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Verwendung einer Zahnradschabmaschine, bei der die Abwälzbewegung
in einem festen Verhältnis zur Vorschubbewegung steht Die Erfindung betrifft die
Verwendung einer Zahnradschabmaschine, bei der sich die Achsen von Zahnrad und Schabrad,
die miteinander im Eingriff drehantreibbar sind, kreuzen und bei der das Zahnrad
und das Werkzeug relativ zueinander in Richtung der zu bearbeitenden Zähne mit einem
mittels eines veränderlichen Getriebes vorbestimmbaren festen Verhältnis zur Abwälzbewegung
mit einer hin-und hergehenden Vorschubbewegung in Größe etwa einer Nutenbreite antreibbar
sind.
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Auf Schabrädern sind die Schneidnuten im allgemeinen in zu den Stirnflächen
parallelen Ebenen angeordnet. Durch die Achskreuzung tritt ein Gleiten in Richtung
der Zähne einer Zahnflanke relativ zur Gegenflanke auf, die die Schneidkanten des
Schabrades zur Spanabnahme befähigen. Die auf die Achskreuzung zurückzuführende
Gleitung reicht aber meistens nicht aus, die Strecke von einer Schneidkante zur
anderen zu überbrücken. Daher wird dem Schabrad relativ zum Zahnrad noch zusätzlich
ein hin- und hergehender Längsvorschub erteilt, damit auf den Zahnflanken keine
ungeschabten Streifen stehenbleiben. In den zur Zeit üblichen Vorrichtungen ist
dieser Längsvorschub ohne Beziehung zur Abwälzbewegung bemessen. Wenn der Längsvorschub
im Verhältnis zur Teilung der Schneidnuten groß ist, ist die fehlende Zuordnung
des relativen Längsvorschubs zur Abwälzbewegung im allgemeinen unschädlich.
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Es werden aber Schabverfahren mit nur kleinen Längsvorschüben benutzt,
die gerade groß genug sind, um diejenigen zwischen den Schneidkanten befindlichen
Teile der Zahnflanken zu bearbeiten, die von der Längsleitung nicht betroffen sind.
Werden derartige kleine hin- und hergehende relative Längsvorschübe ohne Beziehung
zur Abwälzbewegung vorgesehen, so können durch ungleichmäßige Bearbeitung Marken
auf den Zahnflanken entstehen, die beispielsweise darauf zurückzuführen sind, daß
manche Zahnflanken mehrmals bearbeitet werden und manche überhaupt nicht oder seltener
als die ersten.
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Es sind schon Schabzahnräder bekanntgeworden, deren Schneidnuten auf
den aufeinanderfolgenden Zähnen Schraubenlinien folgend gestaffelt angeordnet sind,
um die Schneidwirkung auf die ganze Zahnflanke zu verteilen. Mit dieser Staffelung
allein kann jedoch nicht immer eine optimale Oberflächengüte erzielt werden, sondern
hierzu ist noch ein bestimmtes Verhältnis von Werkstückzähnezahl zu Werkzeugzähnezahl
erforderlich. Hierfür gibt es verschiedene Lehren; die älteste ist ein Verhältnis,
das unter dem Namen »hunting tooth« bekanntgeworden ist. Das ist ein Verhältnis,
bei dem die Werkstückzähnezahl von der Schabradzähnezahl um 1 differiert und das
dafür sorgt, daß sich die Späne auf den Zahnflanken planmäßig aneinanderreihen.
Schabräder mit Schraubenlinien folgend gestaffelt angeordneten Schneidnuten, deren
Zähnezahl in einem geeigneten Verhältnis zur Zahnradzähnezahl steht, ergeben an
sich gute Oberflächen, sie haben aber den Nachteil, daß naturgemäß für jede Werkstückzähnezahl
ein besonderes Werkzeug gehört.
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Zweck der Erfindung ist die Verwendung von Schabrädern, deren Schneidnuten
nicht gestaffelt sind und deren Zähnezahl von der Werkstückzähnezahl in Grenzen,
die durch Gesichtspunkte gegeben sind, welche mit der Erfindung nicht zusammenhängen,
unabhängig ist.
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Es sind auch Schabmaschinen bekannt, bei denen die Wälzbewegung in
einem festen Verhältnis zum Längsvorschub steht. Da aber nicht bekanntgeworden ist,
wie das Verhältnis sein soll, konnte mit diesen Maschinen die Erfindungsaufgabe
nicht gelöst werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
sich die Dauer eines Hin- und Hergangs des Vorschubs über eine Anzahl sich abwälzender
Zahnrad- oder Werkzeugzähne erstreckt, die mit der Zahnradzähnezahl keinen gemeinsamen
Faktor aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß die Schneidkanten trotz miteinander
teilbaren Zähnezahlen nicht stets auf denselben oder äquivalenten Flankenteil trifft,
sondern das infolge eines entsprechend bemessenen Verhältnisses zwischen Abwälzbewegung
und Vorschub eine gleichmäßige und planmäßige Spanabtragung erzielt wird.
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Damit wird erreicht, daß die Schabkanten beim Abwälzen jeweils auf
benachbarte Flankenteile treffen. Um somit eine optimale Oberflächengüte zu erzeugen,
wird die Erfindung dahingehend ausgestaltet,
daß sich die Dauer
eines Hin- und Hergangs des Vorschubs über eine Anzahl sich abwälzender Zahnrad-
oder Werkstückzähne erstreckt, die um 1 von der Zahnradzähnezahl abweicht.
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Die Umsteuerung von Wälzbewegung und Längsvorschub erfolgt zweckmäßig
voneinander abhängig und selbsttätig.
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Da auch das Zahnradschaben im allgemeinen unter gekreuzten Achsen
von Werkstück und Werkzeug vor sich geht, hat die Erfindung auch ihre Gültigkeit,
wenn sich der Achskreuzwinkel dem Wert 0 nähert.
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Mit den F i g. 1 bis 4 wird die Erfindung erläutert. F i g. 1 zeigt
einen Ausschnitt aus einem zahnradähnlichen Werkzeug, dessen Zahnflanken mit einer
Vielzahl von Schneidnuten versehen sind; F i g. 2 zeigt als Schema das Beispiel
einer Abhängigkeit zwischen der Zahnfolge an einem Werkstückzahnrad und einem hin-
und hergehenden relativen Längsvorschub; F i g. 3 zeigt den oberen Teil einer Zahnradschabmaschine;
F i g. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig.3.
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F i g. 1 zeigt einige Zähne eines Schabrades 11, die mit einer Vielzahl
von Schneidnuten 12 versehen sind. Dieses Schabrad wird mit dem zu bearbeitenden
Werkstück, einem Zahnrad od. dgl., in Eingriff gebracht, und zwar so, daß sich die
Achsen von Schabrad und Zahnrad kreuzen. Durch diese Achskreuzung ergibt sich ein
relatives Gleiten der Zahnflanken aufeinander in Längsrichtung der Zähne. Infolge
dieser Gleitung nehmen die Kanten der Schneidnuten vom Werkstück Späne ab. Der Gleitweg
ist normalerweise aber nicht so groß, daß die Spanabnahme über eine ganze Schneidnutenteilung
reicht. Aus diesem Grund wird, falls keine anderen besonderen Maßnahmen ergriffen
werden, ein relativer Längsvorschub zwischen Werkzeug und Werkstück vorgesehen.
Wenn dieser Längsvorschub klein gewählt ist, beispielsweise gerade so groß, daß
die streifenartigen Markierungen weggearbeitet werden, die entstehen, wenn kein
Längsvorschub vorhanden ist, so muß dieser Längsvorschub in einem ganz bestimmten
festen Verhältnis zur Wälzbewegung, d. h. zur Drehbewegung, erfolgen.
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F i g. 2 zeigt das Schema eines Beispiels, wie diese Zuordnung vonstatten
gehen kann. In der linken Zahlenkolonne 13 ist die Folge der Zähne eines zu bearbeitenden
Zahnrades - in diesem Fall mit zehn Zähnen - aufgetragen. Der Pfeil 14 gibt die
Richtung des relativen Längsvorschubs an. Dieser hin- und hergehende Längsvorschub
ist in dem dargestellten Beispiel in solch einem Verhältnis zur Abwälzbewegung gesetzt,
daß die Schneidnuten in nachstehender Reihenfolge der Zahnradzähne auf ihre Ausgangsstellung
zurückkehren: 0-3-6-9-2-5-8-1-4-7-10. Man sieht, daß bei dieser Folge erst alle
Zähne des Zahnrades einmal an der Rückkehr der Schneidnute beteiligt gewesen sein
müssen, bevor ein Werkstückzahn 13 ein wiederholtes Mal an der Reihe ist. Die oben
aufgeführte Reihenfolge ist nicht die einzige nach der Erfindung mögliche, sondern
jede Folge ist nach der Erfindung zulässig, die gewährleistet, daß jeweils ein Bereich
einer Zahnflanke des Zahnrades mit einer Schneidkante erst ein wiederholtes Mal
in Wirkverbindung kommt, nachdem der entsprechende Bereich aller anderen. Zähne
des Werkstücks mit dieser Schneidnute in Wirkverbindung war. So kann beispielsweise
der hin- und hergehende relative Längsvorschub derart von der Abwälzbewegung abgeleitet
sein, daß eine Schneidnute nach einer Anzahl von Zähnen des Werkstücks auf den Ausgangspunkt
zurückgekehrt ist, die um 1 nach oben oder nach unten von der Werkstückzähnezahl
differiert, z. B. bei einer um 1 nach unten differierenden Zahl ergibt sich nachstehende
Folge: 0-9-8-7-6-5-4-3-2-1-10. F i g. 3 und 4 zeigen den oberen Teil einer Zahnradschabmaschine.
Das Werkzeug, ein Schabrad 11, ist in einem Werkzeugträger 15 drehbar und längsverschiebbar
gelagert. Der Werkzeugträger ist in einem Werkzeugspindelkasten 16 schwenkbar und
feststellbar so gelagert, daß die Achse des Werkstücks 17, das in bekannter
Weise drehbar zwischen den Reitstockspitzen 18, 19 auf dem Maschinengestell
20 eingespannt ist, kreuzt. Der Werkzeugspindelkasten ist in einer Führung
21 auf dem Maschinengestell 20
längsverschiebbar gelagert, so daß das Werkzeug
und das Werkstück auf verschiedene Achsabstände eingestellt werden können. Auch
ist der Werkzeugspindelkasten mit nicht dargestellten Vorschubmitteln gegebenenfalls
für je einen Grob- und Feinvorschub versehen, so daß eine progressive Spanabnahme
vorgenommen werden kann.
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Das Werkzeug, ein Schabrad 11, wird von einem nicht dargestellten
Elektromotor aus, gegebenenfalls über ein Wechselgetriebe oder über Wechselräder,
die beide nicht gezeichnet sind, angetrieben. Der Elektromotor kann polumschaltbar
und mit einer Wendeschaltung versehen sein. Der Antrieb verläuft dann weiter über
eine Welle 22, ein Kegelradpaar 23 auf eine Welle 24. Auf der Welle 24 sind drei
Zahnräder 25 bis 27 aufgekeilt. Vom Zahnrad 25 aus kann über ein Zwischenrad 38
und ein Zahnrad 39 die Werkzeugspindel 40, auf der das Schabrad befestigt ist, in
Drehung versetzt werden. Die Zahnräder 26 und 27 dienen zum Antrieb für die hin-
und hergehende relative Längsbewegung, und zwar das eine für den Hingang und das
andere für den Hergang, wenn die Richtungsumkehrung nicht mit einem Wechsel der
Drehrichtung des Schabrades verbunden ist und vom vorher genannten umschaltbaren
Elektromotor oder vom vorgenannten Getriebe gesteuert wird.
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Das Zahnrad 26 kämmt mit einem lose auf der Zwischenwelle 28 gelagerten
Zahnrad 29, und das Zahnrad 27 steht über ein Zwischenrad 30 mit einem lose auf
der Zwischenwelle 28 gelagerten Zahnrad 31 in Verbindung. Beide Zahnräder 28, 31
können mit einer Wendekupplung 32, die als Klauen- oder Reibungskupplung ausgebildet
sein kann, wahlweise mit der Zwischenwelle 28 gekuppelt werden. Auf einem freien
Ende der Zwischenwelle ist ein Wechselrad 33 aufgesetzt, das mit dem Gegenwechselrad
34 kämmt, welches auf dem freien Ende einer Vorschubspindel 35 sitzt. Die Vorschubspindel
ist mit einem Gewindeteil 36 versehen, der in eine Vorschubmutter 37 eingreift.
Die Vorschubmutter ist verschiebbar, aber nicht drehbar, im Gehäuse des Werkzeugträgers
15 und drehbar, aber nicht verschiebbar, auf der Werkzeugspindel 40 gelagert.
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Während die Abwälzbewegung zwischen Schabrad 11 und Zahnrad
17 von der Welle 24 aus über die
Elemente
25, 38, 39, 40 angetrieben wird, wird der Antrieb für die hin- und hergehende
Längsbewegung ebenfalls von der Welle 24 abgeleitet, verläuft aber über einen Nebenzweig
26, 29 oder 27, 30, 31, 32, 28
auf die Vorschubspindel 36. In diesem
Nebenzweig befinden sich die Wechselräder 33, 34, mit denen die Zuordnung der Wälzbewegung
zur hin- und hergehenden Längsbewegung gewählt werden kann, wobei die Länge des
Längsweges durch Umschalten der Wendekupplung 32 bestimmt werden kann. Für die Umsteuerung
an den Längswegenden können mechanische, hydraulische oder elektrische Schalter
41 vorgesehen sein, die beispielsweise von der hin- und hergehenden Vorschubmutter
37 beeinffußbar sind.
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Wie bereits vorher angedeutet wurde, kann aber auch die Wendekupplung
32 stets eingerückt bleiben und die Umsteuerung der Längsbewegung mit der Umsteuerung
der Wälzbewegung, d. h. der Werkzeugdrehung, verbunden werden, wozu der nicht gezeichnete
umschaltbare Elektromotor oder das nicht gezeichnete Hauptgetriebe benutzt werden
kann.