Wälzfräsmaschine zur Herstellung von Zahnrädern Die Erfindung betrifft eine Wälzfräsmaschine zur Herstellung von Zahnrädern.
Bei den bekannten Zahnräderwälzfräsmaschinen ist das Werkstück auf einem sich während des Bear beitungsvorganges gleichförmig drehenden Auf spanntisch gelagert und ein synchron laufender, schraubenförmiger Wälzfräser tritt mit seinen Zäh nen unter Ausarbeiten der evolventenförmigen Zahnlücken mit axialem Vorschub zum Werkstück in das Material des Werkstückes ein, wobei sich eine fortschraubende Drehbewegung des Werkstückes ge genüber dem Werkzeug ergibt. Diese Arbeitsweise erfordert Spezialmaschinen und sehr teure Wälzfräser aus Schnellstählen.
Es ist ferner bekannt, mit demgegenüber einfa cheren, scheibenförmigen Fräswerkzeugen Zahnräder im Einzelteilverfahren herzustellen. Hierbei ist jeweils ein schrittweises Weiterteilen um einen Zahn oder eine Zahngruppe erforderlich. Zufolge der wäh rend des Bearbeitungsvorganges notwendigen, schrittweisen Vorschubbewegungen ist jedoch in die sem Falle die erzielbare Genauigkeit praktisch nicht gross genug, um den derzeitigen Ansprüchen im Maschinenbau genügende Werkstücke zu liefern. Auch sind die Fertigungszeiten sehr gross.
Man hat daher auch bekanntlich schon ein Wälz- fiäsverfahren angewendet, bei welchem mehrere, die Zahnlücken erzeugende Messer nicht eine kreisför mige Bahn durchlaufen, sondern eine archimedische Spirale bilden. Bei dieser Arbeitsweise ist zwar auch eine kontinuierliche Wälzbewegung des Werkstückes ermöglicht, es treten aber als Nachteile die wiederum hohen Herstellungskosten des spiralförmigen Fräsers auf, der insbesondere bei grösserem Modul unwirt schaftlich ist.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, mittels einer baulich einfachen Maschine Zahnräder gröss- ter Genauigkeit durch ein relativ billiges Werkzeug herzustellen.
Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung eine Wälzfräsmaschine vorgeschlagen, deren neuartige Ausbildung darin besteht, dass zwei in der Planebene nach Art eines Planetengetriebes sich tangierende Wälzkreise vorgeschlagen sind, von denen der grös- sere dem Werkzeug und der kleiner dem Werkstück zugeordnet ist.
Auf diese Art ist es ermöglicht, Stirnzahnräder mit Evolventenzahnungen in grosser Genauigkeit herzustellen.
Eine einfache Ausführungsform der Erfindung besteht vorzugsweise darin, dass das Werkzeug auf einem achsparallel zur Werstückachse drehbar gela gerten Tisch angeordnet ist, dessen Antrieb in einem Abhängigkeitsverhältnis zum Werkstückantrieb steht.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei bei spielsweisen Ausführungsformen schematisch darge stellt, und zwar zeigen: Abb. 1 eine erfindungsgemässe Fräsmaschine im Längsschnitt und Abb. 2 eine Draufsicht hierzu; Abb. 3 in grösserem Massstab den Abwälzeingriff des Fräsers in das wälzende Werkstück; Abb. 4 eine andere Ausbildung der Fräsmaschine im Längsschnitt und Abb. 5 eine Draufsicht hierzu.
Die in Abb. 1 und 2 dargestellte Fräsmaschine ist so ausgebildet, dass das Werkstück 1 während des Bearbeitungsvorganges wälzend fortschreitet. Die Maschine besteht aus einem Kastengehäuse 2, auf dessen Oberseite ein drehbar gelagerter Tisch 3 an geordnet ist, der eine mittlere, kreisförmige Ausneh- mung 4 aufweist. Durch diese Ausnehmung tritt der auf einer verschieblich im Kastengehäuse 2 gelager ten Platte 5 stehende Werkstückträger 6.
Letzterer ist säulenförmig ausgebildet und besitzt eine Aufspann platte 7, die am oberen Ende einer Welle 8 sitzt, zu deren Drehung ein Schneckenrad 9 dient, in das eine Schnecke 10 eingreift, welche auf der mittels eines Motors 11 angetriebenen Hauptwelle 12 angebracht ist.
Das Werkzeug 13 besteht aus einem mit Messern 14 aus Hartmetall besetzten Fräskopf, dessen Welle 15 durch einen Motor 16 angetrieben wird und die in einem Lagerbock 17 ruht, der auf der Platte des Tisches 3 befestigt ist.
Der Tisch 3 weist ein Schneckenrad 18 auf, das mit der Schnecke 19 in Verbindung steht, welche auf der Getriebewelle 28 sitzt. Zwischen der Getriebe welle 20 und der Hauptwelle 12 ist durch auswech selbare Zahnräder 21 eine zwangsläufige Antriebs verbindung eingerichtet.
Das auf den Werkstückträger 6 aufgespannte Werkstück 1 liegt mit der Achse der Fräserwelle 15 etwa in einer Ebene, (vgl. Abb. 1). Die Achse x und y des Werkstückträgers 6 und des Tisches 3 verlaufen parallel und in einem gewissen Abstand voneinander. Die Profilmittelebene des Fräsmessers 14, in seiner Wirkungsstellung, verläuft in der Ebene der die bei den Achsen x und y verbindenden Linie z.
Bei der Drehung des Tisches 3 beschreibt das fräsende Messer 14 einen horizontalen Wälzkreis W (s. Abb. 2). In Arbeitsstellung befindet sich der Werkstückträger 6 in einer Zustellung, bei der der Wälz- bzw. Teilkreis T des zu erzeugenden Zahnra des den Wälzkreis W tangiert. Diese Zustellung kann mittels des Handrades 22 bewirkt werden, welches mittels der Stellspindel 23 die Platte 5 verschiebt.
Man kann demzufolge auf derselben Fräsmaschine verschiedene Moduln und Zahnräder verschiedener Zähnezahlen herstellen.
Wird die Maschine in Betrieb gesetzt, so rotiert der Fräskopf 13 unabhängig um die horizontale Achse seiner Welle.
Ferner dreht sich der Tisch 3 nebst dem Lager bock 17 und dem rotierenden Fräser in der Horizon talebene. Durch die Getriebeverbindung dreht sich auch das Werkstück 1, und zwar mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie der Tisch und der von diesem getragene Fräskopf. Durch das Tangieren des Wälzkreises W mit dem Teilkreis T erfolgt das volle Einschneiden des Fräsmessers unter Vollzug einer Abwälzbewegung. Vom Eintreten der Spitze des Fräsmessers in den Umfang des Werkstückes bis zum Wiederausheben wird jeweils eine Zahnlücke voll ausgeschnitten (s. Abb. 3).
Ein derartiger Durchgang d wiederholt sich alsdann bei jeder Tischumdrehung, und es wird in der Folge jeweils eine neue Zahnlücke ausgeschnitten, so dass, wie anhand der Abb. 3 er sichtlich, bei einem bspw. 14-zähnigen Zahnrad in vierzehn Tischumdrehungen die Verzahnung fertig gestellt ist.
Zufolge der Anordnung des Werkstückes 1 und des Messerkopfes 13 in gleicher Ebene werden an dem Werkstück in der Achsrichtung der Aufspan nung bogenförmige Zähne erzeugt, deren Krüm mungsgrad dem Bogen des Messerkopfdurchmessers entspricht.
Bei der in Abb. 4 und 5 dargestellten Maschine ist demgegenüber eine Einrichtung vorgesehen, wel che es erlaubt, auch gerade oder schräg verzahnte Stirnräder in gleicher Weise herzustellen.
Die gemäss diesen Abbildungen 4 und 5 ausgebil dete Fräsmaschine besteht ebenfalls aus einem Kastengehäuse 2, welches mit einem Drehtisch aus gerüstet ist und eine mittlere Ausnehmung 4 besitzt, durch die der säulenartige Werkstückträger 6 parallel achsig zur Drehachse des Tisches hindurchtritt.
Der Drehtisch 3 trägt einen Fräserkopf bzw. einen Scheibenfräser 13', der um eine zum Werk stück radiale, horizontale Achse auf einem Fräser support 24 schwenkbar gelagert ist, und von einem Motor 16' angetrieben wird. Der Antrieb des Tisches 3 und der Antrieb des Werkstückträgers 6 erfolgt un ter Vermittlung der Getriebezahnräder 21 von dem Hauptwellenmotor 11' in der Weise, dass wiederum Werkstück und Werkzeug die gleiche Umgangsge schwindigkeit haben.
Man kann nun auch zum Zwecke der Herstellung der verschiedenartigen Zahnstellungen, z. B. gerad, schräg oder bogenförmig, den Werkstückträger durch Eigenantrieb gegenüber dem Werkzeug höhenver- schieblich ausbilden, so dass eine zusätzliche Relativ bewegung des Werkstückes gegenüber dem Fräser erreicht wird. Zu diesem Zweck ist unter der den Werkstückträger 6 tragenden, verschieblichen Platte 5 ein mit einer Führungsbohrung 25 versehener Stut zen 26 angeordnet.
Eine in der Bohrung 25 längsver- schiebliche Hülse 27 weist ein Gewinde 28 auf, wel ches in ein Gegengewinde 29 eines von einem Motor 30 angetriebenen Schneckenrades 31 eingreift.
Im oberen Ende der undrehbar, aber verschieb- lich geführten Hülse 27 sitzt ein Drucklager 36, mit dem der Schaft 32 der Aufspannplatte 7' drehbar mit der Hülse 27 gekoppelt ist. Auf dem Schaftende be findet sich ferner eine mit Schrägführungsnuten 33 versehen Büchse 34. In den Nuten 33 eingreifende Mitnehmerkeile 35 dienen zur Führung der Büchse 34.
Es ist insbesondere in diesem Falle ermöglicht, ein Vor- oder Nacheilen des Werkstückes zu erzielen, indem der Werkstückträger durch Keilnuteneingriff bei der Höhenverschiebung drehbar ist. Wird wäh rend des Betriebes der Fräsmaschine der Motor 30 sinngemäss in Gang gesetzt, so schraubt das Schnek- kenrad 31 die Hülse 27 in die Höhe, wodurch das Werkstück aus der Aufspannebene hochgefahren wird, wie es Abb.4 zeigt. Bei dieser aufsteigenden Bewegung wird durch die Schrägführungsnuten 33 dem Werkstück 1 eine zusätzliche Drehbewegung überlagert. Es entstehen dann Schrägverzahnungen.
Zur Erzielung von Geradverzahnungen wird lediglich eine aufsteigende Bewegung des Werkstük- kes gegenüber dem Fräser ohne Überlagerung einer Drehbewegung vorgenommen.