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Maschine zum Verzahnen von Zahnrädern od. dgl. mit einer im Takt der
Schnittbewegung steuerbaren Klemmeinrichtung für den Beistell-Schlitten Bei manchen
Maschinen zum Verzahnen von Zahnrädern od. dgl, mit einem absatzweise zum Schnitt
gelangenden Werkzeug ist zum Erzeugen einer relativen Beistellbewegung zwischen
Werkzeug und Werkstück ein Schlitten vorgesehen, der während des spanabhebenden
Arbeitsspiels der Maschine, das zahlreiche absatzweise Schnitte umfaßt, auf dem
Maschinengestell verschiebbar ist. Das Maß der Beistellbewegung läßt sich durch
Verstellung eines Anschlages ändern, gegen den der Schlitten läuft.
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Bekanntlich ist es erwünscht, bei Werkzeugmaschinen alle zueinander
beweglichen Teile mit Ausnahme derjenigen festzuklemmen, die für den betreffenden
Arbeitsgang notwendigerweise zu bewegen sind. Es liegt daher nahe, in Befolgung
dieser Lehre den Schlitten mit einer im Takt der Schnittbewegung steuerbaren und
ihn gegen seine Führung spannenden Klemme zu versehen, damit der Schlitten während
der Schneidbewegung nicht nachgibt und keine Rattermarken entstehen.
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Es ist auch bereits eine Zahnradfräsmaschine oder Zahnradstoßmaschine
mit einem Bettschlitten bekannt, der zwischen einer Arbeitsstellung und einer zurückgezogenen
Stellung verschiebbar ist und in der Arbeitsstellung durch eine hydraulisch gesteuerte
Klemme festgeklemmt wird.
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Die Forderung, den das Werkzeug tragenden Schlitten während der Schnittbewegung
festzuklemmen, ist bei einer mit einem Abwälzfräser arbeitenden bekannten Maschine
zum Verzahnen von Zahnrädern dadurch erfüllt, daß der den Abwälzfräser tragende
Schlitten während eines jeden Arbeitsspiels festgeklemmt ist. Nach Beendigung des
Arbeitsspiels wird die Klemme gelöst, und der Schlitten wird in der Achsenrichtung
des Abwälzfräsers, also nicht in der Beistellrichtung, um ein kleines Stück verschoben,
um dadurch zu erreichen, daß nach Ausspannen des fertigen und Einsetzen eines neuen
Werkstücks dieses durch eine andere Stelle des Abwälzfräsers bearbeitet wird.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Maschine zum Verzahnen von
Zahnrädern od. dgl. mit einem absatzweise zum Schnitt gelangenden Werkzeug und mit
einem Schlitten, der zum Erzeugen einer relativen Beistellbewegung zwischen Werkzeug
und Werkstück während eines jeden zahlreiche absatzweise Schnitte umfassenden spanabhebenden
Arbeitsspiels der Maschine auf dem Maschinengestell verschiebbar und mit .einer
im Takte der Schnittbewegung steuerbaren, den Schlitten gegen seine Führung spannenden
Klemme versehen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Maschine so auszugestalten,
daß der Schlitten, zwischen den einzelnen Schnittbewegungen genau steuerbare Beistellbewegungen
erfährt. Die der Lösung dieser Aufgabe dienende erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Maschine ist gekennzeichnet durch einen dem Schlitten stetig vorauslaufenden Anschlag,
durch einen auf den Schlitten eine stetige Kraft in der Beistellrichtung ausübenden
Antrieb und durch eine für die Klemme vorgesehene Steuerung, die die Klemme während
der Schnittbewegungen, wie an sich bekannt, vorübergehend geschlossen hält und sie
in den Zeiten zwischen den Schnitten so lange öffnet, daß der Schlitten den während
des Schnittes vorausgelaufenen Anschlag einholt. Durch diese Ausgestaltung der Maschine
ist erreicht, daß der Schlitten lediglich unter Steuerung der Klemme genau bemessene
Beistellschritte ausführt, die jeweils nur stattfinden, solange das Werkzeug nicht
schneidet.
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Vorzugsweise ist der Anschlag eine Schubkurve. Das ergibt eine besonders
einfache Ausgestaltung der Maschine, die ebenso, wie die eingangs, erläuterten bekannten
Maschinen, als Hobelmaschine mit gegenläufigen,
die Werkzeuge tragenden
Stößeln ausgeführt sein kann.
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Damit man bei Verwendung ein und derselben Schubkurve die relative
Beistellbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück im Bedarfsfalle verändern kann,
ist die Maschine vorzugsweise so ausgeführt, daß ein schwenkbarer Hebel, der sich
mit einer ersten an ihm gelagerten Rolle auf der Schubkurve abstützt, eine zweite
auf ihm verstellbare Rolle hat, die sich an eine rechtwinklig zur Beistellrichtung
verlaufende, sich mit dem Schlitten bewegende Fläche abstützt, wobei die Richtung
der Verstellung der zweiten Rolle auf dem Hebel rechtwinklig zur Beistellbewegung
verläuft, wenn der Hebel sich am Ende des Beistellhubes befindet.
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Dabei können die Schubkurve und der Hebel auf dem Maschinengestell
gelagert sein.
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In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
wiedergegeben. In ihm zeigt Fig. 1 einen Grundriß der Maschine, Fig. 2 einen Aufriß
der Werkzeuge und des Werkzeughalters der Maschine mit Bezug auf Fig. 1, von rechts
her gesehen, Fig. 3 den senkrechten Teilschnitt nach der Ebene 3-3 der Fig. 1 und
Fig. 4 das Getriebeschema des Antriebes der Maschine und desjenigen Teiles der hydraulischen
Anlage, auf den sich die Erfindung bezieht.
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Im Maschinengestell 10 ist ein trommelförmiger Werkzeughalter
11 gelagert, .auf dem obere und untere Führungsbahnen 12 und 12' für Hobelstähle
um eine waagerechte Achse 13 einstellbar angeordnet sind. Auf diesen Führungsbahnen
gleiten in der Richtung der in Fig. 2 gezeigten Pfeile Stößel 14 und 14' hin und
her, auf denen in der Längsrichtung von Schlitzen 16 einstellbar die Supporte 15
und 15' der Hobelstähle T und T' angebracht sind; die Hin- und Herbewegung
der Stößel erfolgt durch einen bei 18 schwenkbar mit ihnen verbundenen Hebel
17, der auf .dem Halter 11 um eine Achse 19 schwingend gelagert ist und seinerseits
durch eine Kurbel 21 einer Welle 22 mittels einer Pleuelstange 23 angetrieben wird.
Die Welle 22 (Fig. 4) erstreckt sich längs der Achse 13.
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Jeder der beiden Hobelstähle kommt auf dem in Richtung auf die Achse
13 zu erfolgenden Hub zum Schnitt. Die Gleitbahnen 12 werden so eingestellt, daß
die Hobelstähle die beiderseitigen Flanken eines und desselben Zahnes des Werkstücks
G bearbeiten, das auf der Werkstückspinde124 aufgespannt ist. Der Spindelstock 26,
in dem die Spindel um die waagerechte Achse 25 umlaufend gelagert ist, läßt sich
in Richtung .der Achse 25 auf Gleitbahnen 27 einer Drehscheibe 28 verstellen. Diese
Drehscheibe gleitet auf kreisbogenförmigen Führungen 29 und kann auf diesen um eine
lotrechte Achse 31 verstellt werden. Die Gleitbahnen 29 werden von einem Schlitten
32 gebildet, der auf geradlinigen Gleitbahnen 33 des Gestells 10 in Richtung der
Achse 13 verschiebbar ist. Die drei Achsen 13, 25 und 31 schneiden sich in demselben
Punkt.
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Die Kurbelwelle 22 .erfährt ihren Antrieb durch einen Motor 34 über
Kegelräder 35, eine Welle 36, Wechselräder 37 zum Ändern der Schnittgeschwindigkeit,
Welle 38 und Kegelräder 39. Die Werkstückspindel 24 erfährt .absatzweise eine Teilschaltbewegung,
und zwar geschieht dies jedesmal, wenn der Schlitten 32 auf den Gleitbahnen 33 zurückgezogen
ist und das Werkstück G von den Werkzeugen abgerückt hat. Herbeigeführt wird die
Teilschaltbewegung durch ein Maltesergetriebe, dessen Triebling 41 mit einer Rolle
43 jeweils in einen mehrerer radialer Schlitze eines Malteserrades 42 eingreift
und dieses dadurch bei jedem Umlauf des Trieblings um einen bestimmten Winkel weiterdreht.
Seinen Antrieb erfährt der Triebling von der Welle 36 über Wechselräder 44 zum Ändern
des Übersetzungsverhältnisses, weiter über eine Welle 45, Kegelräder 46, Welle 47,
Zahnräder 48 und 49 und die Welle 51 des Trieblings. Die Malteserscheibe 42 treibt
die Werkstückspindel24 über einen Getriebezug an, der aus Stirnrädern 52 und 53,
einer Teleskopwelle 54, Kegelrädern 55, einer Welle 56, Kegelrädern 57 und 58, einer
Teleskopwelle 59, Kegelrädern 61, Wechselrädern 62 zur Änderung der Teilschaltung,
einer Schnecke 63 und einem auf der Werkstückspindel befestigten Schneckenrad 64
besteht. Die Teleskopwelle 54 verläuft parallel zur Gleitbahn 33 und ermöglicht
daher die Verschiebung des Schlittens 32. Die Welle 56 erstreckt sich parallel zur
lotrechten Achse 31 und ermöglicht daher das Verschwenken der Drehscheibe 28 zum
Zwecke der Einstellung. Die Teleskopwelle 59 schließlich verläuft parallel zur Gleitbahn
27 und ermöglicht daher die Verstellung des Werkstückspindelstocks 26. Durch Ändern
des Übersetzungsverhältnisses der Wechselräder 44 läßt sich die Anzahl der Teilschaltungen
je Zeiteinheit ändern. Durch Auswechseln der Wechselräder 62 läßt sich der Winkelweg
ändern, um den die Werkstückspindel bei jeder Teilschaltbewegung gedreht wird.
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Die Beistellbewegung zwischen den Werkzeugen und dem Werkstück wird
bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch Verschiebung des das Werkstück tragenden
Schlittens 32 auf seinem Träger, also auf dem Gestell 10 herbeigeführt, und zwar
durch hydraulische Mittel. Die Beistellbewegung wird dabei von einem verschiebbaren
Anschlag begrenzt, der von einer Schubkurvenscheibe 65 gebildet wird. Diese ist
so angeordnet, daß sie auch den Rücklauf des Schlittens bewirkt. Sie sitzt auf einer
Welle 66, die im Gestell drehbar gelagert ist und für jede Teilschaltbewegung, also
für die Bearbeitung eines jeden Zahnes des Werkstücks, einen Umlauf ausführt. Ihren
Antrieb erfährt die Welle 66 von der Welle 47 aus über Kegelräder 67, Stirnräder
68, Kegelräder 69, eine Schnecke 71 und ein Schneckenrad 72. Der hydraulische Beistellantrieb
besteht aus einem Kolben 73, aus einem diesen Kolben aufnehmenden Zylinder 74, der
auf dem Gestell 10 angeordnet ist, und aus einem Nockenhehel 76 mit einer Nockenrolle
75, auf die der Kolben mit einer ebenen Stirnfläche drückt. Dieser Hebel ist auf
dem Gestell 10 der Maschine durch einen Zapfen 77 schwenkbar gelagert und trägt
eine weitere Rolle 78, die am Umfang der Schubkurvenscheibe 65 anliegt. Die Rolle
75 wird von einem Stein 79 getragen, der durch eine Schraubspindel81 auf dem Hebel
in dessen Längsrichtung verstellbar ist und daher den Abstand der Rolle 75 von dem
Lagerpunkt 77 zu ändern gestattet. Auf diese Weise kann man die Länge des Beistellhubes
unterschiedlich einstellen. Die Verstellrichtung des Steines 79 verläuft parallel
zur Stirnfläche 73' des Kolbens, die an der Rolle 75 anliegt, also lotrecht zur
Bewegungsrichtung des Kolbens, wenn der Hebel die
in Fig. 3 gezeigte
Stellung einnimmt. Dies ist die Stellung, die der Hebel am Ende der Beistellbewegung
,einnimmt, wenn die Rolle 78 an der Schubkurve auf deren tiefstem Punkt 82 liegt.
Dieser Anordnung zufolge hat die Verstellung des Steines 79 keinen Einfluß auf die
nach erfolgter Beistellbewegung erreichte Lage des Kolbens 73 oder der sich mit
ihm bewegenden Teile.
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Der Kolben 73 ist durch eine Stange 83 mit einem zweiten Kolben 84
verbunden, der in einem Zylinder 85 hin und her geht, und dieser Zylinder ist auf
dem Schlitten 32 in derselben Richtung verstellbar, in der die Beistellbewegung
erfolgt, nachdem zuvor Klemmschrauben 86 gelockert sind. Durch diese Verstellung
läßt sich die Stellung verändern, die das Werkstück G bei Beendigung der Beistellbewegung
erreicht, was z. B. erwünscht ist, wenn man Hobelstähle T, T' verwenden will, deren
Abmessungen in Richtung der Achse 13 größer oder kleiner sind. Will man den Schlitten
32 entweder in die in den Fig. 1 und 3 gezeigte Grenzstellung gegenüber dem Kolben
84 bringen, d. h. in die Stellung zum Bearbeiten des Werkstücks, oder will man ihn
in die andere Grenzstellung nach rechts zurücklaufen lassen, um das Werkstück auszuspannen
oder ein neues Werkstück aufzuspannen, dann muß man zu diesem Zweck das Druckmittel
mit Hilfe .eines von Hand zu bedienenden Ventils 87 (Fig. 1) entweder der Steueröffnug
88 oder der Steueröffnung 89 des Zylinders 85 zuführen. Während der Bearbeitung
des Werkstücks wird das Druckmittel ständig der Kammer des Zylinders 74 durch die
Steueröffnung 91 zugeführt, um dadurch die Beistellbewegung des Aggregates 73, 83,
84, 85 und 32 mit Bezug auf die Fig. 1 und 3 nach links herbeizuführen, wobei das
Maß dieser Beistellbewegung durch die Schubkurve 65 begrenzt wird. Diese läuft dabei
mit Bezug auf Fig.3 im Gegenuhrzeigersinn und läßt dabei ihrem Umfang fortschreitend
von der hohen Stelle 92 bis zur tiefsten Stelle 82 unter der Rolle 78 vorbeilaufen.
Die Stelle 92 bildet das eine Ende eines Kreisbogenschnittes, dessen anderes Ende
bei 93 angegeben ist. Während die Schubkurve von dem tiefsten Punkt 82 bis zum höchsten
Punkt 93 unter der Rolle 78 hindurchläuft, werden der Nockenhebel 76, der Kolben
84 und die damit verbundenen Teile wieder zurückverstellt, also nach rechts mit
Bezug auf Fig. 3, bis das Werkstück von den Werkzeugen freikommt. Während der Kreisbogenabschnitt
der Schubkurve sich unter der Rolle 78 befindet, erfolgt die beschriebene Teilsch.altbewegung.
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Zwar wirkt der Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 73 stetig, während
sich die Maschine in Betrieb befindet, doch findet die durch die Abschnitte 92 bis
82 der Schubkurve 65 begrenzte Beistellbewegung nur während der Zeitspanne statt,
die nach Beendigung eines jeden Schneidhubes eines Hobelstahles T bis zum Beginn
des folgenden Schneidhubes des Hobelstahles T' verstreicht. Während die Hobelstähle
sich im Schnitt befinden, verbleibt der Schlitten 32 am Gestell 10 durch zwei Klemmvorrichtungen
94 von übereinstimmender Bauart festgespannt.
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Jede dieser beiden Klemmvorrichtungen besteht aus einem am Gestell
befestigten Kolben 95 und aus einem auf diesem Kolben in senkrechter Richtung gleitend
geführten Zylinder 96 sowie aus einem Schraubenbolzen 97 und einer Mutter 98. Der
Schaft dieses Bolzens geht durch einen Längsschlitz 99 des Schlittens hindurch.
Wird dem Zylinder 96 über einen Kanal 101 das hydraulische Druckmittel zugeführt,
so wird dadurch der Zylinder abwärts gedrückt, so daß der Kopf des Bolzens 97 den
Schlitten 32 am Gestell 10 festklemmt. Die Beaufschlagung der Klemmvorrichtung mit
dem Druckmittel wird durch Steuerschieber 102 und 103 gesteuert. Der Schieber 102
ist durch einen Nocken 104 verstellbar, der mit seiner geschlossenen Schubkurve
auf eine vom Hebel Hebel 106 getragene Nockenrolle 105 wirkt. Der Hebel ist bei
107 am Gestell gelagert und bei 108 mit dem Steuerschieber drehbar verbunden. Die
Anordnung ist so getroffen, daß während des Überfahrens des sich in Uhrzeigerrichtung
von der Stelle 92 zur Stelle 82 der Schubkurve 65 erstreckenden Abschnitte durch
die Rolle 78, also während der Zeitspanne der Beisellbewegung des Schlittens 32,
der Steuerschieber 102 eine Druckleitung 109 mit einer zum Steuerschieber 103 laufenden
Leitung 111 verbindet. Bei allen anderen Stellungen der Schubkurve 65, also beim
Rücklauf des Schlittens 32 und während der Teilschaltbewegung, verbindet der Schieber
102 die Leitung 111 mit einer Rücklaufleitung 112, die zum Flüssigkeitsvorratsbehälter
der hydraulischen Anlage zurückführt. Der Steuerschieber 103 wird durch einen Nocken
113 geschaltet, der auf der Kurbelwelle 22 befestigt ist und .auf dessen geschlossener
Schubkurve eine Nockenrolle 114 eines Hebels 115 läuft. Dieser ist bei 116 am Maschinengestell
gelagert und bei 117 schwenkbar mit dem Steuerschieber 103 verbunden. Die Schubkurve
des Nockens 113 und der Steuerschieber sind so angeordnet, daß in der Zeitspanne
nach Beendigung der Schnittbewegung des Werkzeugs T bis zum Beginn der Schnittbewegung
des Werkzeugs T', also während .sich der Werkzeugantriebshebe117 dicht an seiner
Totpunktstelle am Ende seiner Schwingung im Gegenuhrzeigersinn mit Bezug auf Fig.
1 befindet, der Steuerschieber 103 die Leitung 101 mit einer Rücklaufleitung 118
verbindet, die zum Vorratsbehälter der hydraulischen Anlage führt, und daß der Steuerschieber
zu allen anderen Zeiten die Leitung 101 mit der Leitung 111 verbindet.
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Während der ganzen Zeit, in der die Werkzeuge das Werkstück spanabhebend
bearbeiten, werden daher die beiden Klemmvorrichtungen 94 über die Leitung 101 mit
dem Druckmittel beaufschlagt, und dadurch wird der Schlitten 32 am Rahmen 10 festgespannt.
Bei Beendigung eines jeden Schneidhubes eines Hobelstahles T wird der Klemmdruck
vorübergehend aufgehoben, damit der gegen den Kolben wirkende hydraulische Druck
die Beistellbewegung herbeiführen kann, .deren Strecke durch die Schubkurve 65 begrenzt
ist. Obgleich die Beistellbewegung absatzweise erfolgt, verläuft die eigentliche
Schubkurve 65 stetig. Aus diesem Grunde kann dieselbe Schubkurve zur Verwendung
gelangen, auch wenn sich die Zahl der Hin- und Herbewe;gungen des Hobelstahles je
Umlauf der Schubkurve 65 ändert, wobei diese Zahl von dem Verhältnis der Wechselräder
37 und 44 abhängt.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in mannigfacher Hinsicht
abändern. So ist die Erfindung auch anwendbar auf Zahnradschleifmaschinen, bei denen
die Schleifscheibe die Zahnflanke der Länge nach überfährt und dabei intermittierend
auf das Werkstück einwirkt. Ebenso ist die Erfindung auf Fräsmaschinen anwendbar.
Sie eignet sich auch für
Maschinen zum Verzahnen von Klauenkupplungen
od. dgl.