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.
Hobbing machine for producing gears The invention relates to a hobbing machine for producing gears.
In the known gear hobbing machines, the workpiece is mounted on a clamping table rotating uniformly during the Bear processing process and a synchronously running, helical hob enters the material of the workpiece with its teeth while working out the involute tooth gaps with axial feed to the workpiece, whereby a screwing rotational movement of the workpiece ge compared to the tool results. This way of working requires special machines and very expensive hobs made of high-speed steels.
It is also known to produce gears in the single-part process with the contrast simpler, disk-shaped milling tools. In this case, it is necessary to gradually divide by one tooth or group of teeth. As a result of the incremental feed movements necessary during the machining process, however, in this case the achievable accuracy is practically not great enough to deliver workpieces that meet current demands in mechanical engineering. The production times are also very long.
It is therefore also known that a hobbing process has already been used in which several knives producing the tooth gaps do not run through a circular path, but rather form an Archimedean spiral. In this way of working, a continuous rolling movement of the workpiece is also possible, but the disadvantages are the high manufacturing costs of the spiral milling cutter, which is uneconomical, especially with a larger module.
The invention is based on the object of using a structurally simple machine to produce gears with great accuracy using a relatively inexpensive tool.
For this purpose, a hobbing machine is proposed according to the invention, the novel design of which consists in that two rolling circles tangent in the plane plane like a planetary gear are proposed, of which the larger is assigned to the tool and the smaller to the workpiece.
In this way it is possible to produce spur gears with involute teeth with great accuracy.
A simple embodiment of the invention preferably consists in that the tool is arranged on a table which is rotatably supported in parallel to the axis of the workpiece and whose drive is dependent on the workpiece drive.
In the drawing, the invention is shown schematically in two exemplary embodiments, namely: Fig. 1 shows a milling machine according to the invention in longitudinal section and Fig. 2 is a plan view thereof; Fig. 3 shows the rolling engagement of the milling cutter in the rolling workpiece on a larger scale; Fig. 4 shows another embodiment of the milling machine in longitudinal section and Fig. 5 is a plan view of this.
The milling machine shown in Fig. 1 and 2 is designed so that the workpiece 1 advances rolling during the machining process. The machine consists of a box housing 2, on the upper side of which a rotatably mounted table 3 is arranged, which has a central, circular recess 4. The workpiece carrier 6 standing on a slidably mounted plate 5 in the box housing 2 passes through this recess.
The latter is columnar and has a clamping plate 7 that sits at the upper end of a shaft 8, for the rotation of which a worm wheel 9 is used, in which a worm 10 engages, which is mounted on the main shaft 12 driven by a motor 11.
The tool 13 consists of a milling head fitted with knives 14 made of hard metal, the shaft 15 of which is driven by a motor 16 and which rests in a bearing block 17 which is fastened to the plate of the table 3.
The table 3 has a worm wheel 18 which is connected to the worm 19, which is seated on the gear shaft 28. Between the transmission shaft 20 and the main shaft 12 a positive drive connection is set up by exchangeable gears 21.
The workpiece 1 clamped onto the workpiece carrier 6 lies approximately in one plane with the axis of the milling cutter shaft 15 (see FIG. 1). The axes x and y of the workpiece carrier 6 and the table 3 run parallel and at a certain distance from one another. The profile center plane of the milling cutter 14, in its operative position, runs in the plane of the line z connecting the axes x and y.
When the table 3 is rotated, the milling knife 14 describes a horizontal pitch circle W (see Fig. 2). In the working position, the workpiece carrier 6 is in an infeed in which the pitch or pitch circle T of the Zahnra to be generated is tangent to the pitch circle W. This infeed can be brought about by means of the hand wheel 22 which moves the plate 5 by means of the adjusting spindle 23.
As a result, different modules and gears with different numbers of teeth can be produced on the same milling machine.
When the machine is put into operation, the milling head 13 rotates independently about the horizontal axis of its shaft.
Furthermore, the table 3 rotates in addition to the bearing block 17 and the rotating cutter in the horizontal valley level. As a result of the gear connection, the workpiece 1 also rotates, specifically at the same peripheral speed as the table and the milling head carried by it. By tangenting the pitch circle W with the pitch circle T, the milling cutter is fully incised while performing a rolling movement. From the point where the tip of the milling cutter enters the circumference of the workpiece until it is excavated again, a tooth gap is completely cut out (see Fig. 3).
Such a passage d is then repeated with each table rotation, and a new tooth gap is subsequently cut out so that, as can be seen from Fig. 3, the toothing of a 14-tooth gearwheel is completed in fourteen table rotations is.
As a result of the arrangement of the workpiece 1 and the cutter head 13 in the same plane, arcuate teeth are generated on the workpiece in the axial direction of the clamping, the degree of curvature of which corresponds to the arc of the cutter head diameter.
In the machine shown in Fig. 4 and 5, on the other hand, a device is provided which allows straight or helical spur gears to be produced in the same way.
The according to these figures 4 and 5 ausgebil Dete milling machine also consists of a box housing 2, which is equipped with a turntable and has a central recess 4 through which the columnar workpiece carrier 6 passes axially parallel to the axis of rotation of the table.
The turntable 3 carries a milling head or a disk milling cutter 13 'which is pivotably mounted on a milling cutter support 24 about a horizontal axis to the work piece, and is driven by a motor 16'. The drive of the table 3 and the drive of the workpiece carrier 6 takes place under the mediation of the transmission gears 21 from the main shaft motor 11 'in such a way that the workpiece and tool again have the same speed.
You can now also for the purpose of producing the various tooth positions, z. B. straight, inclined or curved, train the workpiece carrier vertically displaceable with respect to the tool by its own drive, so that an additional relative movement of the workpiece with respect to the milling cutter is achieved. For this purpose, a slide provided with a guide hole 25 Stut 26 is arranged under the workpiece carrier 6 supporting, displaceable plate.
A sleeve 27 which is longitudinally displaceable in the bore 25 has a thread 28 which engages in a mating thread 29 of a worm wheel 31 driven by a motor 30.
In the upper end of the non-rotatably but displaceably guided sleeve 27 sits a thrust bearing 36 with which the shaft 32 of the clamping plate 7 'is rotatably coupled to the sleeve 27. On the end of the shaft there is also a bushing 34 provided with inclined guide grooves 33. Driving wedges 35 engaging in the grooves 33 serve to guide the bushing 34.
In this case, in particular, it is possible to achieve a lead or lag of the workpiece in that the workpiece carrier can be rotated by means of spline engagement during the vertical displacement. If the motor 30 is set in motion analogously while the milling machine is in operation, the worm wheel 31 screws the sleeve 27 upwards, as a result of which the workpiece is raised out of the clamping plane, as FIG. 4 shows. During this ascending movement, an additional rotary movement is superimposed on the workpiece 1 by the inclined guide grooves 33. Helical gears then arise.
In order to achieve straight teeth, only an upward movement of the workpiece with respect to the milling cutter is carried out without superimposing a rotary movement.