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Vorrichtung zum spanabhebenden Entgraten und Formen der Zahnenden
von Stirn- und Kegelrädern Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum spanabhebenden
Entgraten und Formen der Zahnenden von Stirn- und Kegelrädern, bei dem ein eine
schrittweise Teilungsbewegung ausführendes Werkstück mit waagerecht liegender Achse
von mindestens einem rotierenden, in einer zur Freigabe der Teilungsbewegung axial
hin- und herbewegbaren und in einem Kreuzschlitten verschiebbar gelagerten Werkzeugspindel
eingespannten Werkzeug bearbeitet wird.
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Bei einer bekannten Maschine, die mit dem oben geschilderten sogenannten
Stoßfräsverfahren arbeitet, sind die Verstellmöglichkeiten, die zum Einstellen des
Werkstücks relativ zum Werkzeug notwendig sind, zum größten Teil dem Werkstück zugeordnet.
Bei dieser Maschine ist der Werkzeugspindelkasten, der den im Stoßfräsverfahren
begründeten Massenkräften ausgesetzt ist, zwar starr gelagert, aber die einstellbare
Werkstückspindel, insbesondere ihre Höheneinstellbarkeit, behindert das Anbringen
einer Ladeeinrichtung oder eines Magazins. Solche selbsttätigen Werkstück-Zuführungseinrichtungen
sind aber unerläßlich zum wirtschaftlichen Einsatz von Werkzeugmaschinen. Bei der
bekannten Maschine müßte also beim Umrichten auf ein anderes Werkstück auch die
Ladeeinrichtung umgerichtet werden, und zwar entsprechend der Variierung der Werkstücklage
in beispielsweise drei Freiheitsgraden, nämlich eine vertikale Verschiebung, eine
horizontale Verschiebung und die Drehung um die vertikale Achse.
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Es sind bereits Maschinen zum Bearbeiten der Zahnkanten von Zahnrädern
bekanntgeworden, bei denen sich das Werkstück kontinuierlich dreht und dabei axial
hin- und hergeschoben wird. Die axial hin- und hergehende Bewegung des Werkstücks
ist ; wegen des unter Umständen hohen Trägheitsmomentes der Werkstücke mit ihren
Spanneinrichtungen ungünstig, insbesondere wenn die Maschine nach dem sogenannten
Stoßfräsverfahren arbeitet, auf das sich die Erfindung bezieht. Beim Stoßfräsen
führt das Werkstück nämlich lediglich eine schnelle Teilungsbewegung aus. Es können
sich also große Beschleunigungskräfte ergeben, die einen unruhigen Lauf verursachen
würden. Bei den bekannten Maschinen ist teilweise zwar eine Längsverschiebbarkeit
für den Werkzeugträger und eine Vorrichtung zu seiner Höheneinstellung in Grenzen
vorhanden; doch reicht diese Höheneinstellung nicht für alle vorkommenden Bearbeitungsaufgaben
aus. Es ist bei den bekannten Maschinen auch nicht die Möglichkeit vorhanden, in
einem eventuellen Bedarfsfall die Höheneinstellbarkeit zu vergrößern, weil der auf
der Tischplatte angeordnete Schlitten eine längere Führung in Richtung der Höhe
nicht zuläßt, ohne die Starrheit der Maschine zu gefährden. Außerdem ist bei den
bekannten Vorrichtungen der Werkzeugträger um die Hochachse schwenkbar und feststellbar
gelagert. Damit scheidet die Möglichkeit aus, ein Werkstück mit zwei Werkzeugen,
die in je einem Werkzeugträger aufgenommen sind, gleichzeitig im Stoßfräsverfahren
zu bearbeiten, weil es bei diesem Verfahren nämlich notwendig wäre, jedes Werkzeug
für sich zur Werkstückzähnezahl auszurichten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die oben geschilderten Mängel zu vermeiden
und so eine für das Stoßfräsverfahren geeignete Maschine zu erstellen, die das Anbringen
einer Ladeeinrichtung erleichtert, die allen Bearbeitungsaufgaben gerecht werdende
Einstellmöglichkeiten für das Werkzeug relativ zum Werkstück bietet und dabei die
erforderliche Starrheit für ein schnelles Arbeiten des sich drehenden und hin- und
hergehenden Werkzeugs und für eine schnelle Teilungsbewegung von verhältnismäßig
schweren Werkstücken gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Unterschlitten des Kreuzschlittens
auf einer vertikalen Wand des Maschinenständers geführt ist und daß die Werkzeugspindel
in einer parallel zur Werkstück-und Werkzeugspindelachse liegenden Ebene schwenkbar
und feststellbar ist und daß die Werkstückspindel in an sich bekannter Weise in
Richtung ihrer Achse einstellbar und feststellbar ist.
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Die Erfindung ist mit den F i g. 1 bis 7 näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt als Bearbeitungsbeispiel einen Ausschnitt aus einem entgrateten
Kegelritzel;
F i g. 2 zeigt als weiteres Arbeitsbeispiel ein Stirnrad,
dessen Zähne zur Schalterleichterung dachförmig angespitzt sind; F i g. 3 zeigt
eine im Stoßfräsverfahren arbeitende Werkzeugmaschine zum Entgraten und Formen der
Zahnbrust von Stirn- und Kegelrädern; F i g. 4 zeigt die gleiche Maschine von vorn;
F i g. 5 zeigt die Maschine der F i g. 3 und 4 von oben; F i g. 6 zeigt eine im
gleichen Verfahren arbeitende Maschine mit zwei Werkzeugspindelkästen; F i g. 7
zeigt die Maschine der F i g. 6 von oben. Die F i g. 1 zeigt als Bearbeitungsbeispiel
einen Ausschnitt aus einem Kegelritzel 20, dessen Zähne 21 mit Hilfe einer Vorrichtung
nach der Erfindung vom Bearbeitungsgrat befreit wurden, so daß an den Zahnenden
eine Fase 22 entstand. Statt nur eine Seite eines Zahnendes mit einer Fase zu versehen,
können selbstverständlich auch alle Zahnkanten entgratet werden.
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Als zweites Bearbeitungsbeispiel zeigt die F i g. 2 einen Ausschnitt
aus einem Stirnrad 23, dessen Zähne 23a an einem Ende zum Zwecke der Schalterleichterung
dachförmig angespitzt sind, wie mit den Flächen 24 angedeutet ist.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung arbeitet nach dem bekannten Stoßfräsverfahren.
Ein rotierendes Werkzeug 29 wird mit axialem Vorschub an das zu bearbeitende Ende
eines Zahnes 23a herangeführt und bearbeitet dabei beispielsweise die Fläche 24.
Während des Rückhubs des Werkzeugs führt das Werkstück eine Teilungsbewegung z.
B. in Richtung des Pfeiles 24 a aus, so daß der Zahn 25 in den Wirkungsbereich des
Werzeugs kommt und die Fläche 26 erzeugt werden kann. Im Teilungsverfahren wird
so Zahn für Zahn bearbeitet. Die auf der anderen Zahnseite liegenden Flächen 27,
28, werden entweder mit einem in einer anderen Werkstückspindel eingespannten Werkzeug
bearbeitet, oder die Flächen 24, 27 bzw. 26, 28, werden von einer einzigen Werkstückspindel
aus mit Hilfe eines Mehrspindel-Werkzeugkopfes mit zwei Werkzeugen gleichzeitig
bearbeitet.
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Die F i g. 3 bis 5 zeigen eine Maschine nach der Erfindung. Auf einem
Maschinengestell 30 ist in einer Längsführung 31 ein Werkstückspindelkasten 32 längsverschiebbar
geführt und feststellbar gelagert. Der Werkstückspindelkasten trägt mit Hilfe einer
Werkstückspindel 33 das Werkstück, beispielsweise ein Kegelrad 20 oder ein Stirnrad
23. Auf einer senkrecht auf der Achse der Werkstückspindel 33 stehenden Ebene 34
des Maschinengestells ist in einer Längsführung 35 der Unterschlitten 36 eines Kreuzschlittens
41 geführt. Der Unterschlitten kann von Hand oder mit einem Motor in eine gewünschte
Position gefahren und festgeklemmt werden. Die Mittel hierfür sind bekannt.
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Die Bewegungsrichtung verläuft senkrecht zur Achse der Werkstückspindel.
In dem Unterschlitten ist gewissermaßen als Oberschlitten eine Säule 37 so geführt,
daß sie in einer zur Bewegungsrichtung des Unterschlittens senkrechten Richtung
verschiebbar ist. Diese Bewegungsrichtung verläuft gleichzeitig parallel zur zweiten
senkrecht auf der Achse der Werkzeugspindel stehenden Koordinate. Die Säule ist
mit bekannten Mitteln in einer gewünschten Posi- i tion festklemmbar. Die Säule
ist an ihrem oberen Ende mit einer Plattform 38 versehen, auf die ein Werkzeugspindelkasten
39 aufgebaut ist. Der Werkzeugspindelkasten trägt eine Werkstückspindel 40, in der
das Werkzeug 29 eingespannt ist.
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Die F i g. 6 und 7 zeigen eine Maschine, die mit zwei Werkzeugspindelkästen
39a und 39b ausgerüstet ist, welche von zwei unabhängig voneinander
einstellbaren Kreuzschlitten 41a, 41b, getragen werden.
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Der Antrieb für die Teilungsbewegung des Werkstücks bzw. der Werkstückspindel
und für den Stoßfräshub erfolgt von einem einzigen Motor 42 aus über ein stufenloses
oder gestuftes Getriebe 43 auf eine Schnecke 44, die in ein Schneckenrad
45 eingreift, das fest mit einer Keilwelle 46 verbunden ist. Auf der Keilwelle
ist ein Kegelrad 47 verschiebbar gelagert. Gleichzeitig ist das Kegelrad 47 in einem
mit dem Werkstückspindelkasten 32 verbundenen Ausleger so gelagert, daß das Kegelrad
47 alle Einstellbewegungen des Werkstückspindelkastens mitmacht. In das Kegelrad
47 greift ein zweites Kegelrad 49 ein, das auf einer im Werkstückspindelkasten
32 geführten Welle 50 sitzt. Am freien Ende ist auf der Keilwelle 46 ein Kegelrad
51 äufgekeilt, das in ein zweites Kegelrad eingreift, welches auf einer zweiten
Keilwelle 52 befestigt ist. Diese zweite Keilwelle 52 erstreckt sich längs der Führung
für den Unterschlitten 36.
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Die Welle 50 dient zum Antrieb der Teilungsbewegung der Werkstückspindel
33 bzw. des Werkstücks. Die Teilungseinrichtung gehört nicht zur Erfindung und ist
daher nicht näher gezeigt. Die hin- und hergehende Bewegung des Werkzeugs 29 wird
von der Keilwelle 52 aus über ein auf dieser Keilwelle verschiebbares Kegelritzel,
ein Kegelradgetriebe, über eine eine Längsverschiebung zulassende Keilwelle und
ein Nockengetriebe angetrieben. Für die drehende Bewegung des Werkzeugs ist ein
Elektromotor 140
vorgesehen, der über Stufenriemenscheiben und/oder ein Getriebe
die Werkstückspindel antreibt. Die das Werkzeug tragende Werkstückspindel ist in
einer längsverschiebbaren Pinole und diese in einem längsverschiebbaren Gehäuse
derart gelagert, daß das Werkzeug nicht nur die für das Stoßfräsverfahren notwendige
hin- und hergehende Bewegung ausführen kann, sondern zusätzlich auch noch zurückgezogen
und wieder vorgeschoben werden kann, um den Ladevorgang zu erleichtern. Diese Bewegungen
gehören ebenfalls nicht zur Erfindung. Ihr Antrieb und die dazugehörigen Getriebe
sind daher nicht gezeichnet.
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Zum Einrichten der Maschine wird das Werkstück auf dem in der Führung
31 verschiebbaren Werkstückspindelkasten 32 relativ zum Werkzeug und das Werkzeug
mit Hilfe des Kreuzschlittens 41 und des schwenkbaren Werkzeugspindelkastens relativ
zum Werkzeug eingestellt. Nachdem die Motore 42 und 140 eingeschaltet sind, läuft
der Arbeitsvorgang mindestens bis zur Fertigstellung des Werkstücks, vorzugsweise
aber einschließlich aller Lade- und Entladevorgänge, automatisch ab. Das Stoßfräsverfahren
besteht aus folgenden Einzelvorgängen: Rotierende Schnittbewegung des Werkzeugs,
hin- und hergehende Stoßbewegung des Werkzeugs in Richtung seiner Achse, Teilungsbewegung
des Werkstücks, Rückzugbewegung des Werkzeugs zum Werkstückwechsel.
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Dadurch, daß der Werkstückspindelstock 32 in seiner Längsrichtung
eingestellt und festgestellt werden kann und mit Hilfe des Kreuzschlittens 41 oder
der
Kreuzschlitten 41 a, 41 U, das Werkzeug in den beiden senkrecht zur Werkstückspindelachse
gerichteten Koordinaten verschoben und festgestellt werden kann, ferner dadurch,
daß der Werkzeugspindelstock oder die Werkstückspindelstöcke um eine Achse geschwenkt
werden können, die senkrecht auf der durch Werkzeug- und Werkstückspindelachse gelegten
Ebene steht, können praktisch alle die Zahnbrust betreffenden Bearbeitungsaufgaben
gelöst werden, wobei beim Umrichten an der Ladeeinrichtung kaum etwas geändert werden
muß, da die Werkstückspindel immer in der gleichen Ebene und sogar gleichen Achse
bleibt.