CH658418A5 - Machine for generating the teeth of spiral bevel gears with or without axial offset - Google Patents

Description

  
 

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

 



   PATENTANSPRUCH
Maschine zum Verzahnen von Spiralkegelrädern mit oder ohne Achsversetzung, die nach einem Messerkopfverfahren arbeitet und im wesentlichen aus einem Maschinenbett, einem Reitstock mit Werkstückspindel und einem Maschinenständer mit Wälzscheibe und darauf verschieblichem Messerkopfträger besteht, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Messerkopfträger zwei unterschiedliche Messerköpfe gelagert sind, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mit der programmgesteuert der eine oder der andere Messerkopf in eine jeweils vorgebbare Arbeitsposition auf der Wälzscheibe gebracht wird, und dass eine Einrichtung vorhanden ist, mit der ein Messerkopf relativ zum anderen Messerkopf auf seiner Achse verdreht werden kann.



   Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Verzahnen von Spiralkegelrädern mit oder ohne Achsversetzung, die nach einem Messerkopfverfahren arbeitet und im wesentlichen aus einem Maschinenbett, einem Reitstock mit Werkstückspindel und einem Maschinenständer mit Wälzscheibe und darauf verschieblichem Messerkopfträger besteht.



   Mit den gebräuchlichen Maschinen dieser Art können Spiralkegelradpaare erzeugt werden, bei denen die Zahnflanken, die miteinander in Eingriff stehen, eine Längsballigkeit aufweisen. Dabei hat in der   Eingriffsebene    immer die konkave Flanke des einen Kegelrades eine geringere Längskrümmung als die konvexe Flanke des Gegenrades. Diese Bedingung lässt sich nur verwirklichen, wenn auch mindestens an einem der beiden Kegelräder dieser Krümmungsunterschied an den Rechts- und Linksflanken erzeugt wird. Die folgende Beschreibung bezieht sich daher nur noch auf diesen Fall.



   Es sind verschiedene Verfahren bekannt, nach denen sich dies erreichen lässt, und entsprechend unterschiedlich sind die zugehörigen Maschinen.



   Bei der konstruktiv einfachsten Lösung, die aber im Betrieb den grössten Zeitaufwand benötigt, wird zunächst die eine Flanke ausgewälzt, und dann wird in einem zweiten Arbeitsgang mit einem entsprechend neu eingestellten oder ganz ausgewechselten Messerkopf die andere Flanke ausgewälzt. Bei einer Serienfertigung kann dieser Wechsel nicht bei jedem Werkstück erfolgen, sondern es werden erst alle Räder einer Losgrösse mit einem Messerkopf und dann auf der gleichen oder einer anderen Maschine mit dem anderen Messerkopf verzahnt. In jedem Fall muss jedes Werkstück zweimal aufgespannt werden.



   In der DE-AS 1 295 323 wird eine Maschine beschrieben, bei der ein Messerkopf verwendet wird, dessen Teilpunktebene gegenüber der Planradebene des zu erzeugenden Kegelrades geneigt ist. Über die Zahnbreite betrachtet schneidet der so geneigte Messerkopf innen und aussen eine tiefere und aufgrund des trapezförmigen Messers auch eine breitere Zahnlücke als in der Mitte, wodurch in einem Arbeitsgang der Krümmungsunterschied entsteht.



   Der Nachteil ist hier darin zu sehen, dass aufgrund der gegensinnigen Messerkopfneigungen bei Rad und Ritzel geometrisch nicht ganz korrekte Eingriffsverhältnisse vorliegen, die durch aufwendige Gegenmassnahmen ausgeglichen werden müssen.



   Mit der DE-PS 915 642 ist eine Maschine bekannt geworden, die mit einem Messerkopf arbeitet, der aus zwei sternförmigen Teilen besteht. Auf dem einen Teil befinden sich die Messer zum Schneiden der konkaven Flanken des zu fertigenden Kegelrades, auf dem anderen Teil die Messer zum Schneiden der konvexen Flanken. Bei Drehung des Messerkopfes bewegen sich die Messer auf exzentrischen Kreisen, die leicht unterschiedliche Radien haben, wodurch der geforderte Krümmungsunterschied erzeugt wird.



   Der Nachteil bei dieser Maschine besteht darin, dass auf den ineinandergreifenden Messerkopfhälften nicht so viele Messer untergebracht werden können wie auf einem einteiligen Messerkopf und somit auch nicht die gleiche Zerspanleistung erreicht werden kann.



   Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Bauart so auszugestalten, dass sich in einer Werkstückaufspannung Spiralkegelräder mit unterschiedlich stark gekrümmten Rechts- und   Linksflanken    verzahnen lassen, ohne die aufgezeigten Nachteile herkömmlicher Maschinen in Kauf nehmen zu müssen.



   Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Massnahmen gelöst. Ihre Wirkung besteht darin, während einer Werkstückaufspannung zwei einteilige Messerköpfe nacheinander zum Einsatz bringen zu können, wobei der Wechsel der Messerköpfe programmgesteuert in kurzer Zeit erfolgt und trotzdem die von der Kegelrad-Verzahnungsgeometrie geforderten genauen Messerkopfpositionen auf der Wälzscheibe relativ zueinander und zum Werkstück eingehalten werden.



   Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
Fig. 1 schaubildliche Darstellung einer Kegelrad Verzahnmaschine
Fig. 2 schematische Frontansicht der Wälzscheibe einer herkömmlichen Maschine sowie das zu verwirklichende Planrad
Fig. 3 schematische Frontansicht der Wälzscheibe gemäss der Neuerung
Fig. 4 Schnitt nach der Linie 44
Gemäss Fig. 1 besteht eine Maschine zum Verzahnen von Spiralkegelrädern nach einem Messerkopfverfahren aus dem Maschinenbett 1, auf dem der Reitstock 2 mit der Werkstückspindel 3 in den erforderlichen Kegelwinkel des Kegelrades 4 eingeschwenkt und dann festgespannt werden kann. Beim Verzahnen eines achsversetzten Kegelrades wird der Reitstock zusätzlich in der Höhe verstellt. Auf dem Maschinenbett 1 befindet sich ausser dem Reitstock noch der Maschinenständer 5 mit der Wälzscheibe 6, die um die Achse 7 drehbar ist.

  Auf der Wälzscheibe lässt sich der Messerkopfträger 8 mit dem Messerkopf 9 so einstellen, dass die Messerkopfachse 10 von der Achse 7 der Wälzscheibe einen vorgegebenen Abstand einnimmt. Der Messerkopf und die Werkstückspindel werden von einem nicht weiter dargestellten Motor über einen Getriebestrang angetrieben, wobei der Maschinenständer die Tauchbewegung und die Wälzscheibe die Wälzbewegung ausführt.



   Fig. 2 zeigt, dass beim Messerkopfverfahren die rotierenden Messer, die durch den Kreis 11 angedeutet sind, eine konkave Flanke, und die durch den etwas kleineren Kreis 12 angedeutet sind, eine konvexe Flanke des fiktiven Planrades 13 verkörpern. Dieses Planrad bildet nach dem Stand der Technik die Grundlage des zu erzeugenden Spiralkegelrades.

 

   An einer herkömmlichen Maschine wird dazu der Messerkopfträger 8 in den Führungen 14 anhand einer Skala 15 verschoben und mit Schrauben 16 festgeklemmt. Die Messerkopfachse 10 verläuft dann im Abstand A parallel zur Achse 7 der Wälzscheibe. Mit dieser Einstellung werden die konkaven Flanken des Werkrades ausgewälzt, indem die Wälzscheibe 6 durch Drehung um ihre Achse 7 den rotierenden Messerkopf 9 durch den Bereich 17 hindurchschwenkt, in welchem der Eingriff mit dem sich ebenfalls drehenden Werkrad erfolgt. Die Drehungen der Wälzscheibe und des  



  Werkrades sind über den Getriebestrang so aufeinander abgestimmt, dass die Wälzbedingung erfüllt ist.



   Vor dem Auswälzen der konvexen Flanken des Werkrades sind drei manuelle Änderungen der Maschinen-Einstellung erforderlich. Die Messer müssen im Messerkopf 9 auf den kleineren Radius 12 gesetzt werden; der Messerkopfträger 8 muss auf der Wälzscheibe 6 so eingestellt werden, dass sich die Messerkopfachse 10 im Abstand A* von der Achse 7 befindet, und schliesslich muss die Messerkopfachse 10 durch Drehung der Wälzscheibe 6 in die Position 10* gebracht werden, ohne dass sich dabei das Werkrad dreht. Für die letzte Einstellung muss vorübergehend der Getriebestrang geöffnet werden. Danach kann der zweite Wälzarbeitsgang beginnen.



   In Fig. 3 ist ein Messerkopfträger gemäss der Neuerung dargestellt. Eine Scheibe 18 ist drehbar um die Achse 19 und festklemmbar auf der Wälzscheibe 6 angeordnet. Auf dieser Scheibe 18 sind achsparallel zur Achse 19 zwei Messerköpfe 20 und 21 gelagert, deren Durchmesser leicht unterschiedlich sind. Die Abstände der Messerkopfachsen 22 und 23 von der Achse 19 sind gleich und vorzugsweise genau so gross wie der Abstand der Wälzscheibenachse 7 von der Achse 19. Mit dieser Anordnung ist es möglich, durch Verdrehen der Scheibe 18 eine betrachtete Messerkopfachse   aufjeden    gewünschten Abstand von der Achse 7 einzustellen, der zwischen 0 und dem doppelten Betrag des Achsabstandes 7, 19 liegt.



   Fig. 3 zeigt die Scheibe 18 in einer Position, in der der Nocken 24, der an der Scheibe 18 befestigt ist, am Anschlag 25 anliegt. Mit Hilfe der Skala 26 ist der Anschlag auf der Wälzscheibe 6 so eingestellt, dass die Achse 22 des grösseren Messerkopfes 20 den geforderten Abstand A von der Achse 7 hat. Wie schon zu Fig. 2 erläutert, werden in dieser Einstellung die konkaven Flanken des Kegelrades ausgewälzt. Dabei ist wichtig, dass bei dieser neuartigen Anordnung von zwei Messerköpfen auf der Wälzscheibe sich der jeweils nichtschneidende Messerkopf in einer Position befindet, die den normalen Bewegungsablauf an keiner Stelle behindert.



   Ist der erste Wälzvorgang beendet, wird von der Programmsteuerung der Verzahnmaschine aus die Klemmeinrichtung 27 gelöst, die in Fig. 4 zu sehen ist. Ein nicht weiter dargestellter Motor dreht dann über das Zahnrad 28 die Scheibe 18 mit dem Nocken 29 gegen den Anschlag 30. Bei diesem Umschaltvorgang ist der etwas kleinere Messerkopf 21 mit seiner Achse 23 in die Position 23* gekommen, die den vorgeschriebenen Abstand A* von der Achse 7 hat, und die Scheibe 18 wird wieder festgeklemmt. Durch eine anschliessende kleine Drehung der Wälzscheibe 6 erreicht die Messerkopfachse 23 schliesslich die geforderte Endposition 10*.



   Ein besonderer Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass in der Umschalteinrichtung für die Messerköpfe auch die Einstellbarkeit ihres Achsabstandes von der Achse 7 integriert ist.

 

   In Fig. 4 ist der Schnitt durch die Scheibe 18 entlang der Linie 4-4 dargestellt, aus dem zu entnehmen ist, dass die Messerköpfe 20 und 21 über die zentrale Welle 31 und die Zahnräder   32, 33,    34 gleichzeitig angetrieben werden. Dadurch ist bei geschlossenem Getriebestrang gewährleistet, dass die Messerköpfe mit den Messern 35 immer eine vorausbestimmbare Drehposition relativ zum Werkrad einnehmen. Damit insbesondere die Messer des Messerkopfes 21 nach dem Umschaltvorgang genau in die vom Messerkopf 20 vorgearbeiteten Zahnlücken des Werkrades treffen, ist der Messerkopf 21 auf einem Flansch 36 drehbar befestigt, auf dem die erforderliche Drehposition anhand einer Skala 37 eingestellt und der Messerkopf dann festgeklemmt wird. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Maschine zum Verzahnen von Spiralkegelrädern mit oder ohne Achsversetzung, die nach einem Messerkopfverfahren arbeitet und im wesentlichen aus einem Maschinenbett, einem Reitstock mit Werkstückspindel und einem Maschinenständer mit Wälzscheibe und darauf verschieblichem Messerkopfträger besteht, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Messerkopfträger zwei unterschiedliche Messerköpfe gelagert sind, dass eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mit der programmgesteuert der eine oder der andere Messerkopf in eine jeweils vorgebbare Arbeitsposition auf der Wälzscheibe gebracht wird, und dass eine Einrichtung vorhanden ist, mit der ein Messerkopf relativ zum anderen Messerkopf auf seiner Achse verdreht werden kann.

   Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Verzahnen von Spiralkegelrädern mit oder ohne Achsversetzung, die nach einem Messerkopfverfahren arbeitet und im wesentlichen aus einem Maschinenbett, einem Reitstock mit Werkstückspindel und einem Maschinenständer mit Wälzscheibe und darauf verschieblichem Messerkopfträger besteht.

   Mit den gebräuchlichen Maschinen dieser Art können Spiralkegelradpaare erzeugt werden, bei denen die Zahnflanken, die miteinander in Eingriff stehen, eine Längsballigkeit aufweisen. Dabei hat in der Eingriffsebene immer die konkave Flanke des einen Kegelrades eine geringere Längskrümmung als die konvexe Flanke des Gegenrades. Diese Bedingung lässt sich nur verwirklichen, wenn auch mindestens an einem der beiden Kegelräder dieser Krümmungsunterschied an den Rechts- und Linksflanken erzeugt wird. Die folgende Beschreibung bezieht sich daher nur noch auf diesen Fall.

   Es sind verschiedene Verfahren bekannt, nach denen sich dies erreichen lässt, und entsprechend unterschiedlich sind die zugehörigen Maschinen.

   Bei der konstruktiv einfachsten Lösung, die aber im Betrieb den grössten Zeitaufwand benötigt, wird zunächst die eine Flanke ausgewälzt, und dann wird in einem zweiten Arbeitsgang mit einem entsprechend neu eingestellten oder ganz ausgewechselten Messerkopf die andere Flanke ausgewälzt. Bei einer Serienfertigung kann dieser Wechsel nicht bei jedem Werkstück erfolgen, sondern es werden erst alle Räder einer Losgrösse mit einem Messerkopf und dann auf der gleichen oder einer anderen Maschine mit dem anderen Messerkopf verzahnt. In jedem Fall muss jedes Werkstück zweimal aufgespannt werden.

   In der DE-AS 1 295 323 wird eine Maschine beschrieben, bei der ein Messerkopf verwendet wird, dessen Teilpunktebene gegenüber der Planradebene des zu erzeugenden Kegelrades geneigt ist. Über die Zahnbreite betrachtet schneidet der so geneigte Messerkopf innen und aussen eine tiefere und aufgrund des trapezförmigen Messers auch eine breitere Zahnlücke als in der Mitte, wodurch in einem Arbeitsgang der Krümmungsunterschied entsteht.

   Der Nachteil ist hier darin zu sehen, dass aufgrund der gegensinnigen Messerkopfneigungen bei Rad und Ritzel geometrisch nicht ganz korrekte Eingriffsverhältnisse vorliegen, die durch aufwendige Gegenmassnahmen ausgeglichen werden müssen.

   Mit der DE-PS 915 642 ist eine Maschine bekannt geworden, die mit einem Messerkopf arbeitet, der aus zwei sternförmigen Teilen besteht. Auf dem einen Teil befinden sich die Messer zum Schneiden der konkaven Flanken des zu fertigenden Kegelrades, auf dem anderen Teil die Messer zum Schneiden der konvexen Flanken. Bei Drehung des Messerkopfes bewegen sich die Messer auf exzentrischen Kreisen, die leicht unterschiedliche Radien haben, wodurch der geforderte Krümmungsunterschied erzeugt wird.

   Der Nachteil bei dieser Maschine besteht darin, dass auf den ineinandergreifenden Messerkopfhälften nicht so viele Messer untergebracht werden können wie auf einem einteiligen Messerkopf und somit auch nicht die gleiche Zerspanleistung erreicht werden kann.

   Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Bauart so auszugestalten, dass sich in einer Werkstückaufspannung Spiralkegelräder mit unterschiedlich stark gekrümmten Rechts- und Linksflanken verzahnen lassen, ohne die aufgezeigten Nachteile herkömmlicher Maschinen in Kauf nehmen zu müssen.

   Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Massnahmen gelöst. Ihre Wirkung besteht darin, während einer Werkstückaufspannung zwei einteilige Messerköpfe nacheinander zum Einsatz bringen zu können, wobei der Wechsel der Messerköpfe programmgesteuert in kurzer Zeit erfolgt und trotzdem die von der Kegelrad-Verzahnungsgeometrie geforderten genauen Messerkopfpositionen auf der Wälzscheibe relativ zueinander und zum Werkstück eingehalten werden.

   Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden: Fig. 1 schaubildliche Darstellung einer Kegelrad Verzahnmaschine Fig. 2 schematische Frontansicht der Wälzscheibe einer herkömmlichen Maschine sowie das zu verwirklichende Planrad Fig. 3 schematische Frontansicht der Wälzscheibe gemäss der Neuerung Fig. 4 Schnitt nach der Linie 44 Gemäss Fig. 1 besteht eine Maschine zum Verzahnen von Spiralkegelrädern nach einem Messerkopfverfahren aus dem Maschinenbett 1, auf dem der Reitstock 2 mit der Werkstückspindel 3 in den erforderlichen Kegelwinkel des Kegelrades 4 eingeschwenkt und dann festgespannt werden kann. Beim Verzahnen eines achsversetzten Kegelrades wird der Reitstock zusätzlich in der Höhe verstellt. Auf dem Maschinenbett 1 befindet sich ausser dem Reitstock noch der Maschinenständer 5 mit der Wälzscheibe 6, die um die Achse 7 drehbar ist.

   Auf der Wälzscheibe lässt sich der Messerkopfträger 8 mit dem Messerkopf 9 so einstellen, dass die Messerkopfachse 10 von der Achse 7 der Wälzscheibe einen vorgegebenen Abstand einnimmt. Der Messerkopf und die Werkstückspindel werden von einem nicht weiter dargestellten Motor über einen Getriebestrang angetrieben, wobei der Maschinenständer die Tauchbewegung und die Wälzscheibe die Wälzbewegung ausführt.

   Fig. 2 zeigt, dass beim Messerkopfverfahren die rotierenden Messer, die durch den Kreis 11 angedeutet sind, eine konkave Flanke, und die durch den etwas kleineren Kreis 12 angedeutet sind, eine konvexe Flanke des fiktiven Planrades 13 verkörpern. Dieses Planrad bildet nach dem Stand der Technik die Grundlage des zu erzeugenden Spiralkegelrades.

   An einer herkömmlichen Maschine wird dazu der Messerkopfträger 8 in den Führungen 14 anhand einer Skala 15 verschoben und mit Schrauben 16 festgeklemmt. Die Messerkopfachse 10 verläuft dann im Abstand A parallel zur Achse 7 der Wälzscheibe. Mit dieser Einstellung werden die konkaven Flanken des Werkrades ausgewälzt, indem die Wälzscheibe 6 durch Drehung um ihre Achse 7 den rotierenden Messerkopf 9 durch den Bereich 17 hindurchschwenkt, in welchem der Eingriff mit dem sich ebenfalls drehenden Werkrad erfolgt. Die Drehungen der Wälzscheibe und des **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.