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Verfahren und Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Stirnkanten
an Zahnrädern oder anderen Werkstücken mit achsparallelen Zähnen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine .Maschine zum spanablielxnden Bearbeiten von Stirnkanten
an Zahnrädern oder anderen Werkstücken mit achsparallelen Zähnen.
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1's ist bereits bekannt, hei Zahnrädern sogenannte Schalterleichterungen,
d. h. Ahschrägungen an den Stirnkanten, anzufräsen, Dieses Abfräsen wird hei den
bekannten Maschinen mit Hilfe von Formfräsern oder Stirnfräsern vorgenommen, und
es wird dabei so vorgegangen, daß jeweils eine Kante eines Zahnes gefräst und dann
um eine Zahnteilung weitergeschaltet wird, worauf dann die nächste Zahnkante gefräst
wird. Bei einem derartigen, als Stoßverfahren bezeichneten Verfahren wird für (las
Fr;iscn von Schalterleichterungen eine verh:iltnismäßig große Zeit benötigt. Außerdem
ist es, wenn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, hei diesem Verfahren nicht
möglich, einen Grat beim Übergang der Schalterleichterting auf die Zahndanke zu
vermeiden. Zwar sind -zum 1-lerabsetzen der Bearbeitungszeiten auch .Maschinen mit
zwei Werkzeugspindeln bekannt, doch geschieht dort die Bearbeitung ebenfalls so,
(Maß an den Zahnkanten ein Grat entstellt.
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Bei einer anderen bekannten Maschine wird mit einem drehangetriebenen
Werkzeug gearbeitet, das eine auf (lein '.Mantel eines Rotationskörpers bewegte
Schneide ;iufwcist. die durch die Lücken des zu bearbeitenden Werkstückes, z. B.
eines Zahnrades geführt wird, wobei (las Werkstück ebenfalls drehangetrieben wird.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, claß die (las Werkstück bzw. (las Werkzeug
haltenden Spindeln einen gemeinsamen Antrieb auf-und sich mit ihren Rotationsachsen
schneiden. Das Kantenbrechen wird dabei derart durchgeführt, (Maß (las Werkzeug=
einmal die Kante vom "Zahnkopf (lern Zahngrund zu und heim nächsten oder einem der
n:iclisten Z;iliiie die l,7,ante vom Zahngrund dem Zahnkopf zu bearbeitet. Hierdurch
entsteht ein Grat, der l,esonders ani Zahnkopf ungünstig ist. Außerdem ergibt sich
-,in der Schnittlinie zur Zahnflanke ein weiterer kleiner Grat, Gier ebenfalls nachteilig=
ist.
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Ferner ist es bekannt, nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren
die Kanten in der Weise zu brechen, (Maß hei entsprechend schräg gestelltem Werkzeug
jeweils beim Durchgang des Werkzeuges durch eine "Zahnlücke die Kante eines Zahnes
nach außen und die Kante eines der nächsten "Zähne nach innen bearbeitet wird. Zwar
ist beim Schneiden nach außen nunmehr der Grat an eine titisch<i(lliche Stelle
gelegt, aber hei der hIÜlfte der Zähne wird der Grat auf der Zahnflanke gebildet,
an einer Stelle, wo er bei 1-Iochleistungszahnrädern nicht auftreten darf.
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Ferner sei noch auf ein anderes bekanntes span-In@(#@ .'(#rfaltrcn
ziim Kantrnhrcchcn für Stirni-ä(I(#r hingewiesen, hei dem ein zahnartiges Werkzeug
vorgesehen ist, das mit (lern Werkstück abrollt und während der Bearbeitung in Richtung
seiner Achse crscliol>eii wird. Hierbei wird der Werkstoff weggedrückt, d. 1i.,
claß die oberste Werkstoffschicht des Zahnprofils einerseits durch Verdrängung von
einer Stirnfläche bis an die andere und andererseits durch flineinpresseri in den
Zahnkern verdrängt wird.
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Der Erfindung liegt nun die :Aufgabe zugrunde, mit einem neoartigen
.'erfahren und einer '-Maschine zur Anwendtin- des Verfahrens die Bearheittin- von
Stirnkanten an Werkstücken wesentlich zu beschleunigen und die Bearbeitung dabei
so zu gestalten, daß der entstehende Grat nach außen zu liegen kommt, so (Maß also
an der Stelle des Überganges der Zahnflanke auf die Abschrägung kein Grat entstellt.
Diese Aufgabewird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren zurre vorzugsweise kontinuierlichen
spanahhehenden Abschrägen von Zahnkanten <in der Stirnfläche eines Zahnrades
mittels einer auf dem Mantel eines Rotationskörpers als Erzeugende bewegter Werlczeugkatite,
deren Form der Form der zu erzeugenden Abschrügung der Zahnkante entspricht und
die hei einer Umdrehung nacheinander jeweils durch die erste und mindestens die
dritte aufeinanderfolgende Zahnlücke geführt wird und hierbei die aneinander abgekehrten
Karrten von Zähnen abschrägt, gelöst (furch (las 7ttsanimenwirken von -zwei Werkzeugkanten
der vorstehend genannten Art, wobei die Drehrichtung der beiden Werkzeugkanten entgegengesetzt
ist und jede .V erkzetigkante jed(# abzuschrägende 7alinl:;iiite eitimal
schneidend
berührt, derart, daß der zuletzt erfolgende Schnitt in Richtung aus der Zahnlücke
hinausgeführt wird. Durch diese Art der Bearbeitung wird der entsprechende Grat
nach außen gelegt, und der Übergang der gefrästen Flächen zu den Zahnflanken erfolgt
ohne jeden Grat, was von großem Vorteil ist.
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Die Bearbeitung von Stirnkanten kann bei einer großen Zahl verschiedenartiger
Werkstücke erfolgen, und es können außer an Zahnrädern die Stirnkanten auch beispielsweise
von Keilwellen, Keilbuchsen oder ähnlichen Werkstücken abgeschrägt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise in der Art durchgeführt
werden, daß beim Vorbearbeiten jeweils zwei Stirnkanten benachbarter Zähne mit verschiedener
Spantiefe bearbeitet werden, und zwar die erste Stirnkante mit größerer und die
zweite Stirnkante mit kleinerer Spantiefe. Dadurch ist es möglich, bei der Fertigbearbeitung
nur noch an der einen Stirnkante zu schneiden, wenn nämlich die Spantiefe in diesem
Fall höchstens gleich der Differenz der Spantiefen beine Vorbearbeiten gemacht wird.
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Um diese verschiedenen Spa»tiefen zu erzielen, können beispielsweise
die Schneidmesser axial aus ihrer Mittellage in Bezug auf (las Werkstück verstellt
werden. L'in da»ti jeweils die beiden Kanten eines Zahnes fertigzubearbeiten, werden,
wie bereits erw;ihit, zwecktn:ißig insgesamt zwei Sch»cidmesser vorgesehen.
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Anstatt die Sclineidniesser zu verstellen, kann :inicli,
11111 ritte «»gleiche Spalltiefe beim Schneiden zweier lleti;tclill;trtcr
7iiline zu erreichen, (las stÜck aus s(-iner- Mittellage in Bezug auf die Schneidinesscr
vorstellt werden.
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Die Maschine zur Durchführung des erfindungsl;ciii:itle» Verfahrens
weist zweckmäßig einen Werkstiicl<sl)iri(lelst(>ck zwil Antrieb (los Werkstückes
und a»Licr(lern zwei vcrscliicllliarc tin(1 scllwetthllarc Wcrkzc11gslli»<lclst@ichc
atif, wollet i» an sich bekannter Weise die 1)rellz;tlilen der Werkstückspindel
und der @Verkzeugspi»del» in einem vorbestinlinten Verllü1tilis zueinander stehen.
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Zwar bietet das Bearbeite» finit roticrc:»den Werkzerrgc», (lie (1111-c11
die Z;rlitililcl<(#il des Werkstückes geführt wer(len, wie eingangs erw:ili»t,
gegenüber dein Stoßverfahren erhebliche Vorteile, doch ist in hcs(lidcrs gcla"erteti,
sehr selten auftretende» Fällen das zuerst gcti;ttiiite \'crfahren nicht anwendbar.
Uni auch dann die Stirlikante» der entsprechenden Werkstücke llearl>citc»
zu I<i)iiticii, ist es zweclcni:ißig, auf der Mascbitie noch eine Einrichtung
vorzusehen, mit (fier auch nach denn sci:;eii;ttiiiten St(>ßverfahren gearbeitet
wer(rcn kann.
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In der Zeichnung ist (las crfindung>getn:iße Verfahren an 1l:rti(1
vorn Figuren erläutert und :« tljer(Icril ein r'lusfülir11irgsl>cispicl
der Maschine dargestellt. Es
;eint Fig. 1 eine schematische, schaftbildliche
Darstellung des Abschrägens voii Zahnkanten an einem Zahnrad. Fig. 2 und 3 je eine
sclictnatische, schaul)ildliche Darstellung der l:ewcgung der Scliricic1111csser
111 bezug auf die Zahrika»te», Fig.4 eine \,'order:itisiclit der @faschitnc, wobei
einzelne Teile weggebrochen sind. Die Maschine ist für ila; Stoßverfahren eingerichtet,
Fig. ä eine Draufsicht auf die Masclinie# nach fih. 4.
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In Fig. 1 bis 3 ist ein Zahnrad 10 abgebildet, a» dessen Stirnkanten
Abschrägungen erzeugt werden s(illcn. Das Bearbeiten (los Zahnrades geschieht mittels
zweier Schneidmesser il und 12, die in 1-lesserlialterti 13 und 14 befestigt sind.
Die Drehrichtung der Schneidmesserhalter und damit der Schneidmesser ist dabei gemäß
Fig. 1 im Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn.
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In Fig. 2 und 3 sind die Zähne des 7ali»rades finit 27 bis 29 und
30 bis 32 bezeichnet, und die bereits teilweise gefrästen Schaltererleichterungsflächen
sind mit den Kennzahlen 1,5 bis 20 in Fig. 2 und mit 21 bis 26 in Fig.3 bezeichnet.
Bei der schematischen Darstellung dieses Vorgangs nach Fig. 2 und 3 ist nur die
Bewegung der Schneidmesser 11 und 12 einge7eichnet, und (las Zahnrad 10 ist entgegen
den tatsächlichen Verhältnissen als stillstellend angenommen. In Fig. 2 bearbeitet
das Schneidmesser 11 zuerst die Fläche 17 des Zahnes 28 und anschließend die Fläche
20 des Zahnes 29. Danach kreist (las Schneidmesser zwischen dem Zahn 29 und dein
darauffolgende» Zalin hindurch und taucht (lang zwischen dein 7ahn 27 und dem vorhergehenden
"Zahn wieder ein, wobei es dann die Flache 15 des Zahnes 27 und ini @nschluß daran
die Fläche 18 des Zahnes 28 bcarl>citet.
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Die Verhältnisse der Fig. 3 e»tsl>i-cclicil denen der Fig.2, so claß
hierauf im einzelnen nicht näher eingegangen zu werden braucht. Die Anordnung ist
nun so getroffen, daß (las SClitiei(Iniel"er 11 lind in :ihnlicher Weise auch das
Schneidniesser 12 bei der Bearbeitung einer Schalterleichterungsfl:iclic von innen
nach außen, beispielsweise der Schaltcrleicltteru»gstl:iche 17, ehren Span größererpa»ticfc
wcl;ititiitnt als beine Bearbeiten vorn außen nach innen, also beispielsweise der
@l>schr:igt»igsll:iclie 20. Wird nun (las Zalinra(I10 so weit in i@chsriclitu»g
v(lrl;esclu>lie», (laß (las Schncidniesscr 11 (lic l-' I;iclic 17 fertigbearbeitet,
so ist also auf der Fl:iclie 20 noch eine Bcarbeittingszugabe vorhanden, die der
1)itfcrctiz der beiden Spa»tiefen entspricht, iltit clctictt (las Messer
11 (lie :@lischrüg«»gsfl:iclieti 17 titt(1 20 lica1-11citet.
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In ähnlicher Weise ist der Vorgang ,such gemäß Fig. 3, und es wird
beispielsweise durch (las Schnei(linesser 12 die Al)sclir:igtint;stl:iclie 23 bearbeitet,
während auf der Fl:iclie 26 noch ciiie 13e;irlleittttigsz@ga1>c verbleibt. I)io
@crtigli@arlleit«ig der vor-
erfolgt (1;1111r jewell@ durch (las andere Schneidinesser.
st> daß i»1- I:n(1-zustand die einen FLiclicti, nämlich 15, 17 ttid 19, durch (las
Sch»cidniesser 11 und die agilere» Flächen. nämlich 16. 18 und 20, durch (las anden:
Schneidrnesser 12 fertigl)c;trl>citet worden sitt(l.
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A» Hand (Irr Fig.4 und 7 soll min die Maschine zur Durchführung des
Verfahr(-ns ini citiz(I»en beschrieben werden.
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Die Maschine weist einen St:iii(ler 40 ;tut'. atif (Iciii ein @%'erkstücksl)iii(lelstocl<
41 t1»(1 zwei Wcrkzcitgslli»dc@einlleitcn 43 tind 44 atigc(i1-(ltict @iti(l.
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Der \Verlatüclallitidelst(lc1:41 ist mit citictil tiiclit gezeichneten
lzcitstock durch eitle nicht dargestellte `''erbindu»gssta»ge t erl>un(len. derart,
(1;11.i bei .\11t Spannung eines Werkstückes zwischen Spitzen ;ich der Werkstückspi»delstock
und der lZvitstock aufei»-anderzu bewegen. Der #Verkstiicl<spin(lclstock ist
auf einem Lilgangsschlittenl durch nicht n:ilier I)e;clirieberle Mittel verschiebbar
angeordnet, 11nd der sogenannte Eilgangsschlitten ist seinerseits auf ci»cm Verstellschlitten
verschiebbar angeordnet, (ler zusatninen mit dein vorgenannte» Teilen als Ganzes
fit» St:iti(Icr 40 verscliiel>1>ar angeordnet ist.
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Der Werkzeugspindelstock 43 weist einen Werkzeu;;sl>itt(lelstock 48
;ttrf, der auf cincni Schlitten 49 drehbar angeordnet ist. oder seirierseit, auf
U'iihrtt igeit
50 einer Konsole 51 längsverschiebbar ist. Die Konsole
51 ihrerseits ist als Ganzes an Führungen 52 des Ständers 40 höhenverstellbar.
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Die Teile der Werkzeugspindeleinheit 44 entsprechen den Teilen der
Werkzeugspindeleinheit 43. Die letztere hat zum Unterschied lediglich noch einen
Alttriel)sntotor'53, auf dessen Zweck weiter unten eingegattgen wird.
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Für die I-landverstellung der Konsolen und der Werkzeugschlitten sind
besondere Einrichtungen vorgesehen, und zwar können die Konsolen 51 trtit Hilfe
jeweils eines Handrades 132 verstellt werden, das Über Kegelräder eine Spindel
133 antreibt, die mit einer :Im Stiinder befestigten Mutter 134 zusammenwirkt.
Die axiale Verschiebung der Werkzeugspindeln erfolgt Über Handräder 135, mit deren
Flilfe je eine Spindel 136 gedreht werden kann, die mit einer arn U'crkzeugschlitten
:tngelrr:tchtc#rt Mutter 137 zusarnntenwirkt.
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Der Antrieb der Werkstückspindel und der beiden Werkzeugspindeln erfolgt
Über cinelt f-l:ttrltt:ttttric1tsnrotor Über nicht nältcr dargestellte Antriebsmittel.
.\m `Vcrl<stiicl<sltin(tell<ol)f ist ein Werkstück 70 in an ;ich bekannter
Weise fcstgesltatrlrt.
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Auf eitler nicht dargestellten und von( Ilaupttnotor :irrgetriebenen
Mau hta ttriehswellc wird über eilt I@cgelra<Igetriclte: ein Zahnrad 77 angetrieben,
(las lnit einem 7ahnrad 78 I;;imtttt (s. Iig. -1). Das Ictztcr-c ist auf einer Keilwelle
79 drehfest und ultvcr-;chiel>ltar angeordnet, die irrt Stiinder (lrcltltar, aber
axial ttnverschicbbar gelagert ist. Auf der Keilwelle 79 U!-lt sielt ein I@cgelra(I
80 mit chler Kcilbuchsc vcr-#c!ticl>cn, cla, auf cillcttt \l'ittkcllagcr 81 der
rechten l1#-itltsole 51 gelagert ist. Mit Kegelrad 80 kiilttntt ein I@egclr:ul 82,
da> auf einer /wischcnwclic 83 festsitzt lind (las all scinclll in der hig. -l rcchtcrr
l:ltdc eilt wciccrcs @cgelr:t(l84 tl;lgt, (las mit seitlcr I@cill>ucltse :rttf der
I@cilwclle 83 verschicbhar ist. Mit <fiesem vorgenannten Kegelrad 84 Unmtt citr
K(#gclr:ul 85, Hlld fliese beidelt @cgclr;idcr sirrt( rltit I(ilfe# eines rocht
<largestelltell @l;iltgcl:tgcrs ans @Vcrkzcug_ #,chlittcll49 angcordttct. Mit
86 ist (sie (las I1#-egcll-ad 85 tr:rgell(lc 1`v'ellc I(ezcichllet, all (Icrolt
nix-rein 1?rl(lc (-in weiteres I@cgclr:ul 87 attgcordnet ist. (las Über ein
1@.gelr:u188 eilt Stir-ltrad89 :trttrcil)t. (las ;einerseits mit (#itlcnt Stirnrad
90 k;iltllltt. (las :ruf citl(#r Werkzctlgs!>indcl91 fcst,itzt. l)ic 1Vcrl:zcugspiu(1c191
tr;igt alt iltl-cm vorderen l;nde ein Utttter 92. in (lern eilt eilt @cftltei(lmes@er
93 tragcltder @chneidlncsscr-Il:tltcl-96 fcstgcsltallltt ist. Mit l1ilfc jc ciltes
I-Icbcls 138 h:trlrt über rill nicht sichtbares @@c;t;ittgc (las als Schieberad
ausgcllilclctc Stirnrad 78 (s. I# ig. -l) so woit ver;cltnltcn werclclt. dal3 (lic:;cs
mit cincln der \lltriel>@rWlcr 77 anl.lll- I:illgrilt kommt. wodurch jeweils eine
der beiclcn \1'erhzcug;pin(lcln vorn -#tttricb :l!rgetrennt wird.
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Für die @`'crl:zcn,g;l>in(Iclcirllteit 43 ist ein gleicher Antrieb
wie vorbeschriehen vorgesehen. der jedoch in der Zcichutlltg nicht cingczeicltnet
ist. Mit Hilfe eines 1-fandltcbcls 94 kamt (las als Schich(-rad ausgebildete, (Icltt
Zaltnra(190 etttsl)rccltett(le Raft so weit verschoben wer(len. ((a13 die Werkzcttgspindel
entkuppelt ist. Außerdem dient diese l-tttl<ttl)I)lttng hui der Werkzettg,l>itr(lclcilthcit
43 dazu, die 1Verlczeugspin(lcl voll (Icm v(trgcschricl>cncll ETauptantriel> dann
zu lüscn, wctllt (liest iil)cr den Alttriel)slltotor 53 ultltlittellt:tr :rltge@rie)lcrt
ist. 1?in I-l:tllclltelml95 dielst dazu, diese Werkzettgspindcl zu sperren, und
zwar ist (lies (tann notcndi-. tvcrtn der Schtteidmesscrhalter im Futter i(wt@(#sl,;tnnt
wcr(Ierl ;rill. Um die vorbeschriebene Antriebseinrichtung für das Werkstück und
die Werkzeuge leim Einrichten der Maschine von Hand betätigen zu können, ist eine
besondere, auf die vorn Hauptmotor angetriebene Hauptantriebswelle wirkende Antriebsvorrichtung
vorgesehen, die ein Handrad 97 (Fig. 5) aufweist, mit dessen Hilfe eine nicht sichtbare
Hülse gedreht werden kann, die im Ständer gelagert ist. über auf der Hülse befestigte
Zahnräder ist ein Kuppeln bzw. Entkuppeln der Hauptantriebswelle möglich. Eine Sicherheitsvorrichtung,
die das Kuppeln bei laufender Hauptantriebswelle nicht erlaubt, ist im einzelnen
in der Zeichnung nicht dargestellt.
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In der vorgenannten Hülse ist eine nicht sichtbare Zwischenwelle vorgesehen,
die mit Hilfe eines Handrads 102 gedreht werden kann. Über auf dieser Welle vorgesehene,
nicht sichtbare Zahnräder kann bei Drehen des Handrads 102 der Verstellschlitten
in Achsrichtung des Werkstiickspindelstockes hin und her bewegt werden.
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Zur Betätigung der :Maschine silt(1 insgesamt drei Schalttafeln vorgesehen,
und zwar eine Hauptschalttafel 140 und zwei Nebenschalttafeln 141,
die am Vorderteil der -.\,laschilte bzw. zu beiden Seiten des Ständers angeordnet
sind. Bevor der Arbeitsablauf der Maschine beginnt, wird in der bereits beschriebetten
Weise die Einstellung der Maschine (furch Dreltetl des f Landrads 97 nachgeprüft.
Zugleich kann auch der Verstellschlitten durch Drchultg (res 1-Ian(I-ra(ls 102 in
der gcwünschtcn Weise eingestellt wertfett. Durch Drehen einer nicht sichtharcn
Snindel erfolgt clic l:illstcllttng (Ics Hubes des Wcrkstiicksltin(lelstoc1<es
41, ttlld durch entsprechende littstellttltg der Antriebseinrichtung kann die Vorschul>geschwindighcit
ciltgcstcllt tverden.
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Nachdem tttttt. abgesehen voll der vorcrtv:ilttttcn :llaschinencinstcllttng,
auch noch die `Verhzcug_ #pin(lcleinhciten axial entsprechend den Fig. 1 bis 3 verstellt
worden sind, kann die Bearbeittlttg des Werkstückes (furch Einschaltung (res Hauptalttriebslnotctrs
beginnen.
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Bei Fertigstellung (res Werkstückes, d. lt. wenn der Wcrkstückschlittcn
in seiner vorhestinrnttclt vordersteil Stcllttttg :tttgel:olttntcll ist, wird die
@fa;chinc Über sticht gezeigte Mittel, beispielsweise l:ndschaltcr, allg(#schaltet
und der rilgangsscltlittclt in ;eine AUS-gatlgs;tcllung zurückgebracht. Zugleich
wirft :such Über sticht gezeigte automatische Nlittcl das @@cl-l:-stück ctttspannt.
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Alle Schalttafeln weisen parallel geschaltete Druck-1<ltü1)fc auf,
so daß die Maschine jeweils durch einett l)rttckknohf irgendeiner der (frei Schalttafeln
bet;itigt werden kann.
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Falls ein Werkstück nicht lnit einem rotierenden Wer!<zettg bearbeitet
wcr(len kamt, s(> ist es, wie 1(ercits erwähnt, tnüglich, mit der Maschino nach
denn sogenantttert Stoßverfahren zu arbeiten. Hierbei wird iil) licherweise nur
mit einer Werkzeugspindelcinheit gearbeitet, und cler Antrieb (res Werkzeuges erfol;t
Über (l:#tt bereits erwähnten Motor53, wobei cineTeileiltl-ichtttng für (sie Weiterschaltung
(lcs Werkstückes !leim Irin- und Hergang sorgt.
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Soll ein Werkstuck zwischen Spitzen aufgenommen werden, so ist der
oben erwähnte Reitstock anzubringen, der die Bewegung des Werkstiickschlittcns mitmacht.