-
Maschine zum Erzeugen von Zahnradflanken, insbesondere an Kegel- und
Hyperboloidrädern mit großer Kegeldistanz Zusatz zum Patent 1084 549 Das
Hauptpatent bezieht sich auf ein Abwälzverfahren zum Erzeugen von Zahnradflanken,
insbesondere an Kegel- und Hyperboloidrädern mit großer Kegeldistanz, und auf eine
zur Ausführung des Verfahrens bestimmte Maschine. Insbesondere betrifft das Hauptpatent
eine Ausführungsform dieser Maschine, die insofern dem Stand der Technik entspricht,
als das spanabhebende Werkzeug auf einer drehbar gelagerten Wiege angeordnet ist
und die Werkstückspindel und die Wiege durch ein Getriebe zu gleichzeitiger Drehung
gekuppelt sind und die Drehung der Wiege zwischen der Schneidbahn des Werkzeugs
und dem Werkstück eine relative Bewegung in einer bogenförmigen Bahn herbeiführt,
die in einer lotrecht zur Wiegenachse verlaufenden Ebene liegt, wobei ein Schlitten,
der die Werkstückspindel trägt, auf einem Ständer rechtwinklig zu den Achsen der
Wiege und der Werkstückspindel geführt ist.
-
Während bei der vorbekannten Maschine der Schlitten indessen nur von
Hand verstellbar ist, um die Voreinstellung der Maschine auf ein bestimmtes Baumuster
es zu erzeugenden Zahnrades vornehmen zu können, ist durch das Hauptpatent das Kennzeichen
geschützt, daß eine transiatorische Bewegung des Schlittens durch das Getriebe zeitlich
abgestimmt zu der erwähnten Relativbewegung in einer solchen Richtung innerhalb
der erwähnten Ebene erfolgt, daß die Mitte der Bogenbahn gegenüber der Wiegenachse
eine Verlagerung erfährt, die den Radius der Bogenbahn abändert.
-
Der Gegenstand des Hauptpatentes soll nun durch eine Vereinfachung
verbessert werden, durch die erreicht wird, daß in dem Getriebe eine der vom Halter
der Wiege zu dem die Werkstückspindel tragenden Schlitten verlaufenden Triebverbindungen
in Fortfall kommt. Weiter soll die Aufgabe gelöst werden, die Hublänge des Schlittens
durch eine entsprechende Verstellung der Maschine verändern zu können, ohne daß
hierzu Wechselräder erforderlich sind.
-
Diese Aufgaben sind nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe
einen im Schlitten oder dem Ständer drehbar gelagerten Nocken für die Hin- und Herbewegung
des Schlittens und eine nur in einer Richtung umlaufende Welle enthält, die sowohl
mit dem Nocken als auch mit der Werkstückspindel in Getriebeverbindung steht, um
beide je in nur einer Richtung in Umlauf zu versetzen.
-
Die Erfindung ist in gleicher Weise auf Fräs- oder Hobelmaschinen
und Schleifmaschinen anwendbar. :`Nachstehend wird sie in Anwendung auf eine Schleifrnaschine
an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein
Schaubild der ganzen Maschine, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Schubkurvenantriebes
für die Wiege, Fig.3 eine Vorderansicht des Werkstückspindelstockes und des ihn
tragenden Ständers, teilweise im Schnitt nach den Ebenen, die in Fig. 4 durch die
Linie 3-3 bezeichnet sind, Fig. 4 das Schubkurvenwerk für die geradlinige Hin-'und
Herbewegung des Werkstückspindelstockes auf dem Ständer, in der Richtung der Pfeile
4-4 der Fig. 3 gesehen, Fig. 5 den Schnitt nach der Linie 5-5 oder 5'-5' der Fig.
3, Fig. 6 den Teilschnitt nach jeder der beiden Schnittebenen 6-6 oder b'-6' der
Fig. 3, Fig. 7 und 8 Schnitte nach den Ebenen 7-7 und 8-8 der Fig. 4, Fig. 9 den
Getriebeplan der Maschine.
-
Auf dem Gestell 10 ist, um eine waagerechte Achse 12 drehbar, eine
Wiege 11 gelagert (Fig: 1, 2 und 9), auf der, um eine Achse 13 umlaufend, das Werkzeug
angebracht ist. Im vorliegenden Falle handelt es sich dabei um eine topfförmige
Schleifscheibe W. Diese könnte jedoch durch einen Stirnmesserkopf ersetzt werden.
Das Werkstück G wird von einer Werkstückspindel 14 getragen, die, um eine waagerechte
Achse 15 umlaufend, in einem Spindelstock 16 gelagert ist.
Dieser
sitzt, in lotrechter Richtung verstellbar, auf einem Schlitten 17, der auf einem
Ständer 18 auf und ab gleiten kann. Die Verstellung des Spindelstockes 16 auf dem
Schlitten 17 erfolgt durch Drehen einer Schraubspindel 19 nach vorherigem Lösen
einer Klemme 20, die den Spindelstock auf dem Schlitten 17 festhält. Der Ständer
18 läßt sich in der waagerechten Richtung der Achse 15 auf einer Gleitbahn 21 verstellen,
die auf einer Drehscheibe22 vorgesehen ist. Diese ist gleitend auf kreisbogenförmigen
Gleitbahnen 23 verstellbar, die auf einem Schlitten 24 vorgesehen s;nd, wodurch
sich der Ständer 18 um eine (nicht dargestellte) lotrechte Achse verschwenken läßt,
welche die Achsen 12 und 15 im rechten Winkel schneidet. Der Schlitten 24 ist auf
einer waagerechten Gleitbahn 25 des Bettes 10 in Richtung der Achse 12 verschiebbar
und einstellbar. Mit Hilfe dieser Einstellungen kann man das zu verzahnende Zahnrad
G derart einstellen, daß seine Verzahnung durch die Schleifscheibe l.fr geschliffen
werden kann. Die Schleifscheibe läßt sich auf der Wiege in bekannter Weise einstellen,
was nicht näher veranschaulicht ist. Der Antrieh der Schleifscheibe erfolgt durch
einen Motor jI (Fig. 9), der von der Wiege getragen wird und vom Hauptantrieb der
Maschine unabhängig ist.
-
Ein auf dem Gestell 10 angeordneter Hauptantriebsmotor 26 (Fig. 9)
treibt über ein Untersetzungslzegelrad,-etriebe 27 und 28 zum Ändern der Abwälzgeschwindigheit
dienende @Vechselräder 29 und ein weiteres Kegelraduntersetzungsgetriebe 30 eine
Hauptwelle 31 an, auf der ein Kegelritzel 32 sitzt. Dieses kämmt mit einem Tellerrad
33, dessen Tragplatte 34 auf einer Welle 35 befestigt ist. Diese ist im Gestell
um die Achse 36 umlaufend gelagert. Die Tragplatte 34 hat einen sich in Durchmesserrichtung
erstreckenden Kulissenschlitz 37, in dem in Richtung des in F;-. 2 gezeigten Pfeiles
einstellbar ein Stein 38 sitzt. Dieser trägt einen Schubkurvenkörper 39, der in
einem sich in Durchmesserrichtung erstreckenden schlitz 40 einer Platte 41 untergebracht
ist. Mit Hilfe einer einstellbaren Verbindung, die aus Schraubspindelklemmen 42
und im Teil 44 der Wiege angeordneten, bogenförmigen Schlitzen 43 besteht, läßt
sich die Platte 41 auf der Wiege durch Schwenkungen um die Achse 45 einstellen.
Die Anordnung ist so getroffen, daß der Schubkurvenkörper 34, 39 bei seinem Umlauf
um die Achse 36 (Fig. 2) die ganze Wiege 41, 44 um die Achse 12 der Wiege hin- und
herschwenkt. Der Sciiubkurvenkörper 39 hat einen gleichbleibenden Durchmesser in
dem Sinne, daß er in allen Stellungen an den beiden Flanken des Schlitzes 40 anliegt.
Er ist so gestaltet, daß er mit Bezug auf Fig. 1 die Wiege i in Uhrzeigersinn mit
einer Geschwindigkeit schwenkt, die zur Winkelgeschwindigkeit des Schubkurvenkörpers
in einem ungefähr gleichbleibenden Verhältnis steht. Durch entsprechende Einstellung
der Platte 41 auf dem Teil 44 der Wiege und gleichzeitige Einstellung des den Schubkurvenkörper
tragenden Steines 38 längs des Kulissenschlitzes 37 kann der Drehwinkel der Wiege
innerhalb gewisser Grenzen geändert werden, ohne daß dabei das gleichbleibende Geschwindigkeitsverhältnis
merklich beeinflußt würde. Hält man eine Reihe von Schubkurvenkörpern 39 bereit,
daß man den am Stein 38 befestigten Schubkurvenkörper gegen einen entsprechend gestalteten
anderen vertauschen kann, dann kann man auf diese Weise den ganzen Bereich der Schwenkbewegung
der @@"iege beherrschen.
-
Während der Rückschwingung der Wiege befindet -,ich die Schleifscheibe
lt,' in zurückgezogener Lage, in der sie am Werkstück vorbeigeht. Dieser Rückzug;
und der anschließende Vorschub vor dem nächsten Vorlauf der Wiege wird durch bekannte
(nicht veranschaulichte) Einrichtungen herbeigeführt, deren antrieb durch einen
Nocken 46 auf einer Welle 47 erfolgt. die im Gestell 10 gelagert ist und mit der
gleichen Drehzahl umläuft wie die Welle 35, und zwar unter Antrieb durch Kegelräder
48.
-
Die Werkstückspindel 14 wird von der Hauptwelle 31 aus über einen
Getriebezug angetrieben, der aus folgenden Elementen besteht: Kegelräder 49, Welle
50, Kegelräder 51, Welle 52, Kegelräder 53, Teleskopwelle 54, Kegelräder 55 und
56, Teleskopw eile 57, Zahnräder 58, Wechselräder 59, 60, 61 und 62 (zum Ändern
des Abwälzverhältnisses), Welle 63, Kegelrad 64 und Kegelrad 65 auf der Spindel
14. Die Welle 52 ist eine im Gestell 10 neben der Wiege gelagerte senkrechte Welle,
die durch ein rohrförmiges Gehäuse 52', 53' (Fig. 1) hindurchgeht, in dem Zahnräder
53 untergebracht sind. Die Teleskopwelle 54 verläuft über die Maschine hinweg zum
Ständer 18. Die Zahnräder 55, 56 befinden sich in einem Gehäuse 56'. Die Welle 57
verläuft lotrecht im Inneren des Ständers, und ihr oberes Ende ist im Ständer gelagert,
während ihr unteres Ende in dem Werkstückspindelstock 16 gelagert ist.
-
Verwendet man Wechselräder 59, 62 von entsprechenden Zähnezahlen,
kann man das Werkstück G mit dem gewünschten Geschwindigkeitsverhältnis zur Drehbewegung
der Wiege während des Schleifens in Umlauf versetzen. Das Wechselrad 62 ist auf
der Welle 63 drehbar und fein einstellbar angebracht. Diesem Zweck dient eine Einstellschnecke
66, die an einem am Zahnrad 62 verkeilten Halter 67 drehbar gelagert ist und in
ein Schneckenrad 68 eingreift, das auf der Welle 63 verteilt ist. Dreht man die
Schnecke 66, so kann man dadurch das Werkstück G sehr genau so einstellen, daß von
beiden Flanken jeder Zahnlücke gleiche Spanstärken abgenommen werden.
-
Für die Zwecke der Erfindung ist nun auf einer Welle 71 (Fig. 3, 4
und 9), die im Ständer 8 auf Lagern 72 läuft, ein Nocken 69 angeordnet, der vom
Kegelrad 56 über ein Kegelrad 73 über eine Welle 74, Kegelräder 75, 76, Welle 77,
Kegelrad 78, und Kegelrad 79 auf der Welle 71 angetrieben wird. Die Wellen 74 und
77 sind im Ständer drehbar gelagert, und auf der Welle 77 ist das Zahnrad 76 fein
einstellbar befestigt. Zum Zwecke der Einstellung dient eine von Hand drehbare Schnecke
81, die in einem am Zahnrad 76 festgekeilten Halter 82 drehbar gelagert ist und
in ein Schneckenrad 83 eingreift, das auf der Welle 77 festgekeilt ist. Das Zahnrad
76 ist auf der Welle 77 drehbar. Man kann daher mit dieser Einrichtung, die unter
dem Deckel 81' in Fig. 1 gelegen ist, die Phasenbeziehung zwischen dem Nocken
69 und dem Nocken 39 einstellen. Die Zahnräder in dem Getriebezug haben solche Zähnezahlen,
daß diese Nocken mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit umlaufen.
-
Um eine Achse 86 schwenkbar ist am Ständer 18 ein Hebel 85 gelagert,
der eine Nockenrolle 84 für den Nocken 69 und eine weitere Rolle 87 trägt, die zwischen
den parallelen oberen und unteren Flanken 88 eines waagerechten Schlitzes einer
Platte 89 läuft, die an dem auf und ab verschiebbaren Schlitten 17 befestigt
ist. Die Rolle 84 ist durch Rollenlager 91 auf einem am Hebel befestigten
Zapfen 92 gelagert, und das Lager dieses Hebels selbst besteht aus einem Zapfen
93, der am Hebel befestigt ist und im Ständer auf Rollenlagern 94 läuft. Die Rolle
87 läßt sich auf
dem Hebel in radialer Richtung mit Bezug auf dessen
Schwenkachse 86 verstellen und ist zu diesem Zweck durch Rollenlager 95 auf einem
Zapfen 96 eines Steines gelagert, der in einem Kulissenschlitz des Hebels 85 verschiebbar
geführt und mittels einer Schraubspindel98 verstellbar ist. Diese geht durch eine
am Stein befestigte Mutter 99 hindurch und ist am Hebel drehbar gelagert. Man kann
sie mittels eines Schraubenschlüssels drehen, der auf ein (nicht gezeigtes) Ritzel
einwirkt, das mit einem auf der Schraubspindel sitzenden Kegelrad 101 kämmt. Nach
erfolgter Einstellung des Aggregats 97, 87 wird der Stein am Hebel dadurch festgeklemmt,
daß man mittels einer Schraube 103 eine kegelige Klemmleiste 102 festzieht. In Fig.
4 ist die Rolle 87 in ihrer äußeren Grenzstellung wiedergegeben. Dabei ergibt sich
bei Umlauf des Nockens 69 der größtmögliche senkrechteHub desWerkstückspindelstockes,während
in Fig. 3 die Rolle in ihrer innersten Lage gezeigt ist, in der sie zur Achse 86
ausgerichtet liegt und daher keine Verschiebung des Werkstückspindelstockes bei
der Drehung des Nockens herbeiführt. Der Nocken 69 ist so gestaltet, daß während
seiner bei der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstückes erfolgenden Drehung, bei
der die Rolle 84 zwischen den Stellen 104, 105 an ihm anliegt, der Schlitten 17
mit dem Werkstückspindelstock 16 aufwärts bewegt wird. Die Geschwindigkeit des Schlittens
steht dabei in einem gleichbleibenden Verhältnis zur Winkelgeschwindigkeit der Wiege,
die sich mit Bezug auf Fig. 1 im Uhrzeigersinn dreht. Die Konstanz des Geschwindigkeitsverhältnisses
ist unabhängig von der Einstellung der Rolle 87.
-
An dem Hebel 85 ist eine segtnentförmige Führungsplatte 106
(Fig. 4 und 7) befestigt, deren Umfangsabschnitt zwischen oberen und unteren, paarweise
angeordneten, auf Kugellagern laufenden Führungsrollen 107 gehalten wird. Diese
Führungsrollen sind auf Zapfen 108 gelagert, die von Ansätzen 109 des Gestelles
getragen werden. Die Platte 106 und die Führungsrollen 107 dienen dem Zweck, das
Ende des Hebels gegen Kräfte abzustützen, die den Hebel zu verwinden suchen.
-
Um den Schlitten 17 bei seiner Hin- und Herbewegung auf dem Ständer
18 zu tragen, sind an diesem in seitlichem Abstand senkrechte Führungsschienen 110
und 111 von rechteckigem Querschnitt mit ihren oberen und unteren Enden und auch
an zwischen diesen Enden gelegenen Stellen befestigt. Die oberen und unteren Abschnitte
dieser Schienen sind von Faltmanschetten 112 (Fig. 3) umgeben. Eine der Führungsschienen,
nämlich die Schiene 110, ist in F ig. 5 und 6 zu sehen. Auf den einander gegenüberliegenden
Flanken jeder Schiene laufen in der in Fig. 6 ersichtlichen Weise Rollen 113, die
durch Kugellager auf Zapfen 114 des Schlittens 17 gelagert sind. Entsprechende Rollen
115, die auf Zapfen 116 gelagert sind, liegen an den beiden anderen Flanken der
Schiene 110 an.
-
Um Kegel- oder Hyperboloidräder mit der kleinen oder üblichen Kegeldistanz
nach dem Abwälzverfahren in bekannter Weise herzustellen, wird der Stein 97 der
Maschine so eingestellt, daß die Achse der Rolle 87 mit der Schwenkachse 86 zusammenfällt.
Infolgedessen hat der Umlauf des Nockens 69 keine senkrechte Verschiebung der Werkstückspindel
16 und des Schlittens 17 zur Folge, der in diesem Fall am Ständer 18 festgeklemmt
bleibt. Will man indessen Kegelräder oder Hyperboloidzahnräder mit großer Kegeldistanz
im Abwälzverfahren herstellen, so stellt man den Stein 97 derart ein, daß der Nocken
69 die gewünschte senkrechte Verschiebung des Werkstückspindelstockes im Verhältnis
zum Umlauf der Wiege und der Drehung der Werkstückspindel herbeiführt, wie es im
Hauptpatent erläutert ist.
-
Will man im Abwälzverfahren Zahnräder zylindrischer Teilfläche, also
Stirnräder, herstellen, wie sie in Fig. 4 und 5 des Hauptpatents gezeigt sind, so
nimmt man den Schubkurvenkörper 39 heraus und klemmt dieWiegell fest, so daß sie
sich nicht drehen kann. Der Stein 97 wird dann so eingestellt, daß sich die Werkstückspindel
im gewünschten Verhältnis zu ihrem Umlauf auf und ab bewegt, um die Zahnflanken
des Werkstückes im Abwälzverfahren zu erzeugen.