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Zahnradhonmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum
Fertigbearbeiten von Zahnrädern mittels eines sich abbrauchenden zahnradförmigen
Honrades, bei der Zahnrad und Honrad mit sich kreuzenden Achsen drehbar gelagert
sind und die Halterung des einen Rades relativ zur Halterung des anderen längs einer
zu den Achsen beider Zahnräder rechtwinkligen Hauptachse verschiebbar und um diese
Hauptachse winkelverstellbar ist.
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In der Hauptpatentanmeldung wurde bereits vorgeschlagen, für die Winkelverstellbarkeit
der einen Radhalterung ein Kugellager oder alternativ oder zusätzlich eine Tastrolle
vorzusehen, die zwecks Winkelverstellung der schwenkbaren Halterung bei ihrer Annäherung
an die feste Halterung mit einem Sinuslineal an der festen Halterung zusammenwirkt
und die mit einer selbsttätigen Festklemmeinrichtung für die jeweils eingestellte
Winkelstellung der winkelverstellbaren Halterung versehen ist.
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Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Änderung des Schrägungs-bzw.
Schraubenwinkels des sich im Durchmesser bei seinem Abbrauch verringernden Honrades
zu kompensieren, indem die winkelverstellbare Halterung in dem Kugellager so leicht
verschwenkbar gelagert wird, daß die Kraft der zusammenwirkenden Zahnflanken von
Honrad und zu bearbeitendem Zahnrad bei einem Aneinanderpressen der beiden Zahnräder
zur Nachstellung dienen kann, oder indem als Hilfe bei dieser Nachstellung oder
als alleiniges Nachstellmittel ein besonderer Antrieb vorgesehen wird, der die Nachstellung
bei Annäherung der Mittelpunkte der beiden Zahnräder bewirkt.
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Zur Erläuterung sei bemerkt, daß sich der Achsenkreuzungswinkel zwischen
dem Zahnrad und dem Honwerkzeug grundsätzlich nach dem Schrauben-bzw. Schrägungswinkel
der beiden Teile richtet. Wenn z. B. ein Honwerkzeug mit einem Schrauben-oder Schrägungswinkel
von 20° benutzt wird, um ein Stirnzahnrad fertigzubearbeiten, beträgt der Nennwert
des Achsenkreuzungswinkels 20°. Genaugenommen richtet sich jedoch der richtige Achsenkreuzungswinkel
nach dem Mittenabstand zwischen dem Zahnrad und dem Honwerkzeug, und ein Achsenkreuzungswinkel
von 20° ist nur für einen einzigen bestimmten Mittenabstand genau der richtige.
Wenn sich der Mittenabstand infolge der Abnutzung oder Erosion des Honwerkzeuges
vermindert, wird somit auch der Winkel geändert, unter dem sich die Achsen des Zahnrades
und des Werkzeuges kreuzen müßten, wenn die Zähne der beiden Teile einander genau
zugeordnet sein sollen. Zwar ist diese Änderung des Achsenkreuzungswinkels nicht
groß, doch spielt sie in manchen Fällen eine wichtige Rolle; denn wenn man diese
Änderung des Achsenkreuzungswinkels nicht zuläßt oder vorsieht, wird das Honwerkzeug
einem übermäßig starken Verschleiß ausgesetzt, oder es ergeben sich Fehler bei der
Verzahnung der zu bearbeitenden Zahnräder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen,
noch nach Festlegung des jeweils erforderlichen Achsenkreuzungswinkels eine radiale
Ein- oder Nachstellung von Zahnrad und Honwerkzeug relativ zueinander, d. h. eine
Änderung des Achsenabstandes dieser beiden Teile, vornehmen zu können. Das ist z.
B. dann erforderlich, wenn das bearbeitete Zahnrad zunächst starke Ungleichmäßigkeiten
z. B. im Durchmesser besitzt, die mit dem Honrad abgetragen werden.
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Zum Lösen dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß zwischen
der verschiebbaren Halterung und einer Unterstützung ein im wesentlichen um die
Hauptachse winkelverstellbares Hülsenteil angeordnet ist, relativ zu dem die verschiebbare
Halterung gleitend, aber gegen Verdrehung gesichert, parallel zur Hauptachse verschiebbar
ist, und daß der besondere Antrieb eine gemeinsame Winkelverstellung
von
Hülsenteil und verschiebbarer Halterung vornimmt. Diese Anordnung, ermöglicht es,
entsprechend dem jeweiligen Durchmesser des sich- abbrauchenden Hornrades vor dem
Bearbeitungsgang die richtige Winkeleinstellung der verschiebbaren und über das
Hülsenteil winkelverstellbaren Halterung vorzunehmen. Während des Bearbeitungsganges
kann dann das Hülsenteil festgeklemmt werden, -wodurch auch der Winkel der verschiebbaren
Halterung festgelegt ist. Diese kann sich jedoch infolge ihrer Verschiebbarkeit
gegenüber dem Hülsenteil noch ohne Behinderung so bewegen, daß sich das Honrad dem
bearbeiteten Zahnrad radial nähern kann. Es ist also möglich, die radiale Einstellung
der beiden Räder noch etwas zu variieren; wenn der Achsenkreuzungswinkel bereits
festgelegt ist.
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Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen, wie z. B.
eine Verschwenkbarkeit des zu dem besonderen Antrieb gehörenden Sinuslineals oder
eine Winkelverstellbarkeit -des Bauteils am Maschinengestell, in dem das Hülsenteil
winkelverstellbar geführt ist, werden an einem Ausführungsbeispiel deutlich, das
im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen näher erläutert ist. Es zeigt F i
g. 1 in Vorderansicht eine erfindungsgemäße Zahnradfertigbearbeitungsmaschine, F
i g. 2 eine Seitenansicht 'der Zahnradfertigbear- ' beitungsmaschine nach F i g.
1, Fig. 3 einen Schnitt durch den WerkzeugspMdelkopf der Maschine, der eine Lagerung
sowohl für eine Vorschiebe- wie für eine Schwenkbewegung besitzt, F i g. 4 die Baugruppe
nach F i g. 3 bei Betrachtung derselben von der rechten Seite, F i g. 5 einen ebenfalls
in größerem Maßstab gezeichneten Teilschnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 3, F
i g. 6 einen Schnitt durch den mit einem Sinuslineal ausgerüsteten Schwenkantrieb
des Werkzeugkopfes.
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Gemäß F i g: 1 und 2, die die gesamte Honmaschine zeigen, umfaßt diese
einen Unterbau 10, auf dem ein Schlitten 12 in Führungen 14 verschiebbar ist. Geeignete,
Antriebsmittel, z. B. eine Gewindespinde118, die mit einer Mutter zusammenwirkt,
stellen eine Antriebsverbindung zwischen dem Unter= bau 10 und dem Schlitten 12
her, so daß dem Schlitten eine Längsbewegung erteilt werden kann.
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Auf dem Unterbau 10 ist eine Werkstückunterstützung 20 mit einem vorderen
Reitstock 22 und einem hinteren Reitstock 24 angeordnet. Der hintere Reitstock 24
ist mit einem Kraftantrieb für die Verschiebung der Zentrierspitze versehen in Richtung
auf die Zentrierspitze des vorderen Reitstocks zu und von ihr weg. Die Werkstückunterstützung
20 ist um eine senkrechte Achse 30 winkelverstellbar gelagert. Die Schwenkachse
der Werkzeugunterstützung verläuft dazu rechtwinklig und schneidet die Achse eines
zwischen den Zentrierspitzen der beiden Reitstöcke aufgenommenen Werkstücks.
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Ferner sind Mittel vorgesehen, um Schwenkbewegungen der Werkstückunterstätzung
um - die Achse der Lagerung 30 hervorzurufen.
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Auf dem Schlitten 12 ist gemäß F l g. 2 ein Werkzeugschlitten
44 so angeordnet, daß er waagerecht von rechts nach links verschoben werden kann.
Diese Verstellmöglichkeit des Werkzeugschlittens ermöglicht eine .Anpassung der
Maschine an Zahnräder von unterschiedlicher Größe; die Verstellung des Werkzeugschlittens
erfolgt durch eine handbetätigte, hier nicht gezeigte, mit einer Mutter zusammenarbeitende
Gewindespindel.
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Der Werkzeugschlitten 44 umfaßt einen Teil 48, auf dessen Vorderseite
ein insgesamt mit 50 bezeichneter winkelverstellbarer Werkzeugspindelkopf angeordnet
ist: Der-'Werkzeugspindelkopf ist um eine waagerechte Achse winkelverstellbar, und
die Drehachse verläuft rechtwinklig zu den Achsen eines Zahnrades und eines zahnradähnlichen
Werkzeugs und schneidet diese Achsen, wenn. das Werkstück und das Werkzeug ihre
Bearbeitungsstellung einnehmen. Diese Einstellung wird als vorbereitender Arbeitsgang
durchgeführt, und nach dem Einstellen werden die Klenünuttern 51, die in kreisbogenförmigen
T-Nuten geführt sind, festgezogen, um den Werkzeugspindelkopf in seiner Lage zu
sichern.
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Der Werkzeugspindelkopf umfaßt einen Antriebsmotor52, der durch ein
geeignetes Getriebe mit einer das zahnradähnliche Honwerkzeug T aufnehmenden Werkzeugunterstützung
54 (F i g. 1) verbunden ist. In F i g. 1 und 2 verläuft die Achse des Werkzeuges
T parallel zu den Achsen der Zentrierspitzen der Reitstöcke zum Aufnehmen des Werkstückes,
doch wird das Werkzeug im Gebrauch normalerweise so angeordnet, daß seine Achse
einen Winkel zwischen 3° und 30° mit der Achse des zu bearbeitenden Zahnrades bildet.
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Im folgenden wird die Konstruktion des Werkzeugspindelkopfes und dessen
Verbindung mit dem Werkzeugständer 48 an Hand von Fi g. 3 bis 5 beschrieben. Der
Werkzeugspindelkopf 50, von dem ein Teil in F i g. 3 dargestellt ist, umfaßt eine
Trommel 56 mit Zahnradzähnen, die in eine zur Winkelverstellung dienende Schnecke
58 eingreifen, welche letztere in dem Werkzeugständer 48 gelagert ist. Wenn die
Klemmuttern 51 (F i g. 1), an' den Schrauben in den T-Nuten 60 gelockert werden,
kann man den gesamten Werkzeugspindelkopf gegenüber dem Werkzeugständer um die Häuptachse67
(Fig. 3) auf den gewünschten Winkel einstellen; hierauf werden die Muttern 51 wieder
festgezogen, um den Spindelkopf in seiner Stellung zu sichern. .
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Durch das Verstellen des Spindelkopfes wird die Achse des Honwerkzeuges
in die gewünschte Winkelstellung zur Achse eines zu bearbeitenden Zahnrades gebracht.
Jedoch bewirkt die bis jetzt beschriebene Einrichtung kein kontinuierliche selbsttätige
Verstellung des Achsenkreuzungswinkels.
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Der Werkzeugspindelkopf umfaßt ferner einen relativ leichten und kleinen
Spindelträger 54 mit Lagern 64 für eine das Zahnradhonwerkzeug T aufnehmende Spindel
66. Gemäß F i g. 3 ist der Spindelträger 54 so angeordnet, daß er begrenzte geradlinige
Bewegungen in waagerechter Richtung längs der Hauptachse 67 rechtwinklig zu seiner
Achse auf die Werkstückunterstützung zu und von ihr weg ausführen kann. Diese den
Spindelträger 54 bei dieser Bewegung führenden Mittel umfassen Führungszapfen 68,
die sich von einem drehbaren Flansch 70 aus nach vorn erstrecken, der drehbare Flansch
ist in der Trommel 56 in Wälzlagern 72 gelagert. Außerdem besitzt der Spindelträger
54 einen nach hinten ragenden Schaft 74, der in einem rohrförmigen Ansatz 76 des
drehbaren Flansches 70 in der L4ngsrichtung bewegbar ist. Lagerkugeln 78 ermöglichen
Längsbewegungen des Schaftes 74 gegenüber dem rohrförmigen Ansatz 76.
Die
Wälzlager 72 für den drehbaren Flansch 70 werden durch einen sowohl als Bremstrommel
als auch als Lagerhaltestück wirkenden Ring 80 festgehalten, der mit dem rohrförmigen
Ansatz 76 des drehbaren Flansches 70 verschraubt oder auf andere Weise verbunden
ist.
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Eine Platte 82 ist mit dem inneren Ende der Trommel 56 verschraubt
oder auf andere Weise verbunden. Diese Platte ist somit zusammen mit dem Spindelkopf
50 schwenkbar und trägt einen Teil einer noch zu beschreibenden Sinuslinealeinrichtung
sowie eine Bremseinrichtung.
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Gemäß F i g. 3, 4 und 6 trägt die Platte 82 einen Sinuslinealtragklotz
84 mit einer durchgehenden senkrechten Bohrung 85. Das Sinuslineal 86 ist in dieser
Bohrung einer Hülse 87 winkelverstellbar, so daß man die Richtung seines durch gerade
Seitenflächen begrenzten Schlitzes 88 nach Wunsch einstellen kann. Die Hülse 87
ist mit dem Tragklotz 84 durch einen Keil 89 verbunden. Das Sinuslineal umfaßt einen
senkrechten Schaft 90, der mit dem Einstellzahnrad 92 verkeilt ist, in das eine
zum Verstellen dienende Schnecke 94 eingreift. Die jeweilige Winkelstellung des
Sinuslineals wird durch eine ebenfalls mit dem Schaft 90 verkeilte Skala
96 angezeigt. Nachdem das Sinuslineal in die gewünschte Winkelstellung gebracht
worden ist, wird es mit Hilfe einer Mutter 98 arretiert. Die Hülse 87 besitzt einen
Kopf 99, an dessen Unterseite mehrere Druckfedern 100 angreifen, die in in dem Tragklotz
84 ausgebildeten Aussparungen 101 angeordnet sind. Die Platte 82 trägt einen um
einen Drehpunkt 104 drehbar gelagerten Winkelhebel 102 mit zwei Betätigungsarmen
106, die am Kopf 99 der Hülse 87 angreifen können. Die anderen Arme 108 des Winkelhebels
sind durch eine Lasche 110 mit der Betätigungsstange 112 eines Elektromagneten 114
verbunden, der eingeschaltet werden kann, um die Hebelarme 106 nach unten zu bewegen
und so das Sinuslineal in Anlage an eine Gegenrolle 116 zu halten.
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Die Rolle 116 ist auf einem Bolzen 118, der mit dem hinteren Ende
des das Honwerkzeug tragenden Schaftes 74 verbunden ist, gelagert. Wenn der Spindelträger
54 parallel zur Achse des Schaftes 74 bewegt wird, d. h. relativ zu der Platte 82,
erteilt die Rolle 116 des Sihuslineals dem Spindelträger 54 Eine Schwenkung um die
Achse des Schaftes 74 bzw. die Hauptachse 67, und diese Schwenkung entspricht der
Winkelstellung des Sinuslineals 86. Diese Winkelverstellung wird durch eine entsprechende
Drehbewegung des Flansches 70 in seinen Lagern 72 ermöglicht.
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Ferner sind Mittel vorgesehen, um den Spindelträger 54 gegen Winkelbewegungen
um die Achse seines Schaftes 74 zu sichern; diese Mittel umfassen um die Drehpunkte
124 bzw. 126 schwenkbare Bremsarme 120 und 122 mit Bremsbacken 128, die reibungsschlüssig
an der Umfangsfläche einer Bremstrommel 80 angreifen. Da diese Bremstrommel
fest mit dem drehbaren Flansch 70 verbunden ist, bewirkt eine Betätigung der Bremse,
daß der drehbare Flansch 70 gegen Drehbewegungen festgehalten wird, so daß auch
Schwnkbewegungen des Spindelträgers 54 um die Achse ihres Schaftes 74 verhindert
werden. Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Führungszapfen 68 relative Drehbewegungen
zwischen dem drehbaren Flansch 70 und dem Spindelträger 54 verhindern. Weiterhin
sind Mittel vorgesehen, um die Bremsarme 120 und 122 mittels eines Druckluftzylinders
130 zu betätigen.
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Die Zahnradhonmaschine, bei der die Erfindung angewendet wird, umfaßt
mit dem hinteren Ende des Werkzeugtragschaftes 74 verbundene Mittel, um auf die
Werkzeugunterstützung eine vorbestimmte Kraft aufzubringen, durch die das Werkzeug
in Druckberührung mit dem zu bearbeitenden Zahnrad gebracht wird.
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Bei jedem Arbeitsgang zum Honen eines Zahnrades wird der Spindelträger
gegenüber dem Werkstück zurückgezogen; dies entspricht einer Bewegung des Werkzeugtragschaftes
74 in F i g. 3 von links nach rechts. Nachdem das fertigbearbeitete Zahnrad aus
der Maschine herausgenommen und durch ein neues zu bearbeitendes Zahnrad ersetzt
worden ist, das zwischen den Zentrierspitzen der beiden Reitstöcke aufgenommen wird,
wird der Werkzeugkopf wieder mit einer vorbestimmten Kraft vorgeschoben, woraufhin
das Honen des Zahnrades erfolgt. Bei diesem Arbeitsgang werden das Zahnrad und das
Werkzeug in gegenseitigem Eingriff gedreht, und diese Bewegung ist von einer relativen
Längsverschiebung begleitet, die auf die Bewegung des Schlittens 12 parallel
zur Achse des Zahnrades zurückzuführen ist.
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Die Einrichtung zum Antreiben des Werkzeuges ist am besten aus F i
g. 5 ersichtlich. Gemäß F i g. 5 ist die Werkzeugspindel 66 durch eine flexible
Antriebskupplung 150 mit einer in dem winkelverstellbaren Werkzeugkopf 50 ortsfest
gelagerten Antriebswelle 152 verbunden. Die Bewegung des Spindelträgers 54 auf das
zu bearbeitende Zahnrad zu und von ihm weg beim Aufbringen des Bearbeitungsdruckes
bzw. beim Zurückziehen des Werkzeuges erfolgt rechtwinklig zur Achse der Spindel
66, und die flexible Kupplung 150 läßt diese Bewegung in Verbindung mit dem Spielraum
im Inneren des Spindelabschnittes 154 zu. Die Welle 152 ist durch geeignete Zahnräder,
z. B. 156, F i g. 5, mit dem Motor 52 verbunden.
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Nachstehend ist die Arbeitsweise dieser Einrichtung beschrieben.
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Nachdem ein neues Werkstück in die Maschine eingesetzt worden ist,
wird der Elektromagnet 114 eingeschaltet, um das Sinuslineal86 nach unten zu drücken
und es in feste Anlage an der Rolle 116 zu bringen. In diesem Zeitpunkt wird der
Werkzeugspindelträger 54 bewegt, um das Honwerkzeug in Druckberührung sowie in Eingriff
mit dem Zahnrad zu bringen; diese Bewegung ruft gemäß F i g. 3 eine Bewegung des
Werkzeugschaftes 74 nach links hervor. Infolgedessen findet eine Relativbewegung
zwischen der Rolle 116 und dem Schlitz 88 des .Sinus-Lineals statt, die eine der
Winkelstellung des .Sinuslineals 86 entsprechende Schwenkung der Werkzeugunterstützung
bewirkt. Wenn das Honwerkzeug in gewünschte Druckberührung mit dem Werkstück gebracht
worden ist, wobei sich der Mittenabstand nach dem Zustand, d. h. Durchmesser, des
Honwerkzeuges richtet, wird der Druckluftzylinder 130 betätigt, um die die Bremsarme
120 und 122 umfassende Bremse zur Wirkung zu bringen, so daß der Spindelträger 54
gegen eine Schwenkung gesichert wird. Hierauf wird der Elektromagnet 114 ausgeschaltet,
und das Sinuslineal86 wird durch die Federn 100 von der Rolle 116 abgehoben. Dann
wird
der Motor 52 eingeschaltet, um das Honrad anzutreiben; die
Drehbewegung des Werkzeuges überträgt sich auch auf das zu bearbeitende Zahnrad,
da beide Teile ineinandergreifen. Gleichzeitig wird der Schlitten 12 hin- und herbewegt,
um die Bearbeitungswirkung des Werzeuges über die ganze Länge der Zahnradzähne zu
verteilen. Während dieses Arbeitsganges kann der Spindelträger 54 unter einem konstanten
Druck gehalten werden, so daß .er sich näher an das Werkstück heranbewegen kann,
wenn Material von dem Werkstück abgetragen wird. Alternativ kann das Werkzeug durch
geeignete, hier nicht gezeigte Mittel festgelegt werden, um jede weitere Bewegung
in Richtung auf das Werkstück während des Bearbeitungsvorganges zu verhindern. Nach
Beendigung des Arbeitsganges wird der Spindelträger zurückgezogen; diese Bewegung
ist ohne Störung möglich, da das Sinuslineal 86 von der Rolle 116 abgehoben ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der Werkzeugspindelkopf
50 so angeordnet ist, daß er in einem großen Bereich winkelverstellbar ist, um eine
Anpassung an Zahnräder und Werkzeuge mit unterschiedlicher Zahnschräge und mit verschiedenen
Schrauben- oder Schrägungswinkeln zu ermöglichen. Der Werkzeugspindelkopf 50 ist
ein Bestandteil des Werkzeugschlittens 48 und läßt sich zusammen mit diesem in weiten
Grenzen verstellen, wie es bei Zahnrädem und Werkzeugen unterschiedlicher Abmessungen
erforderlich ist. .
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Die relativ begrenzten geradlinigen Bewegungen und Winkelverstellungen,
die einem die Werkzeugspindel umfassenden Teil des Spindelkopfes erteilt werden,
werden auf folgende Weise erzeugt: Die erforderliche Annäherungs- und Rückzugsbewegung
zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück bei den aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen
wird dadurch ermöglicht, daß ein Teil des Werkzeugkopfes .einschließlich der Werkzeugspindel
gegenüber den übrigen Teilen des Werkzeugkopfes bewegt werden kann. Genauer gesagt,
umfaßt der die Spindel einschließende Teil des Werkzeugkopfes auch den Spindelträger
54, der gegenüber dem drehbaren Flansch 70 hin- und herbewegbar ist. Somit bilden
der Werkzeugkopf und der drehbare Flansch 70 zusammen einen zweiten Teil des Werkzeugkopfes,
der gegenüber den übrigen Teilen des Werkzeugkopfes winkelverstellbar ist.
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Die Wirkung der Erfindung besteht darin, daß bei der Fertigbearbeitung
jedes der nacheinander zu bearbeitenden Zahnräder der Achsenkreuzungswinkel zwischen
dem betreffenden Zahnrad und dem Honwerkzeug jedesmal auf einen Wert eingestellt
wird, der sich nach dem Mittenabstand zwischen dem Zahnrad und dem Honwerkzeug richtet.
Wenn sich das Honwerkzeug abnutzt, wobei sich der Mittenabstand entsprechend verringert,
erfolgt somit jedesmal selbsttätig und genau eine Neueinstellung des Achsenkreuzungswinkels,
so daß theoretisch eine genaue Zuordnung zwischen den Zähnen des Zahnrades und des
Honwerkzeuges bewirkt wird.