-
Verzahnmaschine zur gleichzeitigen Erzeugung zweier Verzahnungen an
einem Werkstück in einer Aufspannung Das wirtschaftlichste Verzahnverfahren ist
das Wälzfräsverfahren. Es läßt sich aber nicht immer anwenden. Oft besitzt ein Radkörper
mehrere Verzahnungen verschiedenen Durchmessers nahe beieinander. Meist kann dann
die mit dem kleinen Durchmesser nicht wälzgefräst werden, weil für den Auslauf des
Wälzfräsers aus der Verzahnung nicht genügend Abstand bis zum nächsten Zahnkranz
vorhanden ist. Diese Verzahnung kleineren Durchmessers muß dann im Stoß- oder Hobelverfahren
erzeugt werden. In diesen Fällen, und sie sind sehr häufig, müssen die Räder mehrmals
nacheinander auf verschiedenen Maschinen verschiedener Art aufgespannt und bearbeitet
werden.
-
Hier will die Erfindung abhelfen. Sie schlägt vor, eine Maschine wohl
nur mit einem Werkstücktisch, aber mit zwei Bearbeitungseinrichtungen auszurüsten,
die nach verschiedenen Wälzverfahren arbeiten können. Das eine Verfahren davon soll
das Wälzfräsverfahren sein. Da sich bei diesem Werkstück und Werkzeug gleichmäßig
drehen, wird für die Kombination das Wälzhobelverfahren mit Hobelkamm als Werkzeug
als das weniger geeignete beiseite gelassen und nur das Wälzstoßverfahren mit Schneidrad
als Werkzeug in Betracht gezogen. Auch bei ihm können Werkzeug und Werkstück eine
gleichmäßige Drehung ausführen.
-
Verzahnmaschinen mit zwei Bearbeitungseinrichtungen für ein Werkstück
sind schon bekannt. Es sind dies die sogenannten Zweiständermaschinen zum Wälzfräsen
der beiden im Durchmesser und Modul gleichen Zahnkränze an großen Rädern für Schiffsgetriebe
und Maschinen für kleinere Getrieberäder, bei denen an einem Ständer zwei Frässchlitten
in getrennten Bahnen laufen und zwei Wälzfräser gleichzeitig oder nacheinander an
einem Werkstück arbeiten können. Weiter ist eine Maschine zum Wälzstoßen eines Zahnkranzes
bekanntgeworden. Während bei den Zweiständer-Wälzfräsmaschinen die beiden Arbeitsständer
in bezug zum Werkstück einander gegenüberliegen, sind bei der Zweiständer-Wälzstoßmaschine
die Verschiebebahnen der beiden Ständer um einen möglichst kleinen Winkel um die
Werkstückmitte zueinander verschwenkt. Denn das erste Schneidrad soll den Zahnkranz
nur vorbearbeiten, das zweite Schneidrad soll ihn schlichten und daher dem vorbearbeitenden
Werkzeug so dicht wie möglich folgen. Diese bekannten Maschinen arbeiten mit zwei
gleichen Werkzeugen im gleichen Wälzfräs-oder Wälzstoßverfahren, nicht aber mit
zwei verschiedenen Werkzeugen in verschiedenen Verzahnverfahren. Weiterhin wurde
bereits vorgeschlagen, Werkstücke mit zwei Verzahnungen von verschiedenem Durchmesser,
aber gemeinsamem Teilzylinder dadurch gleichzeitig in einer Aufspannung herzustellen,
daß auf einer Wälzstoßmaschine mit einem entsprechend geformten doppelten Schneidrad
gearbeitet wird.
-
Beim Wälzfräsen und beim Wälzstoßen von Verzahnungen erfolgen ganz
verschiedene Vorgänge, die bei der Kombinierung beider Verfahren einander angepaßt
werden müssen. Es wird vorgeschlagen, das Wälzstoßen dem Wälzfräsen anzupassen,
nicht aber das Wälzfräsen dem Wälzstoßen.
-
Beim Wälzstoßen sind bisher nur kleine (Wälz-) Vorschübe in Umfangrichtung
des Werkstückes angewandt worden. Dafür werden nach kurzem radialem Einlauf des
Schneidrades die volle Lückentiefe auf einmal oder stufenweise in zwei oder drei
Umläufen ausgearbeitet. Bei der kombinierten Maschine muß sich das Werkstück aus
Rücksicht auf das Wälzfräsen wesentlich schneller um seine Achse drehen als beim
Wälzstoßen. Die minutliche Hubzahl des Schneidrades aber läßt sich nicht beliebig
steigern, sondern wird begrenzt durch die zulässige höchste Schnittgeschwindigkeit
des Schneidrades. Die Folge davon ist, daß der Wälzvorschub des Schneidrades sehr
groß in Kauf genommen werden muß. Dafür stehen sehr viel mehr Umläufe des Werkstückes;
die für die Durchführung des Wälzfräsens gebraucht werden, für das Wälzstoßen zur
Verfügung. Das Schneidrad kann daher seinen Tiefenvorschub entsprechend oft unterteilen.
Besonders viel Umläufe des Werkstückes erfolgen, wenn der Wälzfräser das Werkstück
h4 Axialvorschub anschneidet und dazu einen verhältnismäßig langen Einlaufweg zurücklegen
muß. Ist die
zweite zu stoßende Verzahnung nur schmal, z. B. eine
Kupplungsverzahnung, so kann wegen - des kurzen Hubes die minutliche Hubzahl des
Schneidrades sehr hoch eingestellt werden, so hoch, daß die Stoßarbeit unter Umständen
schon beendet ist, wenn der Wälzfräser erst seinen Einlaufweg zurückgelegt hat.
Das kann für die Ausführung der Wälzfräsarbeit vorteilhaft sein.
-
Bei Einstellung der Größe des radialen Tiefenvorschubes des Schneidrades
ist dafür zu sorgen, daß ein oder mehrere Umläufe des Werkstückes noch erfolgen,
nachdem das Schneidrad seine tiefste radiale Stellung erreicht hat, damit die gestoßene
Verzahnung auf dem Werkstückumfang in gleichmäßiger Tiefe ausgearbeitet wird.
-
Bei allen drei Wälzverfahren, dem Wälzfräsen, dem Wälzstoßen und dem
Wälzhobeln, werden die Zahnflanken am Werkstück durch eine begrenzte Zahl von Hüllschnitten
erzeugt. Wird Wert darauf gelegt, daß die gestoßene Verzahnung ebensoviel Hüllschnitte
aufweist wie die wälzgefräste, so ist die Zahl der Umläufe leicht zu bestimmen,
die das Werkstück dann, wenn das Schneidrad in voller Tiefe arbeitet, noch auszuführen
hat. Diese Umlaufzahl U_, ist gleich dem Ausdruck
wenn i die Zahl der Spannuten des eingängigen Wälzfräsers, n. und z2 Drehzahl und
Zähnezahl des Werkstückes, n1 h die minutliche Hubzahl des Schneidrades bezeichnen.
Dabei ist darauf zu achten, daß die Anzahl der minutlichen Drehungen des Werkstückes
und die minutlichen Hubzahlen des Schneidrades keinen gemeinschaftlichen Teiler
haben, was sowieso meist der Fall ist.
-
Man kann weiter die minutliche Hubzahl so wählen, daß die Zahl der
formgebenden Hüllschnitte auf dem Umfang der gestoßenen Verzahnung aufgeht. Das
ist der Fall, wenn n1 h in dem Produkt Uz - n., ohne Rest aufgeht.
-
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
-
F i g. 1 zeigt ein aufgespanntes Werkstück, an dem gleichzeitig eine
Laufverzahnung mit einem Wälzfräser gefräst und eine Kupplungsverzahnung mit einem
Schneidrad gestoßen werden soll; F i g. 2 zeigt einen Aufriß einer kombinierten
Wälzfräs- und Wälzstoßmaschine; F i g. 3 zeigt einen Getriebeplan dazu.
-
Am Werkstück 1 mit der Laufverzahnung 2 und der Kupplungsverzahnung
3 in der Spannvorrichtung 4 fräst Wälzfräser 5 die Verzahnung 2 und stößt Schneidrad
6 die Verzahnung 3. Hauptmotor 8 treibt einerseits an der Wälzfräseinrichtung den
Wälzfräser 5 und durch Teilwechselräder 9 das Teilgetriebe aus Teilschnecke 10 und
Teilschneckenrad 11 an. Andererseits wird vom Hauptmotor 8 über ein Wechselgetriebe
12 beliebiger Art die Welle 13 angetrieben, die durch Kurbel 14, Pleuel 15 und Schwinge
16 den Stößel 17 mit dem Schneidrad 6 hin- und herbewegt. Mit dem Stößel drehfest,
aber längsverschieblich (bei Schrägverzahnung zusätzlich verschraubbar) verbunden
ist das Teilschneckenrad 18, das durch Teilschnecke 19 seinen Antrieb erhält. Sie
steht durch Wechselräder 20 mit der Teilschnecke 10 der gemeinsamen Tischgrüppe
in getrieblicher Verbindung. Von der Teilschneckenwelle 21 werden außerdem über
Vorschubwechselgetriebe 22 die Vorschubspindel23 für den Axialvorschub des Fräsers
und über Vorschubwechselgetriebe 24 die Vorschubspindel 25 für den Radialvorschub
des Stößelschlittens 26 angetrieben.
-
Der Radialvorschub des Stößelschlittens kann in bekannter Weise durch
einen einstellbaren Anschlag und Endschalter mit Hilfe einer lösbaren Kupplung 27
ausgeschaltet werden, wenn das Schneidrad den Zahngrund der Verzahnung 3 erreicht
hat. Der Stößelschlitten kann auch gegen einen festen einstellbaren Anschlag 28
laufen und eine Fallschnecke 29 den Antrieb oder bei hydraulischem Vorschub ein
Ventil den Ölzulauf unterbrechen.
-
Auf Welle 13 sitzt ein Nocken 30, der über Doppelhebel 31 die Stößelführung
32 um die Achse der Schnecke 19 schwenkt. Beim Rückhub des Schneidrades 6 wird es
durch Feder 33 vom Werkstück zurückgezogen, beim Schneidhub durch Nocken
30 und Anschlag 34 in Schneidstellung gehalten. Kupplungsverzahnungen, wie
z. B. in F i g. 1 gezeigt, sind meist schwach konisch. In solchen Fällen sind Anschlag
34 und Drehachse 35 des Doppelhebels 31 entsprechend zu verstellen.
-
In F i g. 2 wirkt der Nocken 30 direkt auf die Stößelführung
32 unter Wegfall des Doppelhebels 31. Für die Fälle, in denen die Verzahnung 2 eine
Schrägverzahnung ist, kann die Maschine in bekannter Weise noch mit dem Pfauter-Differentialgetriebe
und DifferentialwechseIrädern ausgestattet sein.
-
Die Maschine kann natürlich auch gesondert als Wälzfräsmaschine oder
als Wälzstoßmaschine arbeiten, d. h., die Verzahnungen 2 und 3 können auch zeitlich
hintereinander hergestellt werden.