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Vorrichtung zum Prüfen von Wälz-Fräsmaschinen für die Herstellung
von Zahnrädern Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zum Prüfen von Wälz-Fräsmaschinen
für die Herstellung von Zahnrädern durch Prüfen der relativen Steigung des schneckenförmigen
Wälzfräsers gegenüber der Werkstück-Aufspannvorrichtung.
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Die Herstellung möglichst fehlerfreier Zahnräder mit Hilfe von nach
dem Wälz-Fräsverfahren arbeitenden Maschinen erfordert erhebliche Sorgfalt bei der
Einstellung der Verzahnungsmaschinen sowie beim Aufspannen des Werkstückes. Eine
Beurteilung des Schnittverlaufes bzw. der Evolventenform ist dabei erst einige Zeit
nach Beginn der Fräsarbeit möglich, so daß Fehler in der Einstellung und Lagerung
der Maschine sowie Fehler des Fräsers erst entdeckt werden können, wenn sie sich
bereits auf das Werkstück ausgewirkt haben. Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung
vor, welche es gestattet, den Hüllschnittverlauf bereits vor Beginn der Fräsarbeit
meßtechnisch zu erfassen. Die Vorrichtung nach der Erfindung erleichtert somit die
Einstellung der Verzahnungsmaschine und das Erkennen von Fehlern in der Einstellung
der Fräsmaschine sowie in der Form des Fräsers selbst, so daß diese leicht zu beseitigen
sind. Die Vorrichtung nach der Erfindung leistet besonders in jenen Anwendungsfällen
große Dienste, wo größere Zahnräder mit längerer Laufzeit auf der Verzahnungsmaschine
erzeugt werden und wo besondere Ansprüche an die Genauigkeit der erzeugten Zahnräder
gestellt werden müssen.
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Für die Erfassung von Fehlern des Fräswerkzeuges, beispielsweise der
Fräserschnecke, sind schon Meßgeräte bekannt, welche sich aber auf ein statistisches
Ausmessen seiner Abmessungen beschränken und daher keine Beurteilung der in der
Wälz-Fräsmaschine selbst liegenden und erst bei in Arbeitsstellung befindlichem
Fräswerkzeug zu Tage tretenden Fehler zulassen. Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung
vor, welche es gestattet, den Hüllschnittverlauf bei in Arbeitsstellung befindlichem
Fräswerkzeug bereits vor Beginn der Fräsarbeit meßtechnisch zu erfassen.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung besteht darin, daß
ein den Fräser entlang der Schneckensteigung abtastendes Tastglied vorgesehen ist,
welches sich auf einer Schneckenflanke des Fräsers radial abwälzt und essen Bewegung
gegenüber der Werkstückaufspannvorrichtung gemessen wird.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise
eine besonders einfache Prüfung, wenn der Fräser um seinen Steigungswinkel schräggestellt
und der Vorschub des Fräsers in der Richtung der Zahnflanken abgeschaltet ist. Außerdem
erweist es sich als vorteilhaft, den bei der Zahnradbearbeitung auftretenden Schnittdruck
durch eine an geeigneter Stelle angeordnete Reibungsbremse nachzubilden.
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Als Abtastglied kann ein an der Drehachse des Werkstüekträgers drehbar
gelagerter Hebel dienen, dessen Spitze ein evolventenförmiges Profil aufweist. Seine
Bewegungen gegenüber dem Werkstückträger können mit Hilfe eines am Werkstückträger
abgestützten Tastgerätes vergrößert angezeigt werden. Auch ein Zahnrad mit möglichst
fehlerfreien Zähnen kann als federgefesseltes Abtastglied dienen, insbesondere ein
Zahnrad mit einer Reihe von Lücken zwischen einzelnen Zähnen, d. h. ein Zahnrad,
bei dem einzelne Zähne fortgelassen sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Wälz-Fräsmaschinen
für die Herstellung von Zahnrädern wird im folgenden an Hand der Prinzipsskizze
in A b b. 1 näher erläutert. Die A b b. 2 bis 5 deuten an, wie mit einer Vorrichtung
nach der Erfindung aufgenommene Diagramme eine einwandfrei laufende und einwandfrei
eingestellte Maschine oder Fehler dieser Maschine anzeigen. Die A b b. 6 und 7 stellen
ein Beispiel für die konstruktive Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung
dar.
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In A b b. 1 ist der Arbeitstisch der Fräsmaschine, auf welchem das
Werkstück festgespannt wird, mit 1 bezeichnet. Der Wälzfräser selbst ist mit dem
Bezugszeichen 2 versehen. Der Wälzfräeer 2 hat die Form einer Schnecke, aus deren
Gängen Lücken ausgespart sind. Die Kanten sind als Schneiden ausgebildet. Um die
Mittelachse des Werkstückträgers bzw. Frästisches 1 ist ein Tasthebel 3 drehbar
gelagert. Der Tasthebel 3 ist durch eine Feder 4 am Frästisch 1 gefesselt. Ein Feintastgerät
5 ist auf dem
Frästisch gelagert und stützt sich mit seinem Fühlglied
gegen den Hebel 3. Statt auf ein direkt anzeigendes bzw. registrierendes
mechanisches Tastgerät kann der Hebel 3 auch auf den Geber eines elektrischen Verschiebungsmessers,
z. B. einen induktiven Geber, wirken, dem ein elektrisches Anzeige- bzw. Registrierinstrument
nachgeschaltet ist. Das linke Ende des um die Frästischmitte schwenkbaren Tasthebels
3 ist ein Zahn 6 eines evolventenverzahnten Zahnrades. Bei eingeschaltetem Antrieb
der Wälz-Fräsmaschine drehen sich das Wälz-Fräswerkzeug 2 und der Frästisch 1 in
der durch die Pfeile angedeuteten Richtung. Wäre anstatt des Wälzfräsers 2 eine
einwandfreie Schnecke eingesetzt worden, so würde bei richtig eingestellter und
fehlerfrei laufender Wälz-Fräsmaschine der Zeiger des Feintasters 5 stillstehen,
da ja die Drehbewegung des Frästisches 1 der Drehgeschwindigkeit und der Steigung
der an Stelle des Wälz-Fräswerkzeuges 2 getretenen Schnecke genau angepaßt ist.
Ist aber an Stelle der Schnecke wieder das Wälz-Fräswerkzeug 2 in die Wälz-Fräsmaschine
eingesetzt, so steht bei laufender Maschine der Zeiger des Feintasters 5 deshalb
nicht mehr still, weil die Fräsergänge ja Lücken-und Schneidekanten aufweisen und
weil außerdem die Fräserstollen hinterschliffen sind. Der Zeiger des Feintasters
pendelt vielmehr hin und her, aus der Gleichmäßigkeit seiner Ausschläge kann aber
auf eine einwandfrei eingestellte und einwandfrei laufende Maschine geschlossen
werden. Ungleiche aufeinanderfolgende Ausschläge lassen dagegen auf Fehler des Fräsers
oder der Fräsmaschine bzw. in der Einstellung derselben schließen. Bei einwandfrei
laufender Maschine und fehlerfreiem Wälzfräser zeigt nämlich der Feintaster an jedem
Stollen des Werkzeuges denselben Höchstwert an, solange sich der Berührungspunkt
zwischen Tasthebelzahn und Fräserflanke auf der Eingriffslinie innerhalb der Eingriffsstrecke
bewegt. Bei Benutzung eines schreibenden Feintastgerätes würde in diesem Falle das
Diagramm aus einer Reihe von steilen Zacken gleicher Höhe bestehen. Außerhalb der
Eingriffslinie fällt die Zackenhöhe ab. In A b b. 2 ist ein derartiges Diagramm
einer einwandfrei eingestellten und einwandfrei laufenden Wälz-Fräsmaschine mit
fehlerfreiem Wälzfräser dargestellt, in A b b. 3 ein Diagramm einer Wälz-Fräsmaschine,
bei welcher entweder die Fräsersteigung zu klein oder die Winkelgeschwindigkeit
des Frästisches zu groß ist. Das Diagramm in A b b. 4 ist von einer Wälz-Fräsmaschine
aufgenommen, bei welcher die Fräsersteigung zu groß oder die Winkelgeschwindigkeit
des Frästisches zu klein ist. In A b b. 5 ist ein Diagramm gezeigt, aus welchem
geschlossen werden kann, daß sowohl Fräserfehler aus auch Fehler in der Rufspannung
und Einstellung der Maschine möglich sind.
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In den A b b. 6 und 7 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Gerät nach
der Erfindung dargestellt. Der Tastzahn 6, der die Flanken des Wälz-Fräswerkzeuges
2 abtastet, sitzt an einem Arm 3. Dieser ist durch die Lager 9 und
10 um die Mittelachse des Frästisches drehbar gelagert. Die Bewegungen des
Tastgliedes 6 werden durch einen zweiarmigen Hebel mit den Hebelarmen 7 und 8 auf
ein am Frästisch befestigtes mechanisches Feinmeßgerät übertragen. Das Fühlglied
des mechanischen Feinmeßgerätes ist in den Abbildungen sichtbar und mit 11 bezeichnet.
In A b b. 6 und 7 ist auch der Fuß des Feinmeßgerätes 13 und seine Befestigung am
Werkstückträger durch die Klemmvorrichtung 14 dargestellt. Der Übertragungshebel
7 und 8 ist in einem Blattfederlager gelagert, welches in A b b. 7 mit
15 bezeichnet ist: Das Ende des Hebelarmes 8 und das Fühlglied
11
des Feinmeßgerätes liegen bei der gezeigten Anordnung in der verlängerten
Drehachse des Werkstückträgers. Durch die beschriebene Hebelanordnung erfolgt eine
reibungsfreie und um das Längenverhältnis der Hebelarme 7 und 8 vergrößerte Übertragung
der Bewegungen des Tastgliedes 6 auf das Fühlglied 11 des Feintastgerätes. Die Druckfeder
12 drückt das Tastglied 6 gegen eine Flanke des Wälz-Fräswerkzeuges. Sie ist in
einer Linie mit dem Fühlglied 11 und dem Schaft 13 des Feinmeßgerätes angeordnet
und wirkt auf das Tastglied über die Arme 7 und 8 des Hebels für die Übertragung
der Meßbewegung. Zum Abtasten der anderen Flanke des Werkzeuges kann das Feintastgerät
mit seinem Fühlglied 11 gegen die Druckfeder 12 ausgetauscht werden.
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Der am Tasthebel 3 sitzende Tastzahn 6 entspricht in seiner Flankenform
dem Zahn eines gradverzahnten Stirnrades mit etwas verringerter Zahndicke. Aus der
Tatsache, daß für jede Evolventenform das Zahnstangenprofil als Bezugsprofil geradflankig
ist, folgt, daß mit demselben Evolventenprüfzahn des Tasthebels 3 Zahnschnecken
bzw. Wälzfräser mit verschiedenen Modulen geprüft werden können. Es sind nur dementsprechend
andere Wechselräder in der Fräsmaschine zu wählen.