülzumlauf the master gear 15 and the spur gear to be machined. 8 on the eccentric circle 18 in the direction of the arrow 24, 24 'the spur gear, 8 and the master gear 15 move on by one or more tooth pitches, so that one after the other
all teeth 33 of the spur gear to be machined. 8 come into the Be rich of the plan tools 1 and 2 and are processed by them.
The number of tooth pitches which the spur gear 8 moves on during a rolling cycle with reference to the face tools depends on the selected gear ratio between master gear 15 and internal gear rim segment 23 and can also be provided by special additional devices, as later be described, predetermined.
If the spur gear to be machined is to be machined in several width sections 11 (FIG. 7), as already indicated, it must be opposite to the. Planwerk testify 1 and 2 in. Axial direction. This displaceability can be made possible in the simplest manner in that the bearing block carrying the double spindle 16, 17 is arranged to be movable in the direction of the arrow 35 with a beer pull to the flat tools.
In order to be able to machine the spur gear 8 to be machined vibration-free, it is expedient to arrange a counter-holder spindle 36 for the spur gear 8!
This counter-holder spindle is also mounted in a double spindle 37, 38 corresponding to the double spindle 16, 17: which is driven synchronously with the double spindle 16, 17. The external hollow spindle 37 is driven for this purpose by the gear train 21 with the aid of a shaft 40 and gears 39, the last of which is attached to the hollow spindle 37.
In order to be able to edit spur gears 8 of different diameters, the Planwerk tools 1 and 2 are designed to be adjustable in the radial direction of the spur gear. You can e.g. B. be mounted on a rocker 42 which in turn is mounted pivotably and securely in the direction of arrow 41 about an axis 42 'on the machine frame or the like.
The planning tools can; also in a frame not shown in the direction of arrow 41 on the machine and displaceable! lockable slide or the like.
So that the machining of the spur gear. 8 can be done quickly and economically, it is useful, as shown in FIGS. 1, 4, 5 and 8, in addition to the plan tools 1 and 2; or several pre-cutting tools 43, 44 with cutting surfaces 7 for pre-milling or
To arrange pre-cutting of the tooth gaps 45. In order to create good cutting conditions, it is advantageous to design the face and pre-cutting tools with cross-cut teeth and to provide the cutting surfaces with chip breaker grooves 46, as indicated in FIGS. 16 and 17.
Due to the simple shape of the cutting surfaces 3 to 7, it is possible to manufacture the cutter body from hard metal or ceramic metal material, for example oxide ceramic. The plan tools 1 and 2, as well as the pre-cutting tools 43 and 44 can be used both as milling and as.
Grinding tools are designed so that economical grinding of the tooth flanks 31, 32 of the spur gear 8 is also possible.
The exact shape of the tooth flanks 31, 32 of the spur gear 8 is only produced by the two cutting surfaces 3 and 4 of the flat tools 1 and 2, and in order to protect these cutting surfaces for the final machining, the tooth flanks are only prepared with the cutting surfaces 5, 6 and 7.
To achieve this and to be able to preprocess and finish machining spur gears 8 of different tooth sizes: are the plan tools 1 and 2 with the pre-cutting tools 43 and 44 according to FIGS. 4, 5 and 11 on two mutually displaceable.
Spindles 47 and 48 attached, of which the spindle 48 is expediently guided centrally in the spindle 67 and the pre-cutting tool 43 with the plan tool 2 and, the pre-cutting tool 44 is connected to the plan tool 1.
If the two plan tools 1 and 2, as indicated by the arrows in Fig. 4, pushed apart and thus the pre-cutting tools 43 and 44 pushed together ge, the cutting surfaces 3 and 4 run free of. the tooth flanks and the pre-cutting of the tooth gaps 45 is carried out by the pre-cutting tools 43 and 44 each with a cutting surface 7,
whereby the outer secondary cutting surfaces 5 and 6 of the flat tools 1 and 2 still recut the tooth flanks. To finish machining the tooth flanks 31, 32 are then. the plan tools 1 and 2, as indicated by the arrows in Fig. 5, shifted against each other, so that the main cutting surfaces 3 and 4 come into effect.
If the cutting surfaces 3 and 4 of the flat tools 1 and 2 are designed to be hollow, a slightly convex tooth flank results so that a palloid toothing can be produced.
In order to ensure precise concentricity of the flat tools, they are centered by elastic conical lips 50 (FIGS. 16 and 17) on each of a conical seat 49 arranged on the spindles 47 and 48.
The elasticity of the conical lips 50 is only to be selected as large as they are for. Compensation of the manufacturing tolerances is necessary.
As already said, the machining time of the spur gear 8 can be reduced by the arrangement of the front cutting tools 43, 44. A further shortening of the processing time can be achieved by:
that the training period of the spur gear. 8, d. H. its rolling time outside the flat tools 1 and 2 and the pre-cutting tools is kept as short as possible. This is z.
B. achieved by the fact that the output shaft 51 of the transmission 20 is given a non-uniform rotational movement 'in such a way that.
the rolling RTI ID = "0003.0215" WI = "15" HE = "3" LX = "1103" LY = "2543"> Movement of the spur gear to be machined% m machining interval slow, but faster with idle interval. In order to generate these rolling movements of different speeds, one according to FIGS. 14 and 15 consisting of two sun gears 53 and:
two planet gears 52 with unequal translation existing and between a front motor 19 driven shaft and the output shaft 51 switched on planetary gear type-ordered, the planet gears 52:
by means of a crank drive 54 driven by the motor shaft and connected to the planetary gear carrier, a reciprocating oscillating movement around the sun gears 53 in the direction of the arrow is carried out. If this oscillating movement takes place in the direction of rotation of the output shaft 51, it is accelerated, while in the case of the opposite oscillating movement the output shaft is decelerated.
With the embodiment of the machine described so far, the production of straight spur gears takes place. In order to produce helical spur gears, the spur gear to be interlocked, as indicated in FIG. 2, must have the relevant helix angle 10 to the face tools 1 and. 2 lie or be pivoted.
If a helical gear wheel 8 is to be toothed in several width sections 11 (Fig. 7), besides the axial displacement already explained: the spur gear wheel in the direction of arrow 35, the master gear wheel 15 as well as the two toothed rack halves 27, 28 and the internal gear rim segment 23 accordingly be helically toothed. Like the plan tools 1 and 2, the two toothed rack halves 27, 28 and the inner ring gear segment 23 must not take part in the axial displacement of the master wheel 15 and the spur gear 8, but must be arranged in a fixed position.
In order to obtain the necessary gear ratios for spur gears with different numbers of teeth, diameters and helix angles, the master gear 15, the toothed rack halves 27 and 28 and the internal gear ring segment 23 are arranged to be interchangeable with other versions of the embodiment according to FIG : an interchangeable auxiliary master gear. 22 with internal gear rim segment 55 for use, both of which can be corrected.
A modified embodiment of the machine is shown schematically in FIG. The main difference compared to the embodiment according to FIG. 9 is that an epicyclic gear 56 is used, which is relatively difficult to manufacture internal gear ring segment 23, especially if this still has to be designed with helical teeth.
This epicyclic gear consists of two sun gears 63 and 64 and two: Planet gears 59, 60: The sun gear 63 is attached to the shaft 57 carrying the master gear 15. while, that. other Son nenrad 64 is mounted on a separate shaft.
The rotation of the two planet gears 59, 60 takes place from the shaft 57 of the master gear and the shaft 14 of the to be machined. Spur gear 8 ex centric bearing hollow spindle 16 via gear pairs 61, of which, as can be seen from FIG. 19, one gear is the planet carrier.
The Pla designated gears 59, 60 and the sun gears 63, 64 can also be designed as bevel gears. Between the planet gears 59 and 60 there is a partial device 65, e.g. B. a change gear and a compensating device 62, z.
B. switched on an elastic coupling: so that the required rolling motion of the master gear 15 between the two rack halves 27 and 28, which deviates from the normal rolling motion, is secured.
In this embodiment, the master gear 15 is another modification of: the example of FIG. 9 with unadjustable eccentricity in the hollow spindle 16 rotatably mounted, while the eccentric bearing: the shaft 14 of the spur gear 8 to be working as in the execution 9 by means of the second hollow spindle 17 is adjustable. The two shafts 57 and 14 are non-rotatably connected to one another by means of two universal joints 5: 8 or the like.
In the case of helical gears 8 in several widths 11 according to FIG. 7, in addition to the general: Axial movement of the spur gear 8 in the direction of arrow 35, the sun gear 64 or a gear 66 connected to it: perform an additional rotary movement. This rotary movement is generated by a stationary guide rail 67, which can be set at the corresponding angle of inclination 10, and a toothed rack 68 that engages in the guide rail and gearwheel 66 (FIGS. 12, 13, 19).
The machine is adapted to spur gears 8 of different numbers of teeth, helix angles and diameters by means of corresponding change gears in the dividing device 65 and the corresponding setting of the guide ruler 67.
Another embodiment of the machine is shown schematically in FIG. 20m. Here is between: the spur gear 8 to be machined and the master gear 15, an epicyclic worm gear 69 is arranged, which drove from the gear back gear 21 to drive the double spindle 16, 17m and: another gear back gear 72 via an intermittently working epicyclic gear 73 with non-uniform rotation. running speed,:
an epicyclic gear 74 for the helical gearing and a sub-gear 76 for different numbers of teeth is driven. The spur gear 8 to be worked is connected by its shaft 14 to the worm wheel 70,
while the master gear 15 is attached to a shaft 14 surrounding the shaft 14 and mounted in the eccentric bore of the courtyard spindle 17 and is connected to the housing of the worm planetary gear 69.
The non-uniform rotational speed of the intermittent: d working epicyclic gear 73 is generated by a Maltese cross, not shown, within the circulating gear. The epicyclic gear 74 is when producing a wide helical toothing in several width sections 11 (Fig. 7)
Coupled via a connection 75 to the drive for the axial advance of the spur gear 8 in the direction of arrow 35. The sub-gear 76 and the worm gear 69 are non-rotatably connected by means of two universal joints 77 or the like.