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Zahnradhonmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum
Fertigarbeiten von Zahnrädern mittels eines sich abbrauchenden zahnradförmigen Honrades.
Bei dem als Zahnradhonen bezeichneten Arbeitsgang wird ein Zahnrad .vorzugsweise
nach der Warmbehandlung oder einem anderen Härtungsvorgang in Eingriff mit dem zahnradähnlichen
Honwerkzeug gedreht. Bei diesem bestehen mindestens die mit Zähnen versehenen Teile
aus einem relativ harten, jedoch etwas nachgiebigen und in hohem Maße rückfederungsfähigen
Harz, in das voneinander getrennte Schleifmittelteilchen eingebettet sind.
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Der Arbeitsgang wird in der Weise durchgeführt, daß entweder das Zahnrad
oder das Honwerkzeug in Umdrehung versetzt wird, wodurch das jeweils andere Teil,
das im wesentlichen frei drehbar gelagert ist, angetrieben wird. Während das Zahnrad
und das Honwei;kzeug in gegenseitigem Eingriff umlaufen, wird eine relative Längsvorschubbewegung
in einer zu den Achsen der beiden Spindeln parallelen Ebene durchgeführt, um eine
Verteilung der Fertigbearbeitungswirkung des Honwerkzeugs über die ganze Länge der
Zähne des Zahnrades zu gewährleisten. Dieser relative Längsvorschub erfolgt normalerweise
in einer zur Achse des Zahnrades parallelen Richtung.
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Damit zwischen den Zähnen des Zahnrades und des Honwerkzeugs die zur
Durchführung der Zahnradfertigbearbeitung erforderliche Druckberührung stattfindet,
ist eine der beiden Spindeln so gelagert, daß sie auf die andere Spindel zu und
von ihr weg bewegt werden kann. Außerdem wird eine bestimmte Kraft aufgebracht,
um die andere Spindel so zu bewegen, daß zwischen den Zähnen des Zahnrades und des
Honwerkzeugs eine Berührung mit einem vorbestimmten Druck stattfindet.
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Das Honwerkzeug ist ein abschleifend wirkendes Werkzeug, und bei der
Fertigbearbeitung eines Satzes von gleichartigen Zahnrädern unterliegt das Honwerkzeug
einer merklichen Abnutzung. Durch diese Abnutzung des Honwerkzeugs verkleinert sich
während der Lebensdauer eines Honwerkzeugs der Abstand zwischen den Mittelpunkten
des Zahnrades und des Honwerkzeugs sehr erheblich.
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Zwei zylindrische Zahnräder mit unterschiedlichen Schrauben- oder
Zahnschrägungswinkeln kann man in Eingriff miteinander bringen, wenn sich ihre Achsen
im Raum kreuzen. Unter dem Schrauben-oder Zahnschrägungswinkel eines Zahnrades versteht
man üblicherweise den Schrauben- oder Zahnschrägungswinkel am Teilkreis des Zahnrades.
Da die Höhe der Zahnradzähne eine konstante Größe ist, variiert praktisch der Schrauben-
oder Zahnschrägungswinkel eines Zahnradzahns von Zahnfuß bis zum Zahnkopf. Wenn
sich das Honwerkzeug im Gebrauch abnutzt und sich sein betriebsmäßiger Mittenabstand
von den zu bearbeitenden Zahnrädern verringert, ergibt sich infolgedessen eine Änderung
des wirksamen Schrauben- oder Zahnschrägungswinkels des Honwerkzeugs; die dabei
also eine Funktion des Honraddurchmessers ist.
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Zwar besteht bei einem sich während der Benutzung verbrauchenden Honwerkzeugs
eine Neigung dazu, daß sich die Zähne des Werkzeugs in einer solchen Weise abnutzen,
daß sich der Schrauben-oder Zahnschrägungswinkel dem mittleren Schrauben- oder Zahnschrägungswinkel
des Zahnrades anpaßt, doch führt dies nicht zu genauen Eingriffsverhältnissen: denn
unter den genannten Bedingungen bedeutet dies, daß das Zahnrad und das Werkzeug
niemals ganz genau entsprechend dem Schrauben- oder Zahnschrägungswinkel in Eingriff
gebracht werden. Dies wiederum führt zu einem schnellen Verschleiß des Honwerkzeugs.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch bei einem abgebrauchten
Honrad stets richtige Eingriffsverhältnisse in bezug auf den Zahnschrägungswinkel
zu gewährleisten.
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Zum Lösen dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer bekannten Zahnradhonmaschine
aus, bei der zum Anpassen an zu bearbeitende Zahnräder verschiedenen
Durchmessers
die eine Zahnradhalterung relativ zur Halterung des anderen längs einer zu den Achsen
beider Zahnräder rechtwinkligen Hauptachse beweglich und um diese Hauptachse winkelverstellbar
ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die winkelverstellbare Halterung mit
einem Kugellager od. dgl. für die Winkelverstellbarkeit versehen ist, oder daß sie
alternativ oder zusätzlich eine Tastrolle trägt, die zwecks Winkelverstellung bei
der Annäherung der Halterung an die feste Halterung mit einem verstellbaren Sinuslineal
an der festen Halterung im Sinne einer Schwenkung um die erwähnte Hauptachse zusammenwirkt,
und daß eine selbsttätige Festklemmeinrichtung für die jeweils eingestellte Winkelstellung
der winkelverstellbaren Halterung vorgesehen ist.
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Um die Nachstellung selbsttätig vornehmen zu können, reicht es oft
aus, daß die verschwenkbare Halterung gemäß der Erfindung in einem Kugellager oder
einem ähnlich guten anderen Lager gelagert ist. Dann braucht der Zahnkranz des Werkstückzahnrades
lediglich in innigen Kontakt mit dem Zahnkranz des Honwerkzeugs gebracht zu werden
und die von den Zahnflanken auf die infolge des Kugellagers od. dgl. leicht verschwenkbare
Zahnradhalterung ausgeübte Kraft reicht zum Nachstellen aus. Es kann aber gemäß
der Erfindung auch ein Ersatz oder eine funktionelle Unterstützung dieser durch
das Kugellager od. dgl. ermöglichten Nachstellung durch einen Hilfsantrieb erfolgen,
der bei der Annäherung der Mitten beider Zahnräder bzw. ihrer Unterstützungen so
auf die winkelverstellbare Halterung einwirkt, daß diese gerade um den Kompensationswert
für die Veränderung des Schrägungswinkels des abgebrauchten Honrades winkelverstellt
wird.
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Diese Änderung des Schrägungswinkels ist, wie schon erwähnt, eine
Funktion des Durchmessers des sich abbrauchenden Honrades, und der notwendige Kompensationswert
kann dem Hilfsantrieb z. B. durch die Steigung eines Sinuslineals aufgeprägt werden.
Als Hilfsantrieb wird gemäß der Erfindung ein Sinuslineal und eine Führungsrolle
bevorzugt. Die Rolle wird dabei von der winkelverstellbaren Halterung und das Sinuslineal
an der festen Halterung getragen. Es ist wichtig, daß durch das.Nachstellen keine
Bearbeitungszeit verloren geht. Als hinreichend schnell betätigbare Festklemmeinrichtung
für die verschwenkbare Halterung hat sich eine an dieser angreifende Reibungsbremse
bewährt.
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Die Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer
Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zahnradhonmaschine;
F i g. 2 ist ein in größerem Maßstabe gezeichneter Teilschnitt durch die Schwenklagerung
der winkelverstellbaren Radhalterung; F i g. 3 ist eine Teilansicht der Feststellbremse
der winkelverstellbaren Radhalterung nach F i g. 2; F i g. 4 ist eine schematische
Teilansicht des Schwenkantriebes für die winkelverstellbare Radhalterung.
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Entsprechend der vorstehenden allgemeinen Beschreibung sieht die Erfindung
eine Zahnradhonmaschine 10 mit einer Grundplatte 12, einem Ständer 14 und einem
nach vorn auskragenden Ständerkopf 16 vor. Der Ständer trägt eine senkrecht verstellbare
Konsole 18 als Unterstützung für einen Schlitten 20, der seinerseits an seiner Oberseite
einen kippbaren Tisch 22 trägt. Damit die Konsole 18 senkrecht verstellt
werden kann, sind geeignete Mittel, z. B. eine senkrecht angeordnete Gewindespindel
24, vorgesehen. Die senkrechte Verstellung der Konsole 18 kann durch geeignete handbetätigte
Mittel erfolgen, z. B. ein Kegelzahnradgetriebe mit einer am äußeren Ende mit einem
Vierkant 26 versehenen Welle, die mit Hilfe eines Handrades gedreht werden kann.
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Der kippbare Tisch 22 ist bei 28 an einem nach oben ragenden Fortsatz
29 des Schlittens 20 angelenkt. Die Achse der Gelenkverbindung 28
verläuft in einem geringen Abstand von einer die Achse des zu bearbeitenden Zahnrades
enthaltenden waagerechten Ebene, so daß ein Kippen des Tisches 22 um die Gelenkachse
28 zu einer im wesentlichen senkrechten Bewegung des das Werkstück bildenden Zahnrades
führt; hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
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Auf dem kippbaren Tisch 22 sind Lagerböcke 30 angeordnet, mittels
deren die Spindel 31 frei drehbar gelagert ist, so daß sich auch das zu bearbeitende
Zahnrad G frei drehen kann.
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An der Unterseite des auskragenden Ständerkopfes 16 ist ein verstellbarer
Werkzeugkopf bzw. eine Radhalterung 32 mit einer Spindel 34 zum Aufnehmen
eines Honwerkzeugs T befestigt. Innerhalb des auskragenden Ständerkopfes 16 ist
ein Motor angeordnet, der durch ein geeignetes, hier nicht gezeigtes Zahnradgetriebe
mit der Spindel 34 verbunden ist, so daß das Werkzeug T zwangläufig gedreht werden
kann, um auch das mit dem Werkzeug kämmende Zahnrad G anzutreiben.
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Während sich das Zahnrad G und das Werkzeug T in gegenseitigem Eingriff
drehen, wird der Schlitten 20 in einer zu den Achsen des Zahnrades und des Werkzeugs
parallelen Ebene bewegt. Der Einfachheit halber sind in F i g. 1 die Achsen des
Zahnrades und des Werkzeugs als parallel verlaufend dargestellt; in der Praxis wird
jedoch der Schrauben- oder Schrägungswinkel des Honwerkzeugs so gewählt, daß sich
die Achsen des Zahnrades und des Honwerkzeugs im Raum kreuzen, wenn die beiden Teile
ineinandergreifen. Diese Beziehung wird natürlich dadurch hergestellt, daß man den
Werkzeugkopf 32 um eine zu den Achsen der Spindeln 31 und 34 rechtwinklige und diese
Achsen schneidende senkrechte Achse dreht. Die Richtung des Längsvorschubes des
Schlittens 20 ist vorzugsweise waagerecht und parallel zur Achse des Zahnrades G.
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Gemäß F i g. 2 und 3 ist der in dem auskragenden Ständerkopf 16 untergebrachte
Motor mit einer senkrecht angeordneten Antriebswelle 62 verbunden, die ein Kegelzahnrad
64 trägt, das mit einem zweiten Kegelzahnrad 66 kämmt. Das Kegelzahnrad 66 gehört
zu einem Satz von Zahnrädern, welche eine Verbindung zu der Spindel 34 für das Honwerkzeug
T herstellen.
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Ferner sind Mittel vorgesehen, um den Werkzeugkopf bzw. die Radhalterung
32 mit sehr geringer Reibung so zu unterstützen, daß er um die Mittellinie der Welle
62 drehbar bzw. winkelverstellbar ist. Diese Mittel umfassen einen Lagerabstandsring
68, der sich nach oben in eine große Öffnung 70 an der Unterseite des Ständerkopfes
16 erstreckt und durch Schrauben 72 in seiner Lage gehalten wird. Wie angedeutet,
ist an dem Werkzeugkopf bzw. an der Radhalterung
32 mittels
Schrauben 74 oder auf andere Weise ein Bundteil76 befestigt, das an seinem
unteren Ende einen an dem unteren inneren Lagerlaufring 80 angreifenden,
radial nach außen vorspringenden Flansch 78 trägt. Dieses Bundteil ist an seinem
oberen Ende mit einem an dem inneren oberen Lagerlaufring 84 angreifenden Gewindering
82 versehen. Zwischen den Lagerlaufringen 80 und 84 ist ein Lagerabstandsstück
86 angeordnet. Es sei bemerkt, daß der gesamte Werkzeugkopf 32 bei dieser Anordnung
in den die Lagerlaufringe 80 und 84 umfassenden Kugellagern so gelagert ist, daß
er sich außerordentlich leicht drehen kann.
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Das Kegelzahnrad 64 weist einen nach oben ragenden hülsenförmigen
Abschnitt 88 auf, der von Lagern 90 aufgenommen wird, um das untere Ende der Antriebswelle
62 für das Honwerkzeug zu unterstützen.
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Um Winkelbewegungen des Werkzeugkopfes bzw. der Radhalterung 32 um
die Mittellinie der Welle 62 während eines Honvorganges zu verhindern, ist an der
Unterseite des Ständerkopfes 16 eine Platte 92 befestigt. An der Platte 92 ist mittels
eines Bolzens 94 (F i g. 3) ein Bremsarm 96 angelenkt, der einen Bremsschuh 98 trägt;
der Bremsschuh kann zur Anlage an einer kreisrunden Außenfläche 100 des Werkzeugkopfes
32 gebracht werden. Ferner ist ein die Glieder 102 und 104 umfassender Kniehebelmechanismus
vorgesehen, dessen Glied 102 bei 106 am beweglichen Ende des Bremsarms 96 angelenkt
ist, während das Glied 104 bei 108 mit der ortsfesten Platte
92 gelenkig verbunden ist. Die Glieder 102
und 104 sind miteinander
durch einen Gelenkbolzen 110 verbunden, an den auch eine Kolbenstange 112 angeschlossen
ist, mit der ein in einem Druckmittelzylinder 114 beweglicher Kolben verbunden ist;
der Zylinder 114 ist seinerseits bei 116
an einem Zylindertragarm
118 angelenkt. Wenn dem Zylinder 114 ein Druckmittel oberhalb des Kolbens
zugeführt wird, um die Kniehebelglieder 102 und 104 in die aus F i g. 3 ersichtliche
gestreckte Lage zu bringen, wird naturgemäß eine starke Bremskraft aufgebracht,
die eine Änderung der Winkelstellung des Werkzeugkopfes 32 verhindert.
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Beim Betrieb der Maschine wrd der Druckmittelzylinder 114 zum
Zwecke der Betätigung der Bremse erst betätigt, nachdem der zum Aufbringen einer
Druckkraft dienende Mechanismus betätigt worden ist, um das Zahnrad G mit einem
vorbestimmten Berührungsdruck in das Honwerkzeug T eingreifen zu lassen. Da hierbei
eine Drehbewegung des Werkzeugkopfes 32 nicht durch eine Bremskraft behindert
wird, wird sich der Werkzeugkopf genau in die gewünschte Stellung drehen, so daß
die Zähne des Zahnrades und des Honwerkzeugs genau miteinander fluchten. Während
der Druck zwischen dem Zahnrad und dem Honwerkzeug aufrechterhalten wird, damit
sich die genaue Winkelstellung des Werkzeugkopfes nicht mehr ändern kann, wird dem
Zylinder 114 das Druckmittel zugeführt, um die Bremse zur Wirkung zu bringen und
so den Werkzeugkopf in der richtigen Winkelstellung festzulegen.
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Nunmehr kann der Honvorgang durchgeführt werden, wobei das Honwerkzeug
mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Druck in Eingriff mit dem Zahnrad gehalten
wird und der Form des Zahnrades folgen kann. Nach dem Honen eines Zahnrades wird
der kippbare Tisch 22 nach unten bewegt, damit das fertige Zahnrad entfernt und
ein neues zu bearbeitendes Zahnrad auf die Spindel 31
aufgesetzt werden kann.
Danach wird der Kipptisch nach oben bewegt, um den vorbestimmten Berührungsdruck
zwischen den Zähnen des Zahnrades und des Werkzeugs zur Wirkung zu bringen, wodurch
bewirkt wird, daß sich der Werkzeugkopf 32 genau in die erforderliche Winkelstellung
dreht, woraufhin die Bremse 100 erneut betätigt wird, um den Werkzeugkopf in dieser
Stellung festzulegen.
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Theoretisch wird während jedes Arbeitsganges eine gewisse Materialmenge
von dem Honwerkzeug abgetragen, doch handelt es sich jeweils bei der Bearbeitung
eines einzigen Zahnrades um einen außerordentlich kleinen Betrag. Trotzdem bedingt
diese geringfügige Abnutzung des Honwerkzeugs eine geringe Winkelverstellung des
Werkzeugkopfes 32 beim Aufsetzen eines neuen zu bearbeitenden Zahnrades auf die
Spindel 31. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß während der Lebensdauer
eines Honwerkzeugs mit einem anfänglichen Teilkreisdurchmesser von etwa 230 mm und
einem anfänglichen Schrauben- oder Schrägungswinkel von 20° der wirksame Teilkreisdurchmesser
auf etwa 224 mm zurückgehen kann, und daß der Schrauben- oder Schrägungswinkel am
Teilkreis beim Erreichen dieses Treilkreisdurchmessers 19° 35'23" beträgt. Somit
ist im Verlauf der Benutzungszeit des Honwerkzeugs eine Winkelverstellung von 4'37"
erforderlich. Wenn diese ausgleichende Winkelverstellung bei jedem Werkstückwechsel
automatisch durchgeführt wird, arbeitet das Honwerkzeug während seiner gesamten
Lebensdauer gleichmäßig, und die Gefahr einer Beschädigung des Honwerkzeugs infolge
eines Fluchtungsfehlers zwischen den Zähnen des Werkzeugs und des Zahnrades wird
vollständig ausgeschaltet.
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Statt sich ausschließlich auf die zwischen den Zähnen des Zahnrades
und des Honwerkzeugs auftretenden Kräfte zu verlassen, kann man zwischen dem Werkzeugkopf
32 und dem Kipptisch 22 eine mit einem Sinuslineal wirkende Einrichtung vorsehen.
Diese Einrichtung kann gemäß F i g. 4 ein Sinuslineal 130 umfassen, das durch
den Kipptisch 22 an einer von der senkrechten Drehachse des Werkzeugkopfes
bzw. der Werkzeughalterung 32 entfernten Stelle unterstützt wird, sowie eine Bewegungsabnahme
der Führungsrolle 132 die an dem winkelverstellbaren Werkzeugkopf 32 befestigt
ist und bei Annäherung der beiden Köpfe bzw. Halterungen 30
und 32 durch Berührung
des Sinuslineals 30 den Werkzeugkopf 32 um einen Winkel schwenkt.