CH420798A - Verfahren zum Herstellen von Verzahnungen auf einer Abwälzfräsmaschine und Zahnräderwälzfräsmaschine zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Description

      Verfahren    zum Herstellen von Verzahnungen auf einer  Abwälzfräsmaschine und Zahnräderwälzfräsmaschine  zur Ausführung des Verfahrens    Die Erfindung     betrifft    ein Verfahren zum Her  stellen von Verzahnungen auf einer     Abwälzfräsma-          schine.     



  Bekannt ist das Abwälzfräsen von Stirnzahnrädern  mittels Schraubenwälzfräsern. Diese sind schwierig zu  fertigen und daher entsprechend teuer. Die Standzeit  der eingängigen Fräser ist gering u. das Nachschleifen  ist schwierig. Zur Erhöhung der Verzahnungsleistung  hat man mehrgängige Fräser verwendet. Die Gang  zahl ist jedoch begrenzt. Zur Herstellung von Innen  verzahnungen ist das Fräsen mit     Schraubenwälz-          fräsern    ungeeignet, da die Lager und der Antrieb der  Fräser im Innern der Zahnkränze schwer unterzu  bringen sind. Innenzahnkränze werden     daher    allge  mein noch mit Schneidrädern auf     Zahnradstossma-          schinen    verzahnt.

   Dieses Verfahren ist aber wegen der  grossen Verlustzeiten unwirtschaftlich.  



  Das     Verzahnungsverfahren    nach der Erfindung  ermöglicht eine beträchtliche Steigerung der Verzah  nungsleistung. Es ist auch zur Herstellung von Innen  verzahnungen geeignet.  



  Das Verfahren besteht darin, dass auf einer an  sich bekannten Zahnräderabwälzfräsmaschine mit  sich kreuzenden Achsen von Werkstück und     Fräs-          spindel,    einem um eine waagerechte Drehachse  schwenkbaren Fräskopf zur Aufnahme der Frässpindel  und zur Einstellung des Kreuzungswinkels, zwei  zueinander senkrecht beweglichen Schlitten für den  Vorschub in Richtung der Werkstücklängsachse und  zur Einstellung des Abstandes zwischen Werkstück-    und Frässpindelachse und mit einem auf dem     Fräs-          kopf    senkrecht zur Fräskopfschwenkachse     verschieb-          lich    gelagerten Frässpindelgehäuse,

   wobei die     Fräs-          spindelachse    die Fräskopfschwenkachse schneidet, ein  die Form eines Schneidrades aufweisender Fräser mit  einer längs der zu schneidenden Zahnlücke verlaufen  den Bewegungskomponente verwendet wird, der     vor-          Beginn    des Verzahnens durch Drehen der Frässpindel  und/oder Verschieben des Frässpindelgehäuses auf  dem Fräskopf so ausgerichtet wird, dass die Mitte  der Kopfschneidkanten beim Umlauf des Schneidrades  jeweils durch die Verlängerung der     Fräskopfschwenk-          achse    hindurchgeht.  



  Die Zahnräderwälzfräsmaschine zur Ausführung  des erwähnten Verfahrens ist gemäss der Erfindung  dadurch gekennzeichnet, dass das Frässpindelgehäuse  mit einer von Hand zu     betätigenden    Einrichtung zur  radialen Feineinstellung gegenüber dem Fräskopf ver  sehen ist. Dabei können Spannelemente, z.B. Schrau  ben, vorgesehen sein, mittels deren das     Frässpindel-          Gehäuse    in der eingestellten Radiallage auf dem  Fräskopf festgespannt werden kann.

      Ferner kann zwischen dem Werkzeug und dem  Fräskopf eine in der Flucht der     Fräskopfschwenk-          achse    montierbare punktförmige Visiervorrichtung  vorhanden sein, beispielsweise ein in eine zentrische  Bohrung des Fräskopfes einsetzbarer Winkeldiopter  mit Fadenkreuz, waagrechter Längenskala und Li  belle. Mit dieser Einrichtung ist es möglich, die Mitte  der     Kopfschneidkante    des     Fräserzahnes    auf die im      Diopter punktförmig erschienende Schwenkachse des  Fräskopfes einzurichten.  



  Zum Fräsen von     Innenverzahnungen    kann eine  Wälzfräsmaschine mit fliegend gelagerter Frässpindel  vorgesehen sein.  



       Eine    weitere Ausführungsform der Erfindung be  steht darin, dass eine Wälzfräsmaschine verwendet  wird, die einen am Fräskopf in Richtung der     Fräs-          spindel    einstellbar befestigten Lagerbock zum Stützen  eines aus dem Werkzeug herausragenden     Frässpindel-          zapfens    aufweist. Der Lagerbock kann abnehmbar       sein,    so dass auf der gleichen Maschine Aussen- und       Innenverzahnungen    hergestellt werden können.  



  Das Schneidrad wirkt bei dem Verfahren nach der  Erfindung wie ein Schneckenfräser mit einer seiner  Zähnezahl entsprechenden Zahl von Gängen. Gegen  über dem bisher bekannten Verzahnungsfräser mit  Schneckenwälzfräsern niedriger Gangzahl erlaubt das  Verfahren nach der Erfindung daher die erwähnte er  hebliche Steigerung der Schnittleistung. Diese wird  durch die höhere Schnittfolge (= Schnittzahl in der  Zeiteinheit bei gleicher Schnittgeschwindigkeit) des  Schneidrades gegenüber dem Schraubenwälzfräser er  zielt. Das vielgängige Schneidrad erzeugt auch Zahn  räder mit grösserer     Teilgenauigkeit    als der     Schrauben-          wälzfräser.     



  Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der  Beschreibung und Zeichnung enthalten, welche drei  Ausführungsformen der Erfindung darstellen.  



       In    der Zeichnung ist:  Fig. 1 eine Seitenansicht auf die Fräsmaschine mit  einem Schnitt durch den senkrecht stehenden     Fräs-          kopf    nach der Linie A-B in Fig. 2;  Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Fräskopfes mit  einem Schnitt durch den geschwenkten Fräskopf nach  der Linie C-D in Fig. 1;  Fig. 3 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung E in Fig. 2,  Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht der Fräs  maschine mit senkrecht stehendem Fräskopf in sche  matischer Darstellung;  Fig. 5 ist eine Teilansicht des Fräskopfes mit dem  Diopter von oben gesehen;  Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Scheibenfräsers  in Arbeitsstellung in gegenüber Fig. 2 vergrössertem  Massstab;  Fig. 7 zeigt den unteren Teil eines Fräserzahnes  im Bildfeld des Diopters;

    Fig. 8 zeigt von der Seite gesehen eine weitere  Ausführungsform einer Zahnräderwälzfräsmaschine  mit abnehmbarem Lagerbock zum Stützen der     Fräs-          spindel;     Fig. 9 zeigt eine Stirnansicht auf den Fräskopf in  Richtung des Pfeiles in Fig. B.  



  In Fig. 1 bedeutet 1 den Werkstücktisch, auf wel  chem der innen zu verzahnende Rohrling 2 aufge  spannt ist. Der Werkstücktisch ist auf einem senkrecht  bewegbaren Vorschubschlitten 3 drehbar gelagert.  Der Fräskopf 4 ist mit einer Platte 5 verbunden, wel  che einen zur Drehachse 4a des Fräskopfes konzen  trischen Teil 6 aufweist. Dieser ist an dem Teil 7 des    Maschinengehäuses um die waagerechte Achse 4a  schwenkbar gelagert. Teil 7 ist auf einem gegenüber  dem Maschinengehäuse 44 waagerecht verstellbaren  Schlitten 45 befestigt (Fig. 4). Dieser dient zum Ein  stellen des Abstandes der sich kreuzenden Achsen von  Fräskopfes abgelesen werden. Eine T-Nut 12 im Teil  Schwenkung wird durch Drehen einer Schnecke 8 be  wirkt, welche am Teil 7 drehbar gelagert ist und in  einen Zahnkranz 9 des Teiles 6 eingreift.

   An     einer     Winkelteilung 10 und einem am Teil 7 festen Skalen  träger 11 kann der Schwenkungswinkel y (Fig. 2) des  Fräskopfes abgelesen werden. Eine T- Nut 12 im Teil  6 dient zur Aufnahme von nicht gezeichneten Ham  merkopfschrauben, welche an ihrem anderen Ende  im Teil 7 verankert sind und den Fräskopf in der  eingestellten Winkelstellung halten. Ein zylindrischer  Bund 13 des Gehäuseteils 7 dient zur Zentrierung des  Fräskopfes in bezug auf Drehachse 4a.  



  In einem Raum zwischen der Platte 5 und dem  Fräskopf 4 sind drei miteinander kämmende Stirn  räder 15, 16, 17 gelagert, von denen das Rad 15 auf  einer     Antriebswelle    46 konzentrisch zur Drehachse 4a  befestigt ist. Eine Welle 19 überträgt die Drehung des  Stirnrades 17 auf eine Schnecke 18, die in ein     Schnek-          kenrad    20 eingreift.  



  In einer weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten  Ausführungsform des Frässpindelantriebes ist eine  zweite gegenüber der Welle 19 und dem Schnecken  rad 20 um 180  versetzte Schneckenwelle vorhanden,  deren Schnecke ebenfalls in das Schneckenrad ein  greift. Die zweite Schneckenwelle trägt ein Stirnrad,  welches durch das Stirnrad 17 angetrieben wird. Die       Übersetzung    zu beiden Schneckenwellen ist gleich  gross, so dass sich die beiden Schnecken gleich schnell  aber in entgegengesetztem Sinn drehen. Sie haben  gleiche Steigung. Mittels der verstellbaren Lagerhülse  24 und den Stellschrauben 25, 26 ist es möglich, einen  spielfreien Eingriff der beiden Schnecken mit dem  Schneckenrad 20 herzustellen. Dies ist zweckmässig  zum einwandfreien Verzahnen des Werkstücks 2, wie  weiter unten näher beschrieben.  



  Ein das Schneckentriebsgehäuse 20' umfassendes  Lagergehäuse 27 nimmt die Frässpindel 28 auf. An  deren unterem freien Ende ist der Fräser 14 fliegend  und verdrehfest gelagert. Das     Frässpindel-Lagerge-          häuse    27 ist in einer sich in Richtung der Frässpindel  erstreckenden Geradeführung 30 (Fig. 3) beweglich.  Diese ermöglicht ein gegenseitiges Verstellen der Teile  20' und 27 in Richtung der Frässpindelachse. Zu die  sem Zweck ist eine mit flacher Gewindesteigung ver  sehene     Stellspindel    29 in dem Lagergehäuse 27 dreh  bar und     unverschieblich    gelagert und greift in eine  nicht dargestellte, am     Fräskopf    4 feste Mutter ein.

    Durch Drehen der Spindel 29 lässt sich das Lagerge  häuse 27 zusammen mit der     Frässpindel    28 in der  Führung 30 verschieben. Die     Frässpindel    28 ist zwi  schen ihren beiden Lagern 31 und 32 durch eine Keil  verzahnung 33 mit dem Schneckenrad 20 drehfest  verbunden und gegenüber diesem axial verschiebbar.  Beim Einstellen des Lagergehäuses 27 verschiebt sich      die Spindel 28 in der     keilverzahnten    Nabe des       Schneckenrades    20. Das Lagergehäuse 27 kann durch  vier Schrauben 34 auf dem Fräskopf 4 festgespannt  werden.  



  Ein Visierdorn 35 ist mit einem konischen Schaft  36 längs der Drehachse 4a zentriert. Der Werkstück  tisch 1 ist so angeordnet, dass die Achse 4a die Dreh  achse des Tisches 1 schneidet. Desgleichen schneiden  sich die Drehachse 4a und die Längsachse der     Fräs-          spindel    28.  



  In einer bevorzugten Ausführungsform wird statt  des Dornes 35 ein Diopter 37 (Fig. 4, 5 und 7) ver  wendet. Dieser besitzt den gleichen konischen Schaft  38 wie der Visierdorn 35. Im Strahlengang ist ein Fa  denkreuz 39, 40 (Fig. 7) mit einer Skala auf der waage  rechten Achse angebracht. Das Diopter wird mit  Hilfe einer Libelle 41 so eingerichtet, dass die Achse  39 waagerecht liegt.  



  Der bevorzugte Schwenkungswinkel y der     Fräs-          spindel    beträgt etwa 45 . Zum Schneiden einer ge  raden Stirn- bzw. Innenverzahnung ist der Schrägungs  winkel (3F des Fräser gleich dem Winkel y. Beim  Fräsen eines     schrägverzahnten    Aussenrades     mit     gleichsinniger Schrägung wie der Fräser beträgt der  Schrägungswinkel des Fräsers PF - y - ssws. Die  gleiche Beziehung besteht beim Fräsen eines schräg  verzahnten Innenrades mit entgegengesetzter Schrä  gung von Werkstück und Werkzeug.  



  Fig. 6 zeigt einen Scheibenfräser 14 in grösserem  Massstab. Der im Diopter sichtbare Zahn hat die  Stirnfläche 43. Die strichpunktierte Mittellinie des  Zahnes ist um den Winkel y gegen die Fräserachse  geneigt. Winkel     y    ist zugleich auch der Neigungs  winkel der Frässpindel gegen die lotrechte Werkstück  achse. Die Kopfschneidkante 42 steht senkrecht zur  Mittelachse des Werkstückzahnes.  



  Nach dem Einsetzen eines Fräsers 14 in die     Fräs-          spindel    28 werden die Schrauben 34 gelöst und das  Lagergehäuse 27 auf dem Fräskopf so weit verscho  ben bzw. die Frässpindel so weit gedreht, bis die  Zahnkopffläche 43 eines Fräserzahnes im Blickfeld  des Diopters erscheint. Der Zahn möge zunächst die  in Fig. 7 strichpunktiert gezeichnet exzentrische Lage  zur Mitte des Fadenkreuzes 39, 40 einnehmen. Durch  Drehen und Verschieben der Frässpindel kann der  Zahn auf Mitte gebracht werden, wobei die Mitte der  Kopfschneidkante 42 genau im Koordinatenmittel  punkt steht.  



  Dadurch, dass der Antrieb der Frässpindel, ins  besondere auch der Schneckentrieb 18, 20 spielfrei  sind, ist nunmehr der genau radiale Eingriff der Frä  serzähne gesichert. Nach Festziehen der Schrauben  34 wird die Maschine in Gang gesetzt. Fräser und  Werkstücktisch drehen sich im eingestellten Über  setzungsverhältnis zueinander und der Werkstücktisch  wird nach oben vorgeschoben.  



  In Fig. 8 und 9 ist eine Wälzfräsmaschine darge  stellt, die zum Herstellen von     Innen-    und Aussen  verzahnungen geeignet ist.     In    der Zeichnung ist die    Maschine in der Einstellung für das Fräsen einer  Aussenverzahnung dargestellt.  



  Das Werkzeug 14 liegt aussen an dem zu bear  beitenden Zahnkranz 2 an. Zur Unterstützung des  Endes 51 der Frässpindel 28 wird ein Lagerbock 50       benutzt.    Für die Führung und seitliche Befestigung  des Lagerbocks dient die Führungsleiste 30 an der  Fräskopfplatte 4. Der Lagerbock 50 nimmt den Zap  fen 51 der Frässpindel auf und wird durch Schrauben  52 am Gehäuse 27 festgeschraubt. Die Schrauben  sind in Nuten 53 des Frässpindelgehäuses verankert.  Der Lagerbock gewährleistet eine starre Lagerung  und genügende Steifigkeit der Frässpindel.  



  Innenverzahnungen können auf der gleichen Ma  schine hergestellt werden. Der Lagerbock ist zu die  sem Zweck abnehmbar. Da die Bearbeitung von  Innenverzahnungen durch die dem Fräskopf zuge  wandten Zähne des Fräsers vorgenommen wird, so  wirkt der Schneiddruck gegenüber der Bearbeitung  von Aussenzähnen in kleinerer Entfernung vom     Fräs-          kopf.    Die Beanspruchung der Frässpindel und des  Frässpindellagergehäuses ist also geringer und eine  fliegende Lagerung des Fräsers ausreichend.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Fräsen von Verzahnungen auf einer Zahnräderwälzfräsmaschine mit sich kreuzen den Achsen von Werkstück und Frässpindel, einem um eine waagerechte Drehachse schwenkbaren Fräs- kopf zur Aufnahme der Frässpindel und zur Ein stellung des Kreuzungswinkels, zwei zueinander senk recht beweglichen Schlitten für den Vorschub in Rich tung der Werkstücklängsachse und zur Einstellung des Abstandes zwischen Werkstück- und Frässpindel- achse und mit einem auf dem Fräskopf senkrecht zur Fräskopfschwenkachse verschieblich gelagerten Fräs- spindelgehäuse,

   wobei die Frässpindelachse die Fräs- kopfschwenkachse schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Form eines Schneidrades aufweisender Fräser (14) mit einer längs der zu schneidenden Zahn lücke gerichteten Bewegungskomponente verwendet wird, der durch Drehen der Frässpindel (28) und/oder Verschieben des Frässpindelgehäuses (27) auf dem Fräskopf (4) so ausgerichtet wird, dass die Mitte der Kopfschneidkante (42) durch die Verlängerung der Fräskopfschwenkachse (4a) hindurchgeht. 11. Zahnräderwälzfräsmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Frässpindel-Lagergehäuse mit einer von Hand betätigbaren Einrichtung (29) zur Feineinstellung des Frässpindellagergehäuses auf dem Fräskopf versehen ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Schrauben (34) zum Festspannen des Frässpindel-Lagergehäuses (27) am Fräskopf (4) vorhanden sind. 2. Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch 11 und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass zwischen dem Werkzeug und dem Fräskopf eine in der Flucht der Fräskopfschwenkachse (4a) zentrierte punktförmige Visiervorrichtung (35) vor handen ist. 3. Zahnräderwälzfräsmaschine nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Visier vorrichtung als Winkeldiopter (37) mit Fadenkreuz (39, 40), waagerechter Längenskala und Libelle (41) ausgebildet ist. 4.

   Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II und Unteransprüchen 1-3, mit einem das Werkzeug antreibenden, im Fräskopf untergebrachten, kombinierten Stirnrad- und Schneckengetriebe, da durch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (4) um eines der Stirnräder (15) schwenkbar ist und dass die Fräs- spindel (28) durch eine Keilverzahnung mit dem Schneckenrad (20) drehfest und längsverschieblich verbunden und in einem Gehäuse (27) gelagert ist, welches das Schneckentriebgehäuse (20') des Fräs- kopfes umgibt und gegenüber diesem in Richtung der Frässpindelachse verschieblich ist. 5.

   Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II und Unteransprüchen 1-3, dadurch gekenn zeichnet, dass zwei auf das Schneckenrad (20) wir kende Schnecken vorhanden sind, und dass minde stens eine der Schnecken in einer durch Schrauben (25' 26) einstellbaren Lagerhülse (24) gelagert ist, der art, dass durch Einstellen der Schnecken ein spiel freier Eingriff am Schneckenrad erzielbar ist. 6. Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II und Unteransprüchen 1-5, beispielsweise zur Herstellung von Innenzahnkränzen, dadurch gekenn zeichnet, dass die Frässpindel (28) in dem Frässpindel- Lagergehäuse (27) fliegend gelagert ist. 7.

   Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II und Unteransprüchen 1-5, dadurch gekenn zeichnet, dass ein am Fräskopf (4) in Richtung der Frässpindel (28) einstellbar befestigter Lagerbock (50) zum Stützen des aus dem Werkzeug (14) herausra genden Endes (51) der Frässpindel vorgesehen ist. B. Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II und Unteransprüchen 1-7, dadurch ge kennzeichnet, dass der Lagerbock (50) ahnehmbar ist. 9. Zahnräderwälzfräsmaschine nach Patentan spruch II und Unteransprüchen 1-8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Frässpindellagergehäuse (27) und der Lagerbock (50) in einer gemeinsamen Führung (30) des Fräskopfes (4, 5, 6) verstellbar sind.