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Zahnrad-Wälzfräsmaschine Die Erfindung betrifft eine Zahnrad-Wälzfräsmaschine
und bildet einen Zusatz zur Patentanmeldung Sch 10098 1 b / 49 d.
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Die Erfindung gemäß Hauptpatentanmeldung besteht darin, daß der Fräskopf
einer Zahnrad-Wälzfräsmaschine gegen einen Schabewerkzeugträger bzw. Schabekopf
auswechselbar ist und daß der Rundtisch der Maschine mit der für das Schaben erforderlichen
Umfangsgeschwindigkeit antreibbar ist. Um den Fräskopf leicht und bequem gegen das
Schabewerkzeug b.zw. dessen Träger auswechseln zu können, wird gemäß Hauptpatentanmeldung
vorgeschlagen, das Schabewerkzeug mit seinem Träger auf den Schlitten des Fräswerkzeuges,
d. h. den Werkzeugschlitten, aufzusetzen. Das ist deswegen vorteilhaft, weil das
Oberteil des Werkzeugschlittens, d. h. der Fräskopf, einer Räderfräsmaschine stets
um eine Achse schwenkbar befestigt ist, die senkrecht zur Werkstückachse verläuft.
Insoweit sind also bereits die Mittel für die Schwenkeinstellbarkeit des Schabekopfes,
d. h. die Rundführungen, die Zentriermittel und die in Ringnuten anzuordnenden Befestigungsmittel,
vorhanden. Es kommt hinzu, daß bei den Räderfräsmaschinen auch stets diejenigen
Einrichtungen vorhanden sind, welche ein maschinelles Verstellen des Werkzeugschlittens
relativ zum Werkstück in dessen Achsenrichtung ermöglichen, in der Regel eine Führung
an dem Ständer, auf welcher der Werkzeugschlitten längs verschiebbar gleitet, und
eine Gewindespindel mit Mutter, deren Achse parallel zur Werkstückachse verläuft.
Es sind also bei einer Räderfräsmaschine in der Regel bereits alle jene Maschinenelemente
vorhanden, die notwendig sind, um einem Schabewe.rkzeug seine Arbeitsbewegungen
zu ermöglichen und es richtig zum Werkstück einzustellen.
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Die Gewindespindel für den Fräsvorschub und. die Führungsbahn des
Ständers für den Werkzeugschlitten gehören aber mit zu den wichtigsten, die Genauigkeit
der erzeugten Verzahnung am stärksten beeinflussenden Elementen einer Räderfräsmaschine.
Denn jede Differenz in der Steigung der Gewindespindel wirkt sich z. B. bei schräg
verzahnten Stirnrädern auf die Genauigkeit der Verzahnung aus. Jede einseitige,
örtlich begrenzte oder ungleichmäßige Abnutzung der Führungsbahn des Werkzeugschlittens
hat Werkstü.ckteilungs- und Längsrichtungsfehler zur Folge, die gleich groß oder
noch größer sind als die Fehler der Führungsbahn selbst, weil bei etwaigem Spiel
des Schlittens auf der Führung beim Fräsen Schwingungen entstehen,. die sich bei
entsprechender Resonanz noch verstärken.
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Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung
der der Hauptpatentanmeldung zugrundeliegenden Erfindung. Sie besteht darin, d@aß
das Schabewerkzeug außer durch den Fräsvorschub auch mittels eines vom Fräsvorschub
unabhängigen Schabevorschubgetriebes verschiebbar ist. Dabei kann das Schabevorschubgetriebe
durch einen Motor angetrieben werden, der von dem Antrieb für die Fräsvorschubbewegung
unabhängig ist. Der den Lagerbock des Schabewerkzeuges tragende und auf dem Werkzeugschlitten
verschiebbare Hilfsschlitten kann dann dieses Werkzeug über eine die Tiefenzustellung
bewirkende Keilführung aufnehmen. Zweckmäßig ist die Führung für den Hilfsschlitten
auf dem Schabekopf kürzer als die Führung des Werkzeugschlittens auf dem Ständer.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Es zeigt Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Räderfräsmaschine mit aufgespanntem
Werkstück, Fig.2 die Seitenansicht eines an Stelle des Fräskopfs auf dem Werkzeugschlitten
der Räderfräsmaschine angebrachten Schabekopfs in gegenüber Fig. 1 vergrößertem
Maßstab, Fig. 3 die Vorderansicht einer Räderfräsmaschine ohne Werkstück, Fig. 4
eine Einzelheit zu Fig. 3 in größerem Maßstabe, Fig. 5 die Vorderansicht eines auf
dem Werkzeugsch,litten an Stelle des Fräskopfs angebrachten Schabekopfs.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist auf dem Rundtisch 2 einer Räderfräsmaschine
das herzustellende Werkstück 1 aufgespannt. Der Rundtisch2 ist auf dem Untersatz2'
drehbar. Mit dem Untersatz 2' ist das Bett 4 der
Maschine verbunden,
und auf dem Bett ist der Ständer 3 gegenüber dem Werkstück 1 radial einstellbar.
Der Ständer 3 hat eine lotrechte Fräsvorschubführung 3`, auf welcher der Werkzeugschlitten
5 parallel zur Achse 1' des Werkstückes 1 verschiebbar geführt ist. Der Werkzeugschlitten
5 trägt einen lösbaren Fräskopf 5', in dem der Fräser 6 gelagert ist. Beim Heben
bzw. beim Senken des Werkzeugschlittens 5 führt der Fräskopf 5' zusammen mit dem
Werkzeugschlitten 5 die Fräsvorschubbewegung in Richtung der Achse 1' des Werkstückes
1 aus, so daß beim Fräsen nach und nach auf der gesamten Breite des Werkstückes
alle Zahnlücken herausgefräst werden und das Zahnrad entsteht.
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Der Fräskopf 5' ist am Werkzeugschlitten 5 um die waagerechte Achse
7 schwenkbar befestigt, damit beim Fräsen von Stirnrädern mit schneckenförmigen
Wälzfräsern der richtige Kreuzungswinkel zwischen der Fräserachse und der Radachse
einstellbar ist und auch Stirnräder mit schrägen Zähnen hergestellt werden können,
wozu der Fräskopf 5' je nach der herzustellenden Zahnschräge im Winkel einstellbar
sein muß.
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Der Fräsvorschub des Fräskopfes 5' auf der Fräsvorschubführungsbahn
3' wird mittels einer im Ständer 3 gelagerten Gewindespindel 15 und einer am Werkzeugschlitten
5 befestigten, nicht gezeichneten Gewindemutter bewirkt und von dem Hauptmotor 8
aus über verschiedene, im einzelnen nicht dargestellte und zum größten Teil im Getriebekasten
9 untergebrachte Schalt- bzw. Getriebeelemente abgeleitet.
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Zum Schaben der Werkstückzähne nach demFräsen bleibt das Werkstück
1 unverändert auf dem Werkstücktisch 2 festgespannt. Nur der Fräskopf 5' wird abgeschraubt,
und an seine Stelle kommt ein Schabekopf 16', der einen den Lagerbock 17 des Schabe-
; Werkzeugs 16 tragenden Hilfsschlitten 18 und seine Führung 19 umfaßt. Der Schabekopf
16' wird in einer Lage, bei der die Führung 19 parallel zur Werkzeugschlittenführung
3' verläuft,. am Werkzeugschlitten 5 angeschraubt (Fig. 2 und 5).
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Im Schabekopf 16' ist in der bei Zahnradschabemaschinen bekannten
Weise das zahnradähnliche und ohne besondere Antriebsmittel allein infolge des Zahneingriffs
beimDrehen des Werkstückes. mit in Drehung versetzte Schabewerkzeug 16 gelagert.
Der Lagerbock 17 ist auf einem Hilfsschlitten 18 um eine etwa durch die Mitte des
Schaberades in der Radebene gehende Achse 20 schwenkbar befestigt und radial gegenüber
dem Werkstück 1 durch Verschieben des Hilfsschlittens 18 auf einer schrägen Führungsbahn
21 zum Spananstellen verschiebbar. Die schräge Führungsbahn 21 befindet sich auf
der Oberseite eines Schlittens 22, der auf der Führung 19 verschiebbar ist.
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Die oberste und unterste Lage der Schwenkachse 20 des Lagerbockes
17 ist in Fig. 2 durch strichpunktierte Stellungen 20' und 20" angedeutet. Der Verstellweg
zwischen diesen beiden Endstellungen des Lagerockes 17 auf der Führung 19 ist mit
a bezeichnet und kleiner als der in Fig. 1 durch die strichpunktierten Grenzstellungen
5", 5 ' begrenzte Verstellweg b des Werkzeugschlittens 5 auf der Fräsvorschubführungsbahn
3'. Die Führung 19 ist auf dem Werkzeugschlitten 5 auf einer solchen Länge c unterstützt,
daß der Schabedruck, der etwa in der Schaberadmitte wirkt, auf den Lagerbock 17,
den Hilfsschlitten 18 und die Führung 19 keine Kippkräfte ausübt. Die Verschiebung
des Lagerbockes 17 mittels des Schlittens 22 auf der Führung 19 wird von einem kleinen
Motor 23 bewirkt, der zweckmäßig oben an der-Führung 19 befestigt ist und über nur
durch die Kegelräder 37, 38 angedeutete übersetzungsgetriebe sowie eine Gewindespindel
24 (Fig.5) den Lagerbock 17 unabhängig vom Fräsvorschub bewegt.
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Während der Tisch 2 beim Fräsen in bekannter Weise über ein Teilschneckengetriebe
25, 26 (Fig. 1) langsam und stetig bzw. schrittweise zum Weiterteilen gedreht wird,
wird die Schnecke 25 zum Schaben vollständig außer Eingriff mit dem Schneckenrad
26 gebracht. Beim Schaben wird der Tisch 2 von einem nur für den Tischantrieb vorgesehenen,
sehr kräftigen Motor 27 über das Zahnradgetriebe 33, 34, 35 mit einer solchen Geschwindigkeit
angetrieben, daß das zu schabende Werkstück 1 eine Umfangsgeschwindigkeit von etwa
100 m/min erhält. Die beim Wälzfräsen durch die Hüllschnitte entstehenden Kanten
im Zahn p.rofil werden dabei an allen Zahnflanken gleichmäßig beseitigt, weil das
Werkstück nach dem Fräsen nicht umgespannt wird und die Zahnflanken infolgedessen
noch mit der vom Fräsen herrührenden Genauigkeit zentrisch laufen. Auch die sonstigen
vom Fräsen herrührenden Fehler am Werkstück werden beim Schaben an allen Zahnflanken
sehr gleichmäßig vermindert; die Zahnflanken werden auf dem ganzen Umfang gleichmäßig
geglättet und verdichtet, und die Zahnoberflächen werden verschleißfester. Schließlich
läßt sich auch die Leistung der Maschine beim Fräsen erhöhen, weil der Fräsvorschub
erhöht werden kann. Denn bei Rädern, die nicht in den Zahnflanken durch Schaben
verbessert werden, bestimmt die Größe der vom Fräsvorschub herrührenden Oberflächenwellen
die zulässige Größe des Vorschubes. Durch das nachträgliche Schaben der Werkstücke
dagegen auf einer Räderfräsmaschine in ihrer gegenüber der Fräslage unveränderten
Aufspannung mit einer Einrichtung, die einen zusätzlichen und ungleichmäßigen Verschleiß
der Räderfräsmaschine vermeidet, vermindern sich bzw. verschwinden die Fräsvorschubwellen
auf der ganzen Radbreite, so daß der Fräsvorschub erhöht . werden kann. In diesem
Zusammenhang sei ergänzend erwähnt, daß der Schabeschlitten 22 vorteilhaft mit nachstellbaren
Führungsleisten versehen werden kann, um immer spielfrei auf der Führung 19 zu gleiten,
und die Tischführung zweckmäßig V-förmig ausgebildet wird, um die Rundlaufgenauigkeit
des Tisches durch sein rasches Drehen beim Schaben nicht zu vermindern.
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Durch die Ausbildung der Maschine nach der Erfindung wird außerdem
von der für ein einwandfreies Arbeiten beim Fräsen äußerst wichtigen Fräsvorschubgewindespindel
und von der Fräsvorschubführungsbahn jeglicher Verschleiß beim Schaben ferngehalten,
weil der Werkzeugschlitten sich beim Schaben nicht bewegt. Das bei ungleichmäßiger
Abnutzung der Fräsvorsohubführungsbahn entstehende Zittern des Werkzeugschlittens
und die beim Fräsen gefürchteten Resonanzschwingungen werden dadurch unmöglich.
Der Werkzeugschlitten wird außerdem auf der Führungsbahn festgeklemmt, so daß er
mit dem Ständer praktisch eine starre Einheit bildet. Weiterhin ist es durch das
Stillsetzen des Werkzeugschlittens beim Schaben nur nötig, die verhältnismäßig kleinen
und gewichtsmäßig leicht zu haltenden Elemente der Schabeeinrichtung in der Werkstückachsrichtung
zu verstellen. Es sind daher nur geringe Vorschubantriebskräfte erforderlich. Der
Vorschubmotor für die Schabeeinrichtung ist deshalb viel kleiner, leichter und dadurch
auch wirtschaftlicher als der schwere und hohen Stromverbrauch verursachende Motor
für den Frässchlittenvorschub. Die Erfindung gestattet
es, den Ständer
der Räderfräsmaschinen, den Werkzeugschlitten und sämtliche Vorschub- und Antriebselemente
für diesen unverändert zu lassen. Dadurch werden die hohen Kosten für die großen
und schweren Bauteile, die bei einer doppelten Maschine oder bei Änderung einer
einfachen Maschine auf doppelten Antrieb des Frässchlittens neu angefertigt werden
müßten, erspart. Die Führung der Schabeeinrichtung gemäß Erfindung läßt sich auch
kürzer ausführen als die Fräsvorschubführungsbahn, weil trotz kürzerer Schabekopfführung
der Schabekopf mit Hilfe der zweifachen Einstellmöglichkeit in jede beliebige Höhenlage
gegenüber dem Werkstück gebracht werden kann. Durch die Möglichkeit, die Schabeeinrichtung
gemäß der Erfindung zusammen mit dem Werkzeugschlitten in die gewünschte Höhenlage
zum Werkstück zu bringen und auf der Führung der Einrichtung nur die eigentliche
Schabevorschubverstellung zu bewirken, läßt sich die Führung der Einrichtung auf
ihrer ganzen Länge ausnützen und auch bei sehr schmalen Rädern eine ungleichmäßige
Abnutzung vermeiden, indem nach und nach der Werkzeugschlitten auf höher oder tiefer
gelegene Stellen der Fräsvorschubführung gebracht und dadurch die Lage desjenigen
Teiles der Schabewerkzeugführung, auf welchem der Schabeschlitten beim Schaben hin
und her geht, tiefer oder höher gelegt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt,
sondern sie ist ebenso anwendbar bei Räderfräsmaschinen mit festem Ständer und verschiebbarem
Werkstücktisch oder bei Maschinen, bei denen das Werkstück die Fräsvorschubbewegung
ausführt.