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Zahnradschabmaschine zum Schaben von Stirnrädern mit längsballigen
Zahnflanken oder mit kegeliger Mantelfläche Die Erfindung bezieht sich auf eine
Zahnradschabmaschine mit einer auf einem Radiusvektor des zahnradförmigen Werkzeugs
senkrecht stehenden Ebene im Winkel zur Werkstückachse einstellbaren Führung für
den Längsvorschub und mit einer von dieser Führung getragenen, abhängig vom Längsvorschub
mittels eines im Winkel zur Führungsebene verstellbaren Leitlineals und eines Führungsgliedes
gesteuerten Kippeinrichtung für den Werkstücktisch zum Ballig- bzw. Kegeligschaben,
deren Kippebene unabhängig von der eingestellten Richtung der Führung für-den Längsvorschub
ist.
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Es ist bereits eine Zahnradschabmaschine der geschilderten Art bekanntgeworden,
bei der ein Werkstücktisch um einen parallel zur Führungsebene des Längsvorschubs
angeordneten Drehzapfen schwenkbar gelagert ist. Der Werkstücktisch greift mit einem
Führungsglied, in diesem Fall einem Stift, in eine Kulisse ein, deren Führungsschlitz
im Winkel zur Führungsebene des Längsvorschubs eingestellt werden kann. Führt der
Werkstücktisch einen Längsvorschub aus, so fährt der Stift in der Kulisse hin und
her und steuert je nach dem Winkel der Einstellung der Kulisse eine Kippbewegung
des Werkstücktisches, die zum Balligschaben der Zahnräder benutzt wird. Des weiteren
sind unterhalb des kippbaren Werkstücktisches Stellschrauben angeordnet, die, den
Werkstücktisch abstützend, so eingestellt werden können, daß. der Werkstücktisch
während des Längsvorschubs entweder gerade zur Führungsebene des Längsvorschubs
oder. geneigt steht. Dabei ist der Antrieb für die Kippbewegung ausgeschaltet. Die
geneigte Stellung des Werkstücktisches kann,zum Herstellen konischer Zahnräder benutzt
werden. Die Herstellung von Zahnrädern, die sowohl ballig als auch konisch sind,
ist mit der bekannten Maschine jedoch nur im besclgänkten Maß möglich. E$ ist an
der bekannten Maschine zwar eine Möglichkeit gegeben, die Kulisse m Richtung der
Führungsebene zu verstellen und damit den Werkstücktisch zu neigen, wodurch ebenfalls
konisch-ballige Zahnräder geliefert werden können, jedoch ist das Maß der Neigung
beschränkt. Es ist z. B. nicht möglich, einen stark konisch und gleichze@tig schwach
balligen Zahn zu erzeugen.
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"Der Erfindung liegt die Aufgabe des Schabens von Zghnrhdem zugrunde.,
die sowohl eine längsballige als auch stark konische Zahnform aufweisen. Hierbei
soll die eine Art der Form an die andere nicht gebunden sein. Gleichzeitig soll
auch beim Schaben mit einer Vorschubkomponente senkrecht zur Werkstückachse ein
optimales Tragbild an der Flanke des Zahnradzahns eizeugt werden können. Nach der
Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Leitlineal, das in einer zur Ebene
der Führung des Längsvorschubs rechtwinkeligen Richtung in der Höhe verschiebbar
und feststellbar ist. Die Einstellbarkeit im Winkel dient dem Erzielen einer Längsballigkeit
des Zahnradzahns und die Einstellbarkeit in der zur Führungsebene rechtwinkeligen
Richtung in der Höhe der Wahl der Konizität des Wälzkörpers. Wesentlich ist also,
daß die Schräglage des Leitlineals und ihre Höhenlage unabhängig voneinander eingestellt
werden können. Da mit der Höhenlage eine- Abweichung der Werkstückachse von der
Waagerechten vorgegeben wird, kann das Einstellen der Höhenlage erfindungsgemäß
auch so erfolgen, daß der Abstand zwischen Leitlineal und Kipptisch veränderlich
ist. Jedoch ist diese Bauart nicht so günstig wie die zuerst geschilderte.
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Bei der eingangs geschilderten bekannten Maschine besteht die Leiteinrichtung
für den schwenkbaren oder kippbaren Werkstücktisch aus einer Kulisse, in der ein
Stift geführt ist. Je nach dem Verlauf der beim Schaben auftretenden Kräfte zum
Kippunkt liegt der Stift beim Hin- und Hergehen wechselweise oben und unten in der
Kulisse an. Da der Stift in der Kulisse Spiel haben muß, um sich in Längsrichtung
bewegen zu können, wirkt sich diese wechselnde Anlage ungünstig auf die Genauigkeit
des Werkstücks aus. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird daher der
Werkstücktisch mit Hilfe einer mechanischen, hydraulischen oder elektrischen nachgiebigen
Kraft gegen das Leitlineal gedrückt, wodurch eine Anlage
an das
Leitlineal in immer der gleichen Kraftrichtung gewährleistet ist.
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Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, daß das Leitlineal
aus zwei parallelen Laufbahnen gebildet wird, die im Werkstücktisch gelagerte Rollen
führen, deren Achsabstand zum Zwecke des Spielausgleichs veränderlich ist. Eine
Ausführungsform ist nicht etwa lediglich eine kinematische Umkehrung der bekannten
Kulissensteuerung, sondern sie bietet die Möglichkeit, das schädliche Spiel zu entfernen,
und zwar auch, wenn notwendig, mit einer nachgiebigen Kraft selbsttätig.
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Mit den Fig. 1 bis 7 ist die Erfindung erläutert. Es zeigt Fig. 1
eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Zahnradschabmaschine mit einem Schnitt
durch den Antrieb für den Längsvorschub, Fig. 2 einen Blick auf den Werkzeugtisch
der Maschine nach Fig. 1, wobei die Führung für den Längsvorschub, einen spitzen
Winkel mit der Werkstückachse bildend, geschwenkt ist; Fig. 3 zeigt einen Schnitt
durch die Antriebseinrichtung für die Kippbewegung des Werkstücktisches, gesehen
in Richtung der Werkstückachse; Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Antriebseinrichtung,
gesehen senkrecht zur Werkstückachse und so eingesetllt, daß nicht ballig, sondern
bei entsprechender Höheneinstellung konisch geschabt wird; Fig. 5 zeigt eine Ansicht
der Antriebseinrichtung, gesehen wie Fig.4, jedoch eingestellt zum Balligschaben;
Fig. 6 zeigt schematisch eine andere Form der Antriebseinrichtung (Schnitt entsprechend
Fig. 3); Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch Fig. 6 entlang der Linie VII-VII.
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Auf einem Maschinenständer10 (Fig.1) ist in einer Rundführung ein
Rundtisch 11 um eine lotrechte Achse drehbar und feststellbar angeordnet. An der
Oberseite ist der Rundtisch mit einer Längsführung versehen, auf der ein Vorschubschlitten
12 gleiten kann. Auf dem Vorschubschlitten ist eine Grundplatte 13 drehbar und feststellbar
vorgesehen, die einen oder mehrere Lagerböcke für einen waagerecht liegenden Drehzapfen
14 aufweist. Auf diesem Drehzapfen 14 ist ein Werkstücktisch 15 schwenkbar gelagert,
der zur Aufnahme des Werkstücks 16 dient. Das Werkstück wird beispielsweise zwischen
zwei Reitstöcken 17, 18 eingespannt. Oberhalb des Werkstücktisches ist am Maschinenständer
ein Werkzeughalter 19 drehbar und feststellbar so angeordnet, daß Werkzeug 20 und
Werkstück 16 mit gekreuzten Achsen in Eingriff gebracht werden können. Auf die Beschreibung
des Werkzeugantriebs soll, da er bekannt ist und nicht zur Erfindung gehört, verzichtet
werden. An einem Ende wird der Werkstücktisch durch eine nachgiebige Kraft, beispielsweise
durch eine Zugfeder 21 oder durch hydraulische Mittel, stets nach unten gezogen.
Über einen Lagerbock 22 und eine Rolle 23 stützt sich der Werkstücktisch auf einem
Lineal 24 ab, das in einem Gestell 25 in einer weiter unten beschriebenen Weise
befestigt ist.
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Von einer beliebigen Kraftquelle aus erfolgt der Antrieb des Längsvorschubs
über eine zentral zum Rundtisch 11 gelagerte Welle 26, über ein Kegelradpaar 27,
28 und ein Stirnradpaar 29, 30 auf eine im Rundtisch waagerecht und parallel zur
Führung des Vofr#schubschlittens gelagerte Vorschubspindel31, die in halranntar
tÄ%?iCP in aina am Vurerdhnher#hlittan ha_ Festigte Spindelmutter
32 eingreift, die mit irgendwelchen Mitteln zum Herausstellen des Spiel versehen
sein kann.
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Mit Fig. 3 bis 5 ist die Antriebseinrichtung für die Kippbewegung
des Werkstücktisches in größerem Maßstab dargestellt. Die bereits erwähnte Rolle
23 ist auf einem Bolzen 35 in dem Lagerbock 22 so gelagert, daß ein reichliches
seitliches Spiel 36/1, 36/2 zwischen Rolle und Lagerbock bleibt. Die Rolle
23 ist auf dem Bolzen 35 so gelagert, daß sowohl die Drehung als auch die Schiebung
auf Wälzlagern erfolgt. Das Leitlineal 24 weist eine Laufbahn 37 mit zwei seitlichen
Führungsleisten 38 auf, so daß die Bewegungsrichtung der Rolle festgelegt ist. Mit
einem Zapfen 39 ist das Leitlineal in einem Kopf 40 so schwenkbar,
aber nicht längsverschiebbar gelagert, daß die Ebene der Laufbahn in einem wählbaren
Winkel zur Führungsebene des Vorschubschlittens eingestellt werden kann. (Unter
Führungsebene soll die waagerechte Ebene verstanden sein, auf der der Vorschubschlitten
gleitet.) Zum Wählen des Winkels ist der Zapfen 39 als Schneckenrad ausgebildet,
in das eine Schnecke 41
eingreift, die an einem Ende beispielsweise einen
Vierkant zum Ansetzen eines Schlüssels besitzen kann. Zum Feststellen des Zapfens
sind irgendwelche bekannte Mittel 42 vorgesehen. Der Kopf 40 stellt das Ende einer
Spindel 43 mit einem Gewinde 44 dar. In das Gewinde greift eine nicht längsverschiebbare
Mutter 45 ein. Die Spindel 43 ist mit Hilfe einer am Gestell 25 befestigten Leiste
46 am Drehen verhindert. Die Mutter 45 ist an ihrem Umfang mit Zahnradzähnen versehen,
in die ein im Gestell 25 gelagertes Ritze147 eingreift, welches mit einem
Schneckenrad 47a eine Einheit bildet. So kann von einer in Schneckenrad 47a eingreifenden
Schnecke 48 aus über Ritzel 47 die Mutter 45 gedreht und damit die
Spindel 43 bzw. der Kopf 40 mit Leitlineal 37 gehoben oder gesenkt werden.
Zweckmäßigerweise wird die Antriebseinrichtung so gestaltet, daß bei waagerecht
eingestelltem Leitlineal die Achse des Bolzens 35 und die des Zapfens 39 in einer
Höhe liegen, da, wenn beide Achsen aufeinanderfallen, der Winkel des Leitlineals
eingestellt werden kann, ohne daß die Kraft der Zugfeder 21 hindert.
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Eine andere Ausführung der Antriebseinrichtung, die ohne eine auf
den Werkstücktisch wirkende nachgiebige Kraft auskommen kann, zeigen Fig. 6 und
7. Das im Kopf 40 drehbar und feststellbar gelagerte Leitlineal weist nicht
nur eine Laufbahn 37 an der Oberseite auf, sondern auch eine zweite, 49,
an der Unterseite. Auf der oberen Laufbahn laufen zwei Rollen 50 und an der
unteren Laufbahn 49 eine Gegenrolle 51. Die drei Rollen sind mittels Rollenbolzen
52 in einem Träger 53 gelagert, der in einen Tragzapfen 54 ausläuft, der, wieder
ein seitliches Spiel lassend, in einem Lagerbock 55 gelagert ist, welcher am Werkstücktisch
15 befestigt ist. Die Gegenrolle 51 ist auf ihrem Rollenbolzen unter Zwischenschaltung
einer Exzenterbuchse 56 so gelagert, daß in bekannter Weise Rollen, Leitlineal und
Gegenrolle spielfrei eingestellt werden können. Es sind Mittel bekannt, die es ermöglichen,
das Herausstellen des Spiels zwischen Rollen, Leitlineal und Gegenrolle selbsttätig
vornehmen zu lassen. Wie bereits eingangs erwähnt, stellt Fig. 6 ein schematisches
Bild einer derartigen Antriebseinrichtung dar. So kann beispielsweise statt der
Höheneinstellbarkeit des Kopfes 40 gewissermaßen als kinematische Umkehrung
dazu die Höhe des Lagerbocks
55 veränderlich ausgeführt werden.
Durch eine einfache konstruktive Maßnahme läßt sich auch das als einseitig eingespannter
Träger dargestellte System 50, 51, 52, 53, 54, 55 in ein zweifach gelagertes
verwandeln.
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Statt einer mechanischen Antriebseinrichtung kann auch eine hydraulische,
elektrohydraulische oder elektrische Servosteuerung, wie sie an Kopier-, Dreh-und
Fräsmaschinen bekanntgeworden sind, verwendet werden.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Das Werkstück, beispielsweise ein
auf einem Dorn befindliches Stirnrad, sei zwischen den Spitzen der Reitstöcke 17,
18 eingespannt. DerWerkzeughalter 19 ist gemäß dem Schrägungswinkel des Zahnrades
und dem gewünschten Kreuzungswinkel zwischen Werkstück und Werkzeug eingestellt.
Der Rundtisch 11 ist so geschwenkt, daß die Richtung 60 des Längsvorschubs
mit der Achse 61 des Werkstücks einen spitzen Winkel bildet.
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Das Leitlineal 24 sei zunächst, wie Fig.4 zeigt, genau waagerecht
eingestellt und ferner mit Schnecke 48 durch Drehen der Mutter 45 in der Höhe so
ausgerichtet, daß die Achse des Werkstücks parallel zur Achse des Werkzeugs liegt.
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Wird das Werkzeug in Drehung versetzt, so treibt es das Werkstück
an, wobei in bekannter Weise eine Spanabnahme erfolgt. Wird auch der Vorschub eingeschaltet,
so läuft das Werkstück, gesteuert durch zwei nicht gezeichnete Anschläge, unter
dem Werkzeug hin und her, wobei der Werkzeugtisch durch die auf dem Leitlineal abwälzende
Rolle ständig in der Waagerechten gehalten wird. Durch den Winkel zwischen Vorschubrichtung
60 und Werkstückachse 61 wird die Vorschubbewegung in eine Komponente 62 in Richtung
der Werkstückachse und eine Komponente 63 senkrecht dazu zerlegt. Die Rolle 23 ist
zwischen den Führungsleisten 38 in Richtung der Komponente 62 geführt, während
sich die Komponente 63 durch das seitliche Spiel 36/1 und 36/2 auf den Werkzeugtisch
nicht auswirken kann.
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Mit einer in der beschriebenen Weise eingerichteten , Maschine werden
Räder bearbeitet, die keine balligen Zähne aufweisen. Man könnte auch die Kippvorrichtung
für den Werkstücktisch ganz ausschalten, indem man diesen in bekannter Weise durch
Anschlagschrauben od. dgl. feststellt. Ist dagegen die Lauffläche 37 des Leitlineals
mit Hilfe der Schnecke 41 winklig zur Führungsebene des Längsvorschubs eingestellt,
wie z. B. die Fig. 5 zeigt, so wird der Werkzeugtisch während des Vorschubs so gekippt,
daß nach den beiden Zahnenden zu eine größere Spanabnahme erfolgt als an der Mitte,
wodurch die gewünschte Balligkeit entsteht. Da die Antriebseinrichtung lediglich
eine Schwenkbewegung des Werkstücktisohes in einer entsprechend der Komponente 62
liegenden Ebene zuläßt, aber die Senkrechte hierzu, die Komponente 63, unwirksam
bleibt, wird ein verzerrungsfreies Tragbild am Zahnradzahn erzielt.
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Es möge hier eingeschaltet sein, daß ein Leitlineal - entgegen dem
Sinne der Fig. 5 im Winkel eingestellt - es ermöglicht, die Zähne des Werkstücks
statt ballig hohl zu schaben.
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Wird das Leitlineal waagerecht belassen, aber der Kopf 40 mit Hilfe
der Schnecke 48 nach oben oder unten so verstellt, daß die Werkstückachse nicht
parallel zur Werkzeugachse liegt, so ist, wie ohne nähere Erläuterung zu übersehen
ist, die Möglichkeit gegeben, konische Zahnräder zu bearbeiten. Eine gleiche Wirkung
hätte auch gewissermaßen als kinematische Umkehrung dazu eine Verlängerung des Lagerbocks
22. Wenn das Leitlineal zusätzlich auch im Winkel eingestellt wird, so können die
Zahnräder auch mit konisch-balligen Zähnen versehen werden.
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Bisher wurde in der Beschreibung stets angenommen, daß die Lauffläche
37 eben ausgebildet ist. Sie kann auch nach irgendeiner Kurve geformt sein, um ein
für einen bestimmten Zweck geeignetes Tragbild zu erzielen. In diesem Zusammenhang
wird nochmals auf die bekannten hydraulischen Servosteuerungen verwiesen, die insbesondere
dann günstig angewendet werden, wenn der Vorschub nicht auf mechanischem, sondern
auf hydraulischem Wege erfolgt, wozu ebenfalls die Mittel aus dem Werkzeugmaschinenbau
bekannt sind.