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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen schrittweisen
axialen Verschieben des Fräsers einer Wälzfräsmaschine, wobei die den Wälzfräser
tragende Frässpindel in ihrer Haupt- und Gegenlagerung unter Abzweigung des Antriebs
für das Verschieben des Fräsers von der Fräserantriebswelle in beiden Richtungen
verschiebbar ist und die Verbindung des Verschiebegetriebes mit der Frässpindel
mit Hilfe einer Gewindespindel und einer damit im Eingriff stehenden Verschiebehülse
erfolgt und einstellbare Anschläge zur Begrenzung des Verschiebeweges vorgesehen
sind.
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Bei Wälzfräsmaschinen, insbesondere für Zahnräder, ,ist es bekannt,
zur Herbeiführung einer gleichmäßigen Abnutzung der Fräszähne den von einem verschiebbaren
Schlitten getragenen Wälzfräser schrittweise in Abhängigkeit von der Anzahl der
bearbeiteten Werkstücke axial zu verschieben. Es ist ferner bekannt, den Fräser
zur Erzielung des gleichen Zwecks kontinuierlich zu verschieben. Dabei ist jedoch
eine Ausgleichsdrehung des Werkstücks erforderlich. Zum anderen ist der den Fräser
lagernde Schlitten während des Bearbeitungsvorganges nicht geklemmt.
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Bei den bekannten Vorrichtungen zur selbsttätigen schrittweisen Verschiebung
des Wälzfräsers wird der den Wälzfräser tragende Schlitten entweder durch einen
Motor, den sogenannten Verschiebemotor, angetrieben, oder er wird hydraulisch verstellt.
Die Klemmung des Verschiebeschlittens erfolgt entweder hydraulisch oder elektromechanisch
über Motor und Keilleiste.
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Bei den bekannten Wälzfräsmaschinen mit kontinuierlich verschiebbarem
Fräser wird der Antrieb des Verschiebegetriebes vom Antrieb der Fräserwelle abgenommen.
Dabei ist durch Zusammenwirken eines Untersetzungsgetriebes, beispielsweise eines
Planetengetriebes, und Aufsteckräder die Möglichkeit .der Regulierung der kontinuierlichen
Verschiebebewegung gegeben.
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Bei einer derartigen bekannten Ausführungsform wird die Fräswelle
in einem Lager axial verschoben, wobei das Lager mittels Kugellager :drehbar in
dem Gehäuse gelagert ist. Die für den Schneidvorgang notwendige Drehung des Fräsers
wird also vom Antriebsritzel über ein Lager auf die Fräswelle übertragen. Dies hat
den Nachteil, daß bei einer derartigen Lagerung ein Teil der Starrheit des Systems
und somit der Genauigkeit verlorengeht.
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Weiterhin ist es bekannt, daß Anschläge durch Betätigung von Endschaltern
über einen Magneten eine Klemmung mittels eines Bremsbandes auslösen, wodurch der
Verschiebemechanismus freigegeben bzw. blockiert wird.- Dabei wird nicht gegen einen
Festanschlag gefahren. Dies hat den Nachteil, daß diese Einrichtung für eine exakte
Regulierung des Verschiebeweges des Fräsers nicht geeignet ist. So wird die Bremsung
der Verschiebebewegung und somit die Genauigkeit des Verschiebeweges durch das Kontaktverhalten
der den Magneten beeinträchtigenden Endschalter, durch das Ansprechverhalten des
Hubmagneten sowie durch das Ansprechverhalten und die Bremswirkung des Bremsbandes,
die wiederum durch Öleinflüsse und Temperaturschwankungen beeinflußt werden, und
durch die eingestellte Fräserdrehzahl, beeinflußt, was besonders nachteilig ist,
da diese Drehzahl ein vom zu bearbeitenden Werkstoff abhängiger Faktor ist. So wird
sich der Flansch, auf welchem das Bremsband umläuft, in Abhängigkeit von der eingestellten
Fräserdrehzahl, d. h. der Schnittgeschwindigkeit, verschieden schnell drehen, wodurch
sich der Schlupf des Bremsbandes und damit auch der erzielte Verschiebebetrag ändern.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die obenerwähnten
Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Verschiebeeinrichtung aus wenig Getriebeteilen
und ohne Zwischenlager zwischen Fräser und Fräserwellenantrieb in Form einer kleinen,
unkomplizierten Baueinheit zu schaffen, bei welcher beim Anlaufen und Anhalten der
Verschiebebewegung kehl Schlupf auftritt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst .durch eine Ritzelwelle,
die mit einem auf der Frässpindel zwischen dem Hauptlager und der Verschiebehülse
axial unverschiebbar und .drehfest angeordneten Antriebszahnrad, das mit der Ritzelwelle
im Eingriff steht und ihr gegenüber axial verschiebbar ist, durch Magnetkupplungen,
die unter Spannung eine Zwischenwelle mit der Ritzelwelle kuppeln, durch ein. Ritzel
auf der Zwischenwelle, durch ein Zahnrad auf dem Fortsatz der Gewindespindel, das
mit diesem Ritzel im Eingriff steht, durch eine dritte Magnetkupplung auf der Gewindespindel,
die unter Spannung die Gewindespindel mit dem Zahnrad auf dem Fortsatz der Gewindespindel
kuppelt, durch ein im Abstand vom diesem Zahnrad auf der der dritten Magnetkupplung
entgegengesetzten Seite auf dem Fortsatz der Gewindespindel angeordnetes Schneckenrad,
durch auf -dem Schneckenrad und auf dem erwähnten Zahnrad auf den zueinander weisenden
Stirnseiten auf gleichen Durchmessern angeordnete Anschläge und durch einen im Gehäuse
fest angeordneten dritten Anschlag, wobei über das Zusammenwirken der drei Anschläge
die Kupplungen geschaltet und somit je nach Verschieberichtung wechselseitig und
in veränderlichen, dem Verschiebebetrag entsprechenden zeitlichen Intervallen den
Verschiebeantrieb auf die Frässpindel übertragen und die Rückstellung des den genauen
Verschiebebetrag bestimmenden Anschlags bewirkt werden.
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Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn eine über einen Einstellknopf
bewegliche Schnecke für ,die Feineinstellung für den vom Schneckenrad getragenen
Anschlag angeordnet ist. Der Anschlag legt dann den den Verschiebebetrag bestimmenden
Drehsektor des Zahnrades in beiden Drehrichtungen genau fest.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es nunmehr ohne Zuhilfenahme
einer aufwendigen Hydraulik möglich, die Größe des Verschiebebetrages genau zu definieren.
Dieser Vorteil ist besonders wertvoll bei ,der Herstellung kleiner Zähnezahlen,
weil dort die relative Lage der Fräserzähne zum Werkstück für die Profilgenauigkeit
des erzeugten Zahnrades wichtig ist. Diese relative Lage der Fräserzähne zum Werkstück
kann über eine Anzahl von Verschiebeschritten nur beibehalten werden, wenn diese
Schritte stets genau gleich groß sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen
Vorrichtung liegt darin, :daß diese infolge des einfachen Aufbaues der Verschiebeeinrichtungen
in ihrer Baugröße so klein gehalten werden kann, daß sie sich auch auf kleinen Wälzfräsmaschinen,
z. B. mit horizontaler Werkstückspindel, wie sie für die Verzahnung der Feinwerktechnik
verwendet werden, einsetzen läßt. Die Einsparung an Platz und die Verbesserung hinsichtlich
eines starren Aufbaues ist gegenüber den bekannten Vorrichtungen erheblich.
An
Hand .der Zeichnung wird eine beispielsweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Prinzipdarstellung des Fräskopfes mit der erfindungsgemäßen
Verschiebevorrichtung, F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in F i g. 1 und F i g. 4 einen Schnitt
entlang der Linie C-C in F i.g. 1.
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Der Antrieb sowohl des Fräsers als auch der kompletten Verschiebevorrichtung
erfolgt, wie sich aus F i g. 1 ergibt, über die Welle I und das Kegelradpaar 1I.
Das eine der beiden Kegelräder ist über eine Ritzelwelle 3 mit einem weiteren Kegelrad
4 verbunden, welches wiederum mit zwei weiteren Kegelrädern 5, 6 im Eingriff steht,
die mit den Außen-oder Innenlamellen von zwei Elektrolamellenkupplungen 11, 12 fest
verbunden sind. Im stromlosen Zustand, d. h. während des Fräsvorganges, ist an diesen
beiden Kupplungen die kraftschlüssige Verbindung zu den nachstehend beschriebenen
Bauelementen der Verschiebevorrichtung unterbrochen.
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Bei Auslösung des Verschiebevorganges steht jedoch eine der beiden
Kupplungen 11, 12 unter Spannung, so daß sich das Ritzel7 dreht. Dieses treibt über
eine Welle 8 und ein Ritzel 9 ein mit einer Elektrolamellenkupplung 13 verbundenes
Zahnrad 10 an. Die Elektrolamellenkupplung 13 ist mit Auslösung des Verschiebevorganges
ebenfalls eingeschaltet, so daß die Gewindespindel 13 b angetrieben wird.
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Durch die Drehung der Gewindespindel 13 b wird eine Verschiebehülse
16 und damit auch die in ihr axial sowie radial gelagerte Fräswelle je nach Drehrichtung
nach rechts oder links verschoben.
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Die Begrenzung des jeweiligen Verschiebeweges ist aus F i g. 2 zu
ersehen. Die Anschläge 10 a, 10 b und 15 sind jeweils fest mit dem
Zahnrad 10, dem Fräslagerkörper 2 und einem Schneckenrad 18 fest verbunden. Der
Anschlagstift 15 kann in seiner Stellung zum absoluten Festanschlag 10 b durch Drehen
einer Schnecke 14 an einem Einstellknopf 19 verstellt werden. Eine Skala an dem
Einstellknopf 19 zeigt die Veränderung des Einstellwertes mit 0,001 mm je Teilstrich
an.
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Während des Fräsvorganges, d. h. während der Verschieberuhestellung,
liegt der Anschlag 10a je nach Drehrichtung an einem der beiden Festanschläge
15 oder 10 b an. Der Anschlagstift 10 a dreht sich zwangläufig während
des Verschiebevorganges mit dem Zahnrad 10, und zwar so lange, bis die Anschlagstellung
je nach Drehrichtung entweder an dem am Schneckenrad 18 befestigten Anschlagstift
15 oder an dem am Fräslagerkörper befestigten Festanschlag 10 b erreicht ist. Damit
ist die eigentliche Verschiebung ausgeführt, d. h., die Verschiebehülse 16 und damit
auch die Fräswelle haben eine Bewegung nach links oder rechts vollzogen, deren Wert
dem Produkt aus dem Drehwinkel zwischen den beiden Anschlägen 15 und 10 b und der
Steigung der Gewindespindel 13 b entspricht. Nach Ablauf des Verschiebevorganges
erfolgt eine selbsttätige Umschaltung der Kegelradkupplungen 5, 6, wobei die Kupplung
13 bereits ausgeschaltet ist, so daß der Anschlagstift 10 a in seine Ausgangslage
zurückgeführt wird.
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Bei Änderung der Verschiebe- oder Drehrichtung des Fräsers wird die
Schaltfolge -der beiden Kupplungen 5, 6 durch elektrische Maßnahmen umgedreht. Um
ein sicheres Anlaufen an die Festanschläge zu gewährleisten, sind die beiden Kupplungen
5, 6 um einen geringen zeitlichen Betrag länger eingeschaltet. Durch besondere Maßnahmen
werden dabei die Kupplungen weder mechanisch noch thermisch überlastet.
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In F i g. 3 ist die Klemmvorrichtung dargestellt, welche die Verschiebehülse
16 und damit auch die Frässpindel während des Fräsvorganges festklemmt. Ein Magnet
17 ist elektrisch so gesteuert, daß er etwa gleichzeitig mit der Einschaltdauer
der Kupplung 13 den Hebel 20 in Pfeilrichtung bewegt und somit die Klemmung der
Klemmhülse 16 a freigibt. Nach Ausschalten der Kupplung 13, d. h. nach Beendigung
des Verschiebevorganges, wird der Magnet ausgeschaltet, ,so daß die Feder 21 den
Hebel 20 gegen die Klemmhülse 16 a drücken kann, wodurch eine selbsttätige oder
anderweitig unkontrollierte Verschiebung der Frässpindel unmöglich ,ist.
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Die elektrische Steuerung ist so ausgelegt, daß mittels eines Zählwerkes
die genaue Anzahl von Verschiebeschritten und somit eine größtmögliche Ausnutzung
der gesamten Fräserbreite möglich ist. Nach Erreichen der eingestellten Anzahl von
Schiebeschritten wird das Zählwerk selbsttätig gelöscht und die Verschieberichtung
umgesteuert. Ein weiteres Zählwerk ermöglicht die Auslösung des Verschiebevorganges
nach jeder beliebigen Werkstückzahl.
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Die gegen Festanschlag mitnehmenden Elektrolamellenkupplungen 11,
12 sind in ihrer elektrischen Spannung so eingestellt, daß einerseits eine sichere
Mitnahme auf Festanschlag gewährleistet ist, andererseits nach Erreichen des Festanschlages
eine thermische Überbelastung der Kupplung jedoch ausgeschlossen ist, wodurch im
gesamten betrachtet, eine absolut genaue Einhaltung des eingestellten Verschiebeweges
sichergestellt ist.