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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.
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PATENT CLAIM
Machine for toothing spiral bevel gears with or without axis offset, which works according to a cutter head method and essentially consists of a machine bed, a tailstock with workpiece spindle and a machine stand with a washer and a movable cutter head carrier, characterized in that two different cutter heads are mounted on the cutter head carrier, that a switchover device is provided with which one or the other cutter head is brought under program control into a respectively predeterminable working position on the rolling disk, and that a device is available with which a cutter head can be rotated on its axis relative to the other cutter head.
The invention relates to a machine for interlocking spiral bevel gears with or without axis displacement, which works according to a cutter head method and consists essentially of a machine bed, a tailstock with workpiece spindle and a machine stand with a washer and cutter head carrier which can be moved thereon.
With the usual machines of this type, spiral bevel gear pairs can be produced in which the tooth flanks which are in engagement with one another have a longitudinal crowning. The concave flank of one bevel gear always has a smaller longitudinal curvature than the convex flank of the counter gear in the plane of engagement. This condition can only be met if this curvature difference is generated on the right and left flanks of at least one of the two bevel gears. The following description therefore only refers to this case.
Various methods are known by which this can be achieved, and the associated machines are correspondingly different.
In the simplest solution in terms of design, but which takes the most time in operation, one flank is rolled out first, and then the other flank is rolled out in a second operation with a correspondingly newly adjusted or completely replaced cutter head. In the case of series production, this change cannot be made for every workpiece, but rather all wheels of a batch size are first toothed with one cutter head and then with the other cutter head on the same or a different machine. In any case, each workpiece has to be clamped twice.
DE-AS 1 295 323 describes a machine in which a cutter head is used, the partial point plane of which is inclined with respect to the plane wheel plane of the bevel gear to be produced. When viewed across the tooth width, the inclined cutter head cuts a deeper tooth gap on the inside and outside and, due to the trapezoidal knife, a wider tooth gap than in the middle, which creates the difference in curvature in one operation.
The disadvantage here can be seen in the fact that due to the opposing knife head inclinations for the wheel and pinion there are geometrically not entirely correct engagement conditions which have to be compensated for by complex countermeasures.
With DE-PS 915 642 a machine has become known that works with a cutter head that consists of two star-shaped parts. The knives for cutting the concave flanks of the bevel gear to be manufactured are located on one part, and the knives for cutting the convex flanks on the other part. When the knife head is rotated, the knives move on eccentric circles that have slightly different radii, which creates the required difference in curvature.
The disadvantage of this machine is that it is not possible to accommodate as many knives on the interlocking cutter head halves as on a one-piece cutter head and therefore the same cutting performance cannot be achieved.
The invention is therefore based on the object of designing a machine of the type specified in the preamble of the claim so that spiral bevel gears with differently curved right and left flanks can be interlocked in a workpiece clamping without having to accept the disadvantages of conventional machines.
This object is achieved by the measures specified in the characterizing part of the patent claim. Their effect is to be able to use two one-piece cutter heads in succession during workpiece clamping, whereby the cutter heads can be changed in a short time under program control, and the exact cutter head positions on the roller washer relative to each other and to the workpiece, as required by the bevel gear tooth geometry, are maintained.
The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment:
Fig. 1 shows a perspective view of a bevel gear cutting machine
Fig. 2 shows a schematic front view of the roller washer of a conventional machine and the face wheel to be realized
Fig. 3 shows a schematic front view of the roller according to the innovation
4 section along line 44
1 there is a machine for interlocking spiral bevel gears according to a cutter head method from the machine bed 1, on which the tailstock 2 with the workpiece spindle 3 can be swiveled into the required cone angle of the bevel gear 4 and then clamped. When interlocking an axially offset bevel gear, the tailstock is also adjusted in height. On the machine bed 1 there is, in addition to the tailstock, the machine stand 5 with the washer 6, which can be rotated about the axis 7.
The cutter head carrier 8 with the cutter head 9 can be set on the roller washer such that the cutter head axis 10 is at a predetermined distance from the axis 7 of the roller washer. The cutter head and the workpiece spindle are driven by a motor (not shown further) via a gear train, the machine stand performing the plunging movement and the rolling disk performing the rolling movement.
2 shows that in the knife head method, the rotating knives, which are indicated by the circle 11, embody a concave flank and which are indicated by the somewhat smaller circle 12, embody a convex flank of the fictitious face wheel 13. According to the prior art, this face gear forms the basis of the spiral bevel gear to be produced.
On a conventional machine, the cutter head carrier 8 is shifted in the guides 14 using a scale 15 and clamped with screws 16. The cutter head axis 10 then runs at a distance A parallel to the axis 7 of the washer. With this setting, the concave flanks of the work wheel are rolled out in that the roller disk 6, by rotating about its axis 7, pivots the rotating cutter head 9 through the region 17 in which the engagement with the likewise rotating work wheel takes place. The rotations of the washer and the
The work wheels are matched to one another via the gear train so that the rolling condition is fulfilled.
Before rolling out the convex flanks of the work wheel, three manual changes to the machine setting are required. The knives must be set to the smaller radius 12 in the knife head 9; the cutter head carrier 8 must be set on the roller disk 6 so that the cutter head axis 10 is at a distance A * from the axis 7, and finally the cutter head axis 10 must be brought into the position 10 * by rotating the roller disk 6 without doing so the factory wheel turns. For the last setting, the gear train must be opened temporarily. The second rolling operation can then begin.
3 shows a cutter head support according to the innovation. A disc 18 is rotatable about the axis 19 and clamped on the roller 6. On this disc 18, two cutter heads 20 and 21 are mounted axially parallel to the axis 19, the diameters of which are slightly different. The distances between the cutter head axes 22 and 23 from the axis 19 are the same and preferably exactly as large as the distance between the roller disk axis 7 and the axis 19. With this arrangement, it is possible to rotate a viewed cutter head axis to any desired distance from the axis by rotating the disk 18 7 to be set, which is between 0 and twice the amount of the center distance 7, 19.
Fig. 3 shows the disc 18 in a position in which the cam 24, which is attached to the disc 18, abuts the stop 25. With the help of the scale 26, the stop on the roller 6 is set so that the axis 22 of the larger cutter head 20 has the required distance A from the axis 7. As already explained for Fig. 2, the concave flanks of the bevel gear are rolled out in this setting. It is important that with this new arrangement of two cutter heads on the roller washer, the non-cutting cutter head is in a position that does not interfere with the normal motion sequence at any point.
When the first rolling process has ended, the program control of the gear cutting machine releases the clamping device 27, which can be seen in FIG. 4. A motor (not shown) then rotates the disc 18 with the cam 29 against the stop 30 via the gear wheel 28. In this switching operation, the somewhat smaller cutter head 21 with its axis 23 has come into position 23 *, which has the prescribed distance A * from has the axis 7, and the disc 18 is clamped again. By a subsequent small rotation of the roller disk 6, the cutter head axis 23 finally reaches the required end position 10 *.
A particular advantage of this solution can be seen in the fact that the adjustability of its center distance from axis 7 is also integrated in the switching device for the cutter heads.
4 shows the section through the disk 18 along the line 4-4, from which it can be seen that the cutter heads 20 and 21 are driven simultaneously via the central shaft 31 and the toothed wheels 32, 33, 34. This ensures when the gear train is closed that the cutter heads with the cutters 35 always assume a predeterminable rotational position relative to the work wheel. So that in particular the knives of the cutter head 21 precisely meet the tooth gaps of the work wheel prepared by the cutter head 20 after the switching process, the cutter head 21 is rotatably mounted on a flange 36 on which the required rotational position is set using a scale 37 and the cutter head is then clamped.