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Maschine zum Fräsen von Verzahnungen von Kegel- und Hyperboloidzahnrädern
Maschinen zum Fräsen von Verzahnungen von Kegel- und Hyperboloidzahnrädern, insbesondere
auch solche mit längsgekrümmten, nach der Radmitte sich verjüngenden Zähnen,
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Funktionell wird im allgemeinen
nach dem Abwälzverfahren mittels eines umlaufenden Messerkopfes gearbeitet. Die
bekannten Maschinen besitzen im allgemeinen dazu einen Werkstückspindelstock. Die
Werkzeugspindel wird dabei von einer im Werkzeugspindelstock antreibbar gelagerten
Wiege oder Trommel getragen. Um nach dem Abwälzverfahren den Fräsvorgang durchführen
zu können, ist bei den bekannten Maschinen die Wiegeachse mit der Drehachse des
gedachten, mit dem zu verzahnenden Rad kämmenden Erzeugungsrad identisch, und fernerhin
ist die Werkzeugspindel gegenüber der Wiegeachse sowohl in ihrer Entfernung von
dieser einstellbar als auch um eine zur Wiegeachse rechtwinkelige Achse schwenkbar
und feststellbar. Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist in der Wiege eine
auf Gleitlagern gelagerte und um 360° drehbare Trommel angeordnet, die um eine in
einem gewissen Abstand zur Wiegeachse parallele Achse drehbar ist. In der Trommel
selbst ist eine Drehscheibe auf Gleitlagern beweglich angeordnet, deren Achse ebenfalls
mit Abstand parallel zu der Trommelachse verläuft und um 360° drehbar ist. Diese
Drehscheibe trägt mittels Gleitlagern den Spindelstock, und zwar so, daß die Drehachse
im Spindelstock geneigt zur Drehscheibenachse verläuft. In den Spindelstock wiederum
ist die Frässpindel in einer zur Spindelstockachse geneigten Stellung gelagert.
Bei dieser Maschine wird der Abstand der Werkzeugachse von der Wiegenachse
durch Winkelverstellung einer Exzentertrommel gegenüber der Wiege vorgenommen, wobei
in der Trommel selbst eine Drehscheibe exzentrisch gelagert ist, die dazu dient,
die Neigung des Werkzeuges einzurichten. Diese bekannten Maschinen sind nicht frei
von Nachteilen, da zur Einstellung der Maschinen schwierige und komplizierte Berechnungen
erforderlich sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Fräsen
von Verzahnungen von Kegel-und Hyperboloidzahnrädern mit längsgekrümmten, nach der
Radmitte sich verjüngenden Zähnen zu schaffen, bei der diese Schwierigkeiten vermieden
werden, und eine bequeme und rasche Einstellung der Maschine ohne komplizierte Berechnungen
möglich ist.
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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Fräsen von Verzahnungen
von Kegel- und Hyperboloidzahnrädern mit längsgekrümmten, nach der Radmitte sich
verjüngenden Zähnen, nach dem Abwälzverfahren mittels eines umlaufenden Messerkopfes,
wobei die Maschine einen Werkzeugspindelstock und einen um seine Drehachse schwenkbaren
Werkstückspindelstock besitzt und die Werkzeugspindel von einer im Werkzeugspindelstock
antreibbar gelagerten Wiege oder Trommel getragen wird, wobei ferner die Wiegenachse
mit der Drehachse des gedachten, mit dem verzahnenden Rad kämmenden Erzeugungsrades
identisch ist und die Werkzeugspindel gegenüber der Wiegenachse sowohl in ihrer
Entfernung von dieser einstellbar als auch um eine zur Wiegenachse rechtwinkligen
Achse schwenkbar und feststellbar ist. Nach der Erfindung ist eine derartige Maschine
gekennzeichnet durch einen von der Wiege getragenen ersten Schlitten, eine darauf
angebrachte Drehscheibe und einen von der Drehscheibe getragenen zweiten Schlitten
zwecks Einstellung der Entfernung der Werkzeugspindel von der Wiegenachse. Zweckmäßig
sind an den zweiten Schlitten ein in einer zur Wiegenachse parallelen Ebene schwenkbarer
und feststellbarer Support und an diesen ein in einer zur. Wiegenachse parallelen
Ebene schwenkbarer und feststellbarer zweiter Support angebracht, wobei die Achsen
dieser beiden Supporte sich unter einem rechten Winkel schneiden, und daß der zweite
der beiden Supporte die Werkzeugspindel in sich aufnimmt, wobei die Spindelachse
durch den Schnittpunkt der Schwenkachse der beiden Supporte führt. Die beiden Schlitten
können für die Ortseinstellung Führungsmittel aufweisen
und diese
für Verschiebungen der Schlitten in Ebenen, die rechtwinklig zur Wiegenachse liegen,
eingerichtet sein, und zwischen den beiden Schlitten kann die Drehscheibe Führungsmittel
für die Bewegung der Drehscheibe mit zur Wiegenachse paralleler Rotationsachse aufweisen
und die Rotationsachse mit der genannten Achse zusammenfallen, wenn der erste Schlitten
sich in Nullstellung befindet. Bei einem derartigen Aufbau ist zweckmäßig der erste
winkelverstellbare und einstellbare Support derart angeordnet und ausgebildet, daß
seine Achse in einer zur Achse der Wiege senkrechten Ebene den Punkt schneidet,
in dem sich die Achse der Wiege und die Achse, um die der Werkstückstock schwenkbar
ist, schneiden. Im übrigen ist dabei der erste Schlitten auf die Länge der mittleren
Mantellinie der Teilkegel und der zweite Schlitten mittels der Drehscheibe und nach
dem Radius des Schneidwerkzeuges einstellbar. Mittels des ersten Schlittens kann
das Werkzeug dabei auf Schnittiefe mittels des anderen Schlittens nach dem Grundkegelwinkel
einstellbar sein. Die Wiege und die beiden Supporte sind im übrigen vorteilhaft
derart gestaltet, daß die Ebene, welche die Schwenkachse der beiden neigbaren Supporte
enthält, rechtwinklig auf der Wiegenachse liegt und dieselbe im Teilkegelscheitel
oder im Mittelpunkt der Maschine schneidet, wenn der er$te dieser neigbaren Träger
sich in der Nullstellung befindet. Im übrigen sind die Supporte sowie der Drehtisch
derart gestaltet, daß der Schnittpunkt der Achse eines der beiden Supporte mit der
Achse des anderen Supports sich in einer Ebene bewegen kann, die vorgenannten Schnittpunkt
und die Achse des Drehtisches enthält.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Maschine die Einstellung der Entfernung der
Werkzeugspindel von der Wiegenachse durch den ersten Schlitten und der darauf angebrachten
Drehscheibe und von der Drehscheibe getragenen zweiten Schlitten in einer Ebene
erfolgt, die rechtwinklig zur Wiegenachse liegt. Durch diese Anordnung erübrigen
sich komplizierte Berechnungen, um die einzelnen Teile in die gewünschte Lage bringen
zu können, wie es z. B. bei exzentrisch gelagerten Teilen oder Teilen mit geneigter
Achse der Fall ist. Auch ist durch die Anordnung eines Supports auf dem zweiten
Schlitten und die Schwenkbarkeit des Supports um eine zur Wiegenachse parallelen
Ebene und die Anbringung eines weiteren Supports auf den ersten mit einer ebenfalls
zur Wiegenachse parallelen in einer parallelen Ebene angeordneten Schwenkachse,
wobei diese Achsen sich unter einem rechten Winkel schneiden, und wobei der letztere
Support die Werkzeugspindel in sich aufnimmt, so daß die Spindelachse durch den
Schnittpunkt der beiden Supporte führt, für jedes der zu verstellenden Organe eine
wohldefinierte Lage geschaffen, die es ermöglicht, auf einfache Weise jede gewünschte
Einstellung vornehmen zu können. Die erforderliche Einstellung der verschiedenen
Organe des Werkstückkopfes kann daher auf einfache Weise vorgenommen werden, und
es ist keine Korrektur erforderlich und infolgedessen auch keine neue Berechnung.
Im Ergebnis erlaubt die erfindungsgemäße Maschine einfach und schnell ohne besondere
komplizierte Berechnungen die Herstellung von Kegel- und Hyperboloidzahnrädern mit
längsgekrümmten, nach der Radmitte sich verjüngenden Zähnen nach dem Abwälzverfahren.
Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Einstellbarkeit der Werkzeugachse ist,
daß die Einstellung des Mittelpunktes in der Verzahnung, d. h. der Teilkegelspitze,
stets bei genau derselben Lage, der Wiege stattfindet. Es ist aber deshalb ganz
besoders wichtig, da für sämtliche Mechanismen, die eine Synchronisierung mit der
Wiege verlangen, diese Synchronisierung jetzt ein für allemal ohne Schwierigkeiten
stattfinden kann. Bei den bekannten Maschinen ist diese Synchronisierung bisher
gleichzeitig von den Abmessungen des Werkstückes und des Schneidzeuges abhängig,
sowie von dem Winkel und dem Verlauf der Spirale, von etlicher. weiteren hinzutretenden
Parametern ganz abgesehen. Jede an einer dieser Variablen vorgenommene Änderung
bedingte bisher Rechenarbeiten und eine Neusynchronisierung der Maschine mit der
Wiege, was nunmehr durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Maschine auf einfache
Weise vermieden wird. Vereinfachung der Fertigungsmaßnahmen und Zeitgewinn sowie
gleichzeitig auch eine Qualitätssteigerung und insbesondere Vermeidung von Ausschußstücken,
wie sie durch Rechenfehler bei komplizierten Rechnungen leicht hervorgerufen werden
können, sind die Folge.
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Im folgenden wird die Maschine nach der Erfindung an Hand einer ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt Fig.l
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine in Seitenansicht, Fig. 2 den
Fräskopf nach Fig. 1 im Radialschnitt und im vergrößerten Maßstab, Fig. 3 den Fräskopf
in einer anderen Arbeitsstellung, jedoch nicht geschnitten, Fig. 4 den Fräskopf
in Vorderansicht nach Fig. 2, Fig.5 Einzelheiten der Antriebsvorrichtung des ersten
Schlittens im Schnitt, Fig. 6 die Antriebsvorrichtung des auf dem ersten Schlitten
gelagerten Drehtisches ebenfalls im Schnitt und im vergrößerten Maßstab und Fig.7
einen Schnitt in Richtung VII-VII nach Fig. 4, Fig. 8 eine geometrische Darstellung
der den nachstehend besprochenen Anwendungsfall entsprechenden theoretischen Arbeitsgrundlagen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wurde angenommen, daß der Fräskopf
mit Schneidezeugen, deren Profile logarithmische Spiralen sind, ausgerüstet ist.
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Wie ganz schematisch in der Seitenansicht von Fig. 1 dargestellt ist,
besteht die Maschine im wesentlichen aus einem allgemeinen Rahmen 1, dem Fräskopf
2 und dem Werkstückstock 3. Der Fräskopf 2 kann entweder unmittelbar in der Wiege
4 oder in einem schwenkbaren Support 5 gelagert sein.
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Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf den Fräskopf 2. Der erfindungsgemäße
Werkzeughalter bzw. Fräskopf besteht im wesentlichen aus einer Zusammensetzung der
bekannten Wiege 4, eines ersten Schlittens 6, eines Drehtisches 7, eines
zweiten Schlittens 8, eines ersten neigbaren Supports 9 und eines
zweiten neigbaren Supports 10, wobei letztgenannter die Spindel 11 und die Scheibe
12, auf die das Werkzeug 13 befestigt wird, trägt. Die in bekannter Weise gestaltete
Wiege 4 ist auf Rollen 14 abgestützt und wird in üblicher Weise geführt
und angetrieben. Diese Wiege 4 kann sich um eine waagerechte Achse X-X drehen,
welche die (nicht dargestellte) senkrechte Drehachse Y-Y des Werkstückstockes in
einem hiernach
mit »Mittelpunkt der Maschine« bezeichneten Punkt
P schneidet, d. h. den Punkt, in dem sich die Achse des Werkstückspindelkopfes und
die Wiegenachse schneiden.Die die Achse X-X der Wiege im Mittelpunkt P der Maschine
senkrecht schneidende Ebene wird hiernach mit »ideelle Erzeugungs-Teilkreisebene«
(verkürzt 1. E.T.-Ebene) bezeichnet.
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Der zusätzliche, neigbare Support 5, der, wie bereits erwähnt,
beliebig herangezogen werden kann, ist unmittelbar über eine Rotationsfläche, im
vorliegenden Fall eine Kugelfläche, auf vorgenannte Wi.^ge 4
abgestützt. Dieser
Support 5 wird geführt, angetrieben, geklemmt und örtlich bestimmt. Im nachfolgenden
wird angenommen, daß dieser Support sich in der Nullstellung befindet.
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Die erste zur örtlichen Lagerung des Werkzeuges bestimmte Trägergruppe
umfaßt die beiden Schlitten 6 und 8 und zwischen beiden den Drehtisch 7.
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Der erste Schlitten 6 kann radial zur Wiege 4 verschoben werden. Zu
diesem Zweck ist im genannten Schlitten eine seitliche Nut 15 eingeschnitten, in
der eine Zahnstange 16 (Fig. 5) befestigt ist. Ein Stirnrad 17, dessen Welle
ein Schneckenrad 18 trägt, steht dauernd im Eingriff mit dieser Zahnstange.
Das Schneckenrad steht im Eingriff mit einer Schnecke 19, deren Welle 20 in einem
Vierkant 21 endet. Diese verschiedenen Wellen sind in einem Träger 22 gelagert.
Eine mit Teilstrichen versehene Kegelfläche 23, die sich vor einem festen Teilstrich
24 bewegt, ermöglicht es, die jeweilige Stellung des Schlittens genau abzulesen.
Vorgenannter Schlitten 6 wird außerdem an Führungsleisten 25, 26 entlanggeführt,
wobei dieselben mittels Bolzen 27, 28 unverrückbar am unterhalb liegenden neigbaren
zusätzlichen Support 5 befestigt ist. An einer dieser Leisten (z. B. 25) ist eine
Skala 29 angebracht, während der Schlitten 6 eine feste Marke 30 trägt,
die an der Skala entlangläuft.
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Dieses zweite Einstellmittel dient hauptsächlich zur Grobeinstellung,
während das erste Mittel 23, 24 ein genaues Ablesen der Feineinstellung ermöglicht.
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Die Drehscheibe 7 ist mittels eines Kranzes 31 in einer Ringnut
32 des vorgenannten Schlittens 6 abgestützt. Um der Drehscheibe eine Drehbewegung
erteilen zu können, ist ihr unterer Außenrand in Form eines Schneckenrades 33 geschnitten,
das dauernd im Eingriff mit einer Schnecke 34 steht, deren Welle 35 ein Kegelrad
36 trägt. Dieses Kegelrad steht im Eingriff mit einem weiteren Kegelrad37,
dessen Welle38 in einem Vierkant 39 endet. Diese Welle trägt ebenfalls einen mit
Teiltsrichen versehenen Kegel 40, der sich vor einen festen Teilstrich
41 (Fig. 6) bewegt. Vorgenannte Drehscheibe? kann auch noch mit einer Skala
42 ausgerüstet werden, die sich an einem festen Teilstrich 43 (Fig.
4) entlangbewegt.
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Auf vorgenannter Drehscheibe 7 ist der zweite Schlitten
8 angebracht. Derselbe wird zwischen zwei parallelen Führungsleisten
44, 45 geführt, die mit Schrauben 46, 47 unverrückbar an der Drehscheibe
7 befestigt sind. Dieser Schlitten 8 hat eine Rippe 48
mit einem Gewindeloch
49, in welchem das freie Ende einer Gewindespindel 50 eingreift.
Diese Spindel wird an einem glatten Teil 51 derselben in einem Ansatz
52 des Drehtisches 7 gelagert, wobei vorgenannter glatte Teil 51 einerseits
durch einen Anschlag 53 und andererseits durch einen konischen festen Teil
54 be- i grenzt ist; dieser feste konische Teil gehört zu einer Meßvorrichtung,
die aus einem mit Teilstrichen versehenen Kegel 55, der sich vor dem festen
konischen Teil 54 bewegt, besteht, wobei das freie Ende 56 vorgenannter
Gewindespindel 50 in einem Vierkant endet.
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Zur Fortbewegung des Schlittens 8 braucht nur ve_genannter
Vierkant entsprechend gedreht zu werden, wobei die Drehbewegung der Gewindespindel
50
eine proportionale Verschiebung des Schlittens 8 bewirkt. Um die
angenäherte Lage des Schlittens 8 im Laufe der Grobeinstellung leicht ablesen zu
können, ist an einer der Führungsleisten (z. B. 44) eine Skala 57 angebracht,
die an einem festen Plättchen, das am Schlitten 8 angebracht ist, entlanggleitet.
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Auf diesem zweiten Schlitten 8 ist ein erster neigbarer Support
9 angebracht. Derselbe wird zwischen zwei Backen 59,60 gehalten; durch
eine dieserBacken gehen Klemmschrauben 61 hindurch, während bei der anderen
Backe nicht nur Klemmschrauben 62 hindurchgehen, sondern auch eine Einstellungsschraube
63; die auf ein darunterliegendes stabiles Element 64 abgestützt ist, dessen der
Einstellschraube zugekehrte Fläche als Kreisevolvente gestaltet ist, wob;i der Mittelpunkt
des Grundkreises dieser Evoivente der den beiden logarithmischen Spiralen des Werkzeuges
gemeinsamer Pol C ist (Fig. 7). Die Größe der Kippbewegungen dieses zweiten Halters
kann leicht an den Teilstrichen des geteilten Kegels 65 der Einstellschraube
abgelesen werden.
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Zur Vervollständigung des Fräskopfes der Maschine ist zuletzt noch
ein zweiter neigbarer Support 10 vorgesehen, der sozusagen das eigentliche
WFrkzeug trägt. Genau wie der vorgehende Support wird derselbe durch zwei Backen
66,67 gehalten, und zwar derart, daß durch eine dieser Backen eine Reihe
Klemmschrauben 68 hindurchgehen, während durch die zweite Backe nicht nur
eine Reihe Klemmschrauben 69 hindurchgehen, sondern auch eine Einstellschraube
70, die auf eine darunterliegende Stützfläche abgestützt ist, deren der Einstellschraube
zugekehrte Fläche als Kreisevolvente gestaltet ist, wobei der Mittelpunkt des Grundkreises
dieser Evolvente der den beiden logarithmischen Spiralen. des Werkzeuges gemeinsamer
Pol C ist (Fig. 2).
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Zum besseren Verständnis der durch die vorliegende Erfindung eingeführten
Merkmale und der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Maschine werden in der nachstehenden
Reihenfolge, im Zusammenhang mit der vorhergehenden Beschreibung wie mit den beigegebenen
Zeichnungen und insbesondere Fi;.g, 8, eingehende Einzelheiten hinsichtlich der
Lage und der Bewegungen der verschiedenen Bestandteile des Fräskopfes und bezüglich
der Merkmale d - Maschine in der Ausgangs- bzw. Nullage beschrieben und es wird
außerdem ein praktischer l=all besprochen, aus dem hervorgeht, in welchem Umfange
die vorangehenden Rechnungsaufgaben vereinacht werden und mit welcher Leichtigkeit
die gesamte ~:instellung der Maschine auf systematischen, Wege erfolgen kann.
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Elnfai:hhcitshalber bezieht sich die nachstehende Beschreibung auf
einen Fräskopt, der zur An@>=ei3-dung von Schneidzeugen mit Profil nach einer logarithmischen
Spirale versehen ist, wobei dieser aisache selbstverständlich keine beschränkende
Bedkeu-Wag zuzuschreiben ist.
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Im ersten Teil der Maschine gestatten ie beiden Schlitten 6,
8, zusammen mit dem Drehtisch 7 in gewissem Sinne die theoretischen Arbeitsgrundlagen
mit der Maschine wiederzugeben, wobei die genaue
Einstellung dieser
Teile ohne Sonderberechnung erfolgen kann. Der Schlitten 6 wird auf die Länge
der mittleren Mantellinie der Teilkegel und Schlitten 8
nach dem Radius des
Schneidzeuges eingestellt. Der zwischen den beiden Schlitten 6, 8 befindliche Drehtisch
7 gestattet Schlitten 8 gemäß dem Spiralwinkel 8
einzustellen.
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Das Werkzeug 13 wird derart eingestellt, daß der den beiden
logarithmischen Spiralen des Profils gemeinsame Pol C in der Teilkreisebene des
Grundkreises liegt.
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Im vorliegenden Beispiel wird die Wiege 4 durch bekannte Mittel
in Drehung versetzt, wie dieselben beispielsweise und ganz schematisch in Fig. 4
dargestellt sind, und zwar durch den an der Wiege befestigten Zahnkranz 73, die
Schnecke 74, die Welle 75, die Kegelräder 76, 77 und die Welle
78, die durch irgendein bekanntes Antriebsmittel (nicht dargestellt) angetrieben
werden.
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Wie bereits erwähnt, trägt die Wiege den zusätzlichen neigbaren Support
5, dessen Rotationsachse in der vorgenannten I. E.T.-Ebene liegt.
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Der durch den Support 5 getragene Schlitten 6 kann sich
rechtwinklig zur Achse dieses Supports 5 bewegen. Der Drehtisch 7 kann eine
vollständige Umdrehung um eine rechtwinklige, auf der vorbeschriebenen I. E.T.-Ebene
stehende Achse ausführen.
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Schlitten 8 ist derart gestaltet, daß derselbe sich, vorzugsweise
rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Schlittens 6, bewegt, wenn der Drehtisch
sich in der Nullstellung befindet. Der erste neigbare Support 9,
dessen Rotationsachse
V-V in der vorgenannten I. E.T.-Ebene liegt, ist parallel zur Bewegungsrichtung
des zweiten Schlittens 8 gerichtet.
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Zuletzt ist der zweite neigbare Support 10 derart gestaltet,
daß seine Rotationsachse Z-Z zugleich rechtwinklig auf vorgenannter Achse V-V des
ersten Supports 9 steht und in der vorgenannten 1. E.T.-Ebene liegt, wenn
der Support 9 sich in der Nullstellung befindet. Wie ebenfalls bereits erwähnt
wurde, ist es dieser letzte Support 10, der die Welle 11 und die Scheibe
12 trägt, an der das Werkzeug 13 befestigt wird.
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Die allgemeine Gestaltung des derart verbesserten Fräskopfes ist also
derart, daß, wenn die neigbaren Supporte 5, 9 und 10 sich in der Nullstellung befinden,
die Werkzeugachse rechtwinklig aus der 1. E.T.-Ebene steht. Wenn außerdem die Schlitten
6 und 8
sich ebenfalls in der Nullstellung befinden, fällt die Werkzeugachse
genau mit der Achse der Wiege zusammen. Es kommt noch hinzu, daß der Werkzeugträger
sowie das Werkzeug selbst derart kombiniert sind, daß unter den vorgenannten Bedingungen
der den beiden logarithmischen Spiralen des Werkzeugprofils gemeinsame Pol C sich
in der I. E.T.-Ebene befindet und mit dem Mittelpunkt P der Maschine zusammenfällt.
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Der eigentliche Antrieb des Werkzeuges erfolgt ebenfalls durch bekannte
Mittel, die im vorliegenden Fall durch eine ausziehbare, gekröpfte Welle
79
mit Universal-Gelenken 80 (Fig. 2), wobei die Welle 81 durch
irgendwelches geeignete bekannte (nicht dargestellte) Mittel angetrieben wird.
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Die Einstellung des derart gestalteten Fräskopfes ist äußerst einfach,
wie noch deutlicher aus dem hiernach beschriebenenBeispielhervortreten wird. Diesem
Beispiel wird das Schneiden nach, dem Abwälzverfahren eines Kegelspiralzehnrades
mit zugehörigem Ritzel zugrunde gelegt. Die verhältnismäßig sehr einfachen Vorberechnungen
hinsichtlich der allgemeinen Daten des Zahnradpaares, der Abmessungen des Werkstückes
usw. wurden durch eine jedem Fachmann bekannte Methode durchgeführt.
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Im nachstehenden Beispiel wird die sogenannte »Viereinstellungsmethode«,
d.h. eine Einstellung für jede Flanke, erläutert.
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Es werden zunächst die mittlere Mantellinie des Grundkegels oder,
mit anderen Worten, der Abstand A vom Scheitel des Grundkegels des Zahnrades bzw.
des Ritzels zur Mitte der Verzahnung berechnet sowie die Ansatzwinkel y der beiden
Räder und auch der Sinn und der Winkel der Spirale S.
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Mit Bezug auf das Werkzeug gibt eine Sondertabelle als Funktion eines
Neigungswinkels ß den Außenradius R, den Innenradius r und den Vorsprung RX des
Werkzeuges. Eine weitere Sondertabelle gibt als Funktion des Winkels y die dem Winkel
der Spirale S zuzuführende Korrektion (A). Diese Tabelle läßt sich leicht aus der
Gleichung
zusammenstellen, wobei « den Eingriffswinkel des Werkzeuges darstellt. Bei Werkzeugen
mit Kreisbogenprofil läßt sich jedoch keine derartige Tabelle zusammenstellen. Man
wird in diesem Fall jedesmal eine Sonderrechnung durchführen müssen, da sich der
Eingriffswinkel des Werkzeuges fortwährend in Abhängigkeit von seinem Neigungswinkel
f3 ändert.
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Beim vorliegenden Beispiel sind zur Einstellung des Fräskopfes der
Maschine die nachstehenden Gleichungen auszuwerten:
Man sieht also, daß trotz der scheinbaren Schwierigkeit des angeführten Beispiels
die Rechenarbeiten äußerst vereinfacht und auf eine Mindestzahl zurückgeführt sind.
Wenn diese einfache Vorberechnung einmal durchgeführt worden ist, erfolgt die Einstellung
der Maschine wie folgt: Für die Hohlflanke des Zahnrades 1. Support 5 wird in die
Nullstellung gebracht.
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2. Schlitten 6 wird im Abstand A verschoben. Diese Bewegung wird durch
geeignete Rechts- bzw. Linksdrehung des Vierkants 21 bewirkt, wodurch die
Welle 20, die Schnecke 19, das Schneckenrad 18 und das Zahnrad
17 sich mitdrehen.
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Letztgenanntes bewirkt durch Vermittlung der Zahnstange
16 den entsprechenden Vorschub des gesamten Schlittens 6, der in den
Führungsleisten 25, 26
geführt wird. Die Ablesung der Lage des Schlittens
6
erfolgt, für die Grobeinstellung, an einem festen am Plättchen
30 angebrachten Teilstrich im Zusammenhang mit der auf eine der Schiebeleisten
(im vorliegenden Fall: die Schiebeleiste 25) angebrachten Skala und für die
Feineinstellung an der Teilung am Kegelkopf 23 im Zusammenhang mit der festen
Marke 24: 3. Der Drehtisch wird um einen Winkel S + J verschoben, wobei S der Spiralwinkel
des zu schneidenden Werkstückes und d die an diesem Winkel S anzubringende Korrektur
darstellt. Die Korrektur A ist der entsprechenden Tabelle als Funktion von ß zu
entnehmen. Die Winkeldrehung des Drehtisches 7 erfolgt durch geeignete Rechts- bzw.
Linksdrehung des Vierkants 39, der eine entsprechende Drehung der Kegelzahnräder
37,
36, der Welle 35, der Schnecke 34 und zuletzt der an dem Drehtisch angebrachten
Spiralverzahnung 33 bewirkt. Die Winkeldrehung kann entweder am mit Teilungen
versehenen Kegelkopf 40 im Zusammenhang mit dem festen Teilstrich
41 oder an der Skala 42 im Zusammenhang mit dem festen Teil-
strich
43 kontrolliert werden.
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4. der zweite Schlitten 8 wird um einen Abstand R,
der
der entsprechenden Tabelle von RKzu entnehmen ist, verschoben. Dieser Vorschub wird
durch geeignete Rechts- bzw. Linksdrehung des Vierkants 56
erzeugt, wobei
eine Drehung der Gewindespindel 50
und ein entsprechendes Verschieben des
Schlittens 8
bewirkt wird. Der Betrag der Verschiebung kann
einerseits
am Kegel 55 im Zusammenhang mit dem festen Teilstrich 54 oder an dem
am Schlitten 8 befestigten festen Teilstrich 58 im Zusammenhang mit
der Skala 57, die im ,vorliegenden Fall an der Füh-
rungsleiste
44 des Schlittens 8 befestigt ist, abgelesen werden.
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5. Der erste neigbare Support wird um den Winkel a verschoben, der,
wie bereits erwähnt, vorher berechnet worden ist. Diese Neigung wird dadurch hervorgerufen,
daß sämtliche Klemmschrauben 61, 62 der Backen 59, 60 gelöst werden und
die Einstellschraube
im geeigneten Sinn um einen Betrag gedreht wird, der am
Kegelkopf 65 dieser Schraube ablesbar ist; zuletzt werden sämtliche Klemmschrauben
61, 62
wieder fest angezogen.
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6. Zuletzt wird der zweite neigbare Support 10 um einen Winkel
ß geneigt, der ebenfalls der entsprechenden Tabelle als Funktion von M9 zu entnehmen
ist. Genau wie oben unter 5 angeführt, wird diese Winkelverschiebung wie folgt hervorgebracht
und gemessen: sämtliche Klemmschrauben68,69 der Backen werden gelöst, und die Einstellschraube
70 wird im geeigneten
Sinn um einen Betrag gedreht, der am geteilten Kegel-kopf
71 dieser Schraube ablesbar ist; zuletzt werden
sämtliche
Klemmschrauben 68, 69 wieder fest angezogen. Für die konvexe Flanke des Zahnrades
1. Der Drehtisch 7 wird durch die vorbeschriebenen Betätigungs-
und Kontrollmittel auf einen
Winkel S - d eingestellt.
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2. Der erste Schlitten 6 wird auf den Abstand r, der dem Innenradius
des Werkzeuges ents richt und der geeigneten Tabelle als Funktion
von entnommen wird, eingestellt.
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Die weiteren Supporte und Schlitten des Fräskopfes der Maschine bleiben
unverändert.
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Zum Schneiden des Ritzels werden die Einstellungen in gleicher
Weise wie für des Gegenrad durchgeführt, lediglich mit dem Unterschied, daß
der Sinn der Spirale umgekehrt ist.
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Es soll darauf hingewiesen werden, daß der zusätzliche Support 5 nicht
nur zur Korrektur der Tragfläche in Höhenrichtung der Zähne, sondern
auch zum Schneiden nach dem im allgemeinen als »formate« bekannten Sonderverfahren
herangezogen wer-den kann.
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Es soll ebenfalls darauf hingewiesen werden, daß das Zahnradschneiden
nach dem »Viereünstellverfahren« nicht das einzigste Verfahren
ist, das auf der
erfindungsmäßig verbesserten Maschine angewendet werden
kann. Es können unter anderem auch das
Drei- oder sogar Zweieinstellungsverfahren
angewen-
det werden, und zwar entweder nach dem Abwälzverfahren oder nach
dem »Formate«-Verfahren.
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Die Viereinstellungsmethode scheint jedoch das einfachste, leichteste
und genaueste Verfahren zu sein und bietet außerdem den Vorteil einer leichten,
schnellen und genauen Kontrolle der Zahnstärke, wobei diese Kontrolle unabhängig
ist von der Werkzeugstärke. Nachdem man die erste Flanke der Verzahnung geschnitten
hat und nun den Fräskopf zum Schneiden der anderen Flanke einstellt, genügt es nämlich,
das Werkstück um den gewünschten Winkel zu drehen - meistens um einen halben Gang
-, was sehr leicht zu bewerkstelligen ist. Mit einem und demselben Werkzeug läßt
sich eine große Anzahl verschiedener Kegelräder schneiden.
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Der erfindungsgemäße verbesserte Fräskopf gestattet ebenfalls das
Schneiden von Zahnrädern und Ritzeln mit korrigierter Verzahnung, von hypoiden Zahnradpaaren,
wie auch von Verzahnungen, deren Spiralwinkel gleich Null ist, wobei dies auf viel
einfachere Weise als dtnft Anwendung der bisherigen Verfahren möglich ist.
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Wenn eine Korrektur der Flankentragfläche erwünscht ist, kann man
ebenfalls die bekannten Korrekturverfahren anwenden. In diesem Fall müßten
wahrscheinlich gewisse zusätzliche Rechenarbeiten herangezogen werden, doch würden
dieselben auf jeden Fall äußerst einfach sein; in zahlreichen Fällen könnten diese
Rechenarbeiten auch dadurch um-
gangen werden, daß die meisten Bestandteile
des erfindungsgemäßen Fräskopfes verschoben werden können, ohne daß der Mittelpunkt
der Tragfläche da-
durch verlegt wird.
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Es folgt aus dem angeführten Beispiel, daß im Gegensatz zu den Anforderungen
der bisherigen Ma-
schinen zum Schneiden von Kegel-, Hyperboloid- und gleichartigen
Zahnrädern die Anzahl und Schwierigkeit der erforderlichen Vorberechnungen vernachlässigbar
gering sind und daß sämtliche Korrekturen unmittelbar durch Einstellung der Bestandteile
des Fräskopfes unter ständiger Kontrolle ausgeführt werden können. Was dieses Korrigieren
selbst anbelangt, so können die Korrektur-Einstellungen
auf Grund der Herstellungsdaten und einer leichten Vorberechnung auf einfachste
Weise zusammengestellten Ta-
bellen entnommen werden.
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Die Folgerung aus dem Vorstehenden ist, daß nunmehr die Möglichkeit
besteht, derartig verbesserte Maschinen in die Industrie in weiterem Umfang
als
bisher geschehen, anzuwenden, und zwar dadurch, daß dieselben nicht mehr
auf die Großproduktion beschränkt bleiben, sondern auch allen
kleineren Be-
trieben zugänglich sind. Die durch das Anbringen
der
Korrekturen und durch die Anpassung der Maschine an jeden
Sonderfall bedingten Kosten sind nicht höher als diejenigen, welche die genaue
Einstellung von jeder Sonderwerkzeugmaschine erfordert.
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In jedem Fall sind diese Kosten nur ein Geringes
im Vergleich
mit denen der schwierigen Rechenarbeiten, die nur wenigen Fachleuten zugänglich
sind.