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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzeinrichtung für eine Verzahnungsmaschine,
bei der das Werkstück in bezug auf die das Zahnprofil darstellende, vom Werkzeug
beschriebene Evolvente stillsteht und der Werkzeugträger in einer parallel zur gedachten
abwälzenden Geraden angeordneten Längsführung eines zentrisch um das zu verzahnende
Werkstück schwenkbaren Tisches verschiebbar ist und seinen Antrieb von einem zur
Schwenkachse des Tisches koaxialen, feststehenden Getriebeglied erhält, insbesondere
für Verzahnungsmaschinen, bei denen zur gleichzeitigen Bearbeitung einer rechten
und einer linken Zahnflanke zwei Wälzeinrichtungen symmetrisch zueinander angeordnet
sind.
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Bei einer bekannten Wälzeinrichtung dieser Gattung ist das zur Schwenkachse
des Tisches koaxiale, stillstehende Getriebeglied als Rollzylinder ausgebildet und
durch Rollbänder urimittelbar mit dem Werkzeugträger verbunden. Der Durchmesser
dieses Rollzylinders muß der Größe des herzustellenden oder zu bearbeitenden Zahnrades
genau angepaßt sein, und zwar muß er bei Verwendung zahnrad- oder zahnstangenförmiger
Werkzeuge mit dem Herstellungswälzkreis des Werkstücks übereinstimmen, bei Verwendung
von Werkzeugen, die mit einem bestimmten Punkt die Evolvente erzeugen, dagegen mit
dem Grundkreisdurchmesser des Werkstücks. Daher muß für die Herstellung unterschiedlicher
Zahnräder eine entsprechende Anzahl äußerst genauer Rollzylinder bereitgehalten
werden, von denen der jeweils passende erst in die Maschine eingebaut werden muß,
ehe die Bearbeitung beginnen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzeinrichtung der
im vorstehenden beschriebenen Gattung zu schaffen, bei der für die Herstellung oder
Bearbeitung von Zahnrädern unterschiedlicher Größe nur eine einzige Ausführung des
zur Schwenkachse des Tisches koaxialen, feststehenden Getriebegliedes erforderlich
ist und bei der das Umrüsten der Wälzeinrichtung für die Herstellung von Zahnrädern
unterschiedlicher Größe vereinfacht ist.
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Bei Zahnradbearbeitungsmaschinen sind verschiedene Wälzeinrichtungen
bekannt, bei denen für die Bearbeitung von Zahnrädern unterschiedlicher Größe nur
eine einzige Ausführung des für die Darstellung der Evolvente maßgebenden Getriebegliedes
erforderlich ist.
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Eine solche bekannte Wälzeinrichtung umfaßt ein Zahnsegment, das auf
demselben Dorn wie das Werkstück befestigt ist und mit einer längs verschiebbaren
Zahnstange im Eingriff steht. Parallel zu der Zahnstange erstreckt sich ein Werkzeugträger,
an dem eine das Werkzeug bildende Zahnstangenverzahnung oder zumindest ein einzelner
Zahn vorgesehen ist. Auf der Zahnstange und auf dem Werkzeugträger sitzt jeweils
ein zum Werkstückdorn paralleler Zapfen; diese beiden Zapfen greifen jeweils in
einen radialen Schlitz eines auf dem Werkstückdorn gelagerten Hebels ein. Infolge
dieser Verbindung führt das Werkstück gegenüber dem Werkzeugträger eine Relativbewegung
aus, die theoretisch genau der Abwälzbewegung entspricht.
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Bei einer anderen bekannten Wälzeinrichtung ist das Werkstück auf
einem ersten Schlitten gelagert und mit einem Rollzylinder zu gemeinsamer Drehung
verbunden. Der Rollzylinder ist durch Rollbänder mit einem zweiten Schlitten verbunden,
der parallel zum ersten Schlitten verschiebbar ist. Beide Schlitten greifen im gegenseitigen
Abstand gelenkig an einem Hebel an, dessen im Betrieb ortsfestes Schwenklager zur
Anpassung an Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers in Längsrichtung des Hebels
verstellbar ist.
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Bei einer weiteren bekannten Wälzeinrichtung einer Zahnradschleifmaschine
ist die Spindel der Schleifscheibe um einen Zapfen schwenkbar, der parallel zur
Zahnradachse, senkrecht in der den Grundkreis des Zahnrades schneidenden Erzeugenden
der Schleifscheibe an einem Schlitten angeordnet ist. Der Schlitten ist außerhalb
des Grundkreises längs einer geradlinigen, die Zahnradachse im rechten Winkel kreuzenden
Bahn verschiebbar. Die geradlinige Verschiebung des Schlittens ist mit der Drehung
des Zapfens durch ein Parallelogrammgestänge gekoppelt, von dessen beiden durch
eine Koppel untereinander verbundenen Lenkern der eine auf dem Zapfen befestigt
und der andere auf dem Schlitten gelagert ist und einen Fortsatz aufweist, der in
einer schwenkbaren Buchse längs verschiebbar geführt ist. Wenn die zur Achse des
Zahnrades parallele Schwenkachse der Büchse ortsfest ist, beschreibt die Erzeugende
der Schleifscheibe noch keine hinreichend genaue Evolvente, dabei muß ein zusätzliches
Getriebe vorgesehen sein, das dem Schwenkzapfen der Schleifscheibe während der geradlinigen
Verschiebung des ihn tragenden Schlittens eine zusätzliche Schwenkung erteilt. Bei
einer Ausführungsform der bekannten Einrichtung umfaßt das zusätzliche Getriebe
einen Schieber, der im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Schlittens geführt
ist. Die Büchse ist auf dem Schieber gelagert, und im Abstand von ihrer Schwenkachse
greift an ihr ein Lenker an, dessen ortsfeste Schwenkachse in derselben Ebene liegt
wie die Schwenkachse der Büchse in den verschiedenen Stellungen des Schiebers. Trotz
der von diesem zusätzlichen Getriebe bewirkten Korrektur ist die von der Schleifscheibe
beschriebene Kurve einer Evolvente nur angenähert; gerade beim Schleifen von Zahnrädern
können aber solche Abweichungen von einem genauen Evolventenprofil in den meisten
Fällen nicht hingenommen werden.
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Bei einer ebenfalls bekannten Wälzfräsmaschine für Kegel- oder Hypoidräder
umfaßt die Einrichtung zum Drehen einer die Werkzeugspindel verstellbar aufnehmenden
Wälztrommel einen ersten Schieber, der tangential zu einer an der Wälztrommel befestigten
Bandtrommel hin und her bewegbar und mit der Bandtrommel durch Rollbänder verbunden
ist. An dem ersten Schieber ist im rechten Winkel in seiner Bewegungsrichtung ein
Gleitstein geführt, der an einem zweiten Schieber drehbar gelagert ist. Der zweite
Schieber ist mittels einer in axialer Richtung festgelegten Gewindespindel bewegbar,
die in eine am Schieber befestigte Mutter eingreift und von einem umsteuerbaren
Motor über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Der zweite Schieber ist zusammen
mit seiner Gewindespindel und deren Antrieb an einem Schwenkkopf angeordnet, der
um eine sich im rechten Winkel zu den Bewegungsrichtungen der beiden Schieber erstreckende
und die Drehachse der Wälztrommel schneidende Achse schwenkbar ist. Verändern der
Winkelstellung des Schwenkkopfes und somit des zweiten Schiebers in bezug auf ,den
ersten Schieber läßt sich die Amplitude der hin- und hergehenden Bewegung des ersten
Schiebers stufenlos verändern. Somit läßt sich auch die Amplitude
der
hin- und hergehenden Drehung der Wälztrommel bei Verwendung einer einzigen Bandtrommel
stufenlos verändern. Der zweite Schieber ist mit der Werkstückspindel durch eine
elektrische Fernsteuereinrichtung verbunden, die bewirkt, daß die Werkstückspindel
von einem eigenen Antrieb im gewünschten Verhältnis zur Drehbewegung der Wälztrommel
gedreht wird. Diese Fernsteuereinrichtung ist im Vergleich mit einem Getriebe, wie
es bei den übrigen beschriebenen Wälzeinrichtungen für den gleichen Zweck vorgesehen
ist, sehr aufwendig.
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Die obengenannte Aufgabe ist bei einer Wälzeinrichtung der eingangs
beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem feststehenden
Getriebeglied ein im Tisch gelagertes Getriebeglied in Antriebsverbindung steht,
das seinerseits über ein Getriebe mit veränderlichem übersetzungsverhältnis mit
dem Werkzeugträger für dessen Längsverschiebung verbunden ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Getriebe
einen auf dem Tisch im Winkel zur Längsführung -des Werkzeugträgers verschiebbar
geführten Schlitten, ,der eine im Winkel zur Richtung seiner Verschiebung einstellbare
Kulisse trägt, in welcher ein auf dem Werkzeugträger gelagerter Gleitstein geführt
ist. Zur Anpassung an Werkstücke mit unterschiedlichem Grundkreisdurchmesser läßt
sich das Übersetzungsverhältnis dieses Getriebes einfach dadurch verändern, daß
man den Winkel zwischen der Längsrichtung der Kulisse und der Verschiebungsrichtung
des Schlittens verstellt. Die Verbindung zwischen dem im Tisch gelagerten Getriebeglied
und dem Schlitten kann gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal dadurch hergestellt
sein, daß das im Tisch gelagerte Getriebeglied eine ebenfalls im Tisch gelagerte
Gewindespindel antreibt, die sich parallel zur Führung des Schlittens erstreckt
und in ein an diesem ausgebildetes Gewinde eingreift.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Getriebe
ein Wechselrädergetriebe, welches das im Tisch gelagerte Getriebeglied mit einer
Gewindespindel verbindet, die sich parallel zur Längsführung des Werkzeugträgers
erstreckt und in ein am Werkzeugträger ausgebildetes Gewinde eingreift, Der Antrieb
für die Schwenkbewegung des Tisches kann erfindungsgemäß in der Weise gestaltet
sein, daß das stillstehende Getriebeglied eine Verzahnung aufweist und mit einem
weiteren Zahnrad im Eingriff steht, das-im Tisch gelagert und von einem Motor angetrieben
ist.
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Bei einer Wälzeinrichtung mit dem letztgenannten Erfindungsmerkmal
kann die Antriebsverbindung zwischen dem stillstehenden Getriebeglied und dem im
Tisch gelagerten Getriebeglied dadurch hergestellt sein, daß das im Tisch gelagerte
Getriebeglied mit dem vom Motor angetriebenen Zahnrad auf einer gemeinsamen Welle
sitzt.
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Die erfindungsgemäße Wälzeinrichtung ist in den F i g. 1 bis 7 schematisch
und beispielsweise dargestellt.
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F i g.1 zeigt eine Einrichtung im Aufriß, wobei das vorbestimmte Übersetzungsverhältnis
durch Anordnung von Wechselrädern erreicht wird; F i g. 2 zeigt dieselbe Einrichtung
im Seitenriß, wobei das Maschinenbett und übrige Teile zum Teil nach 11-II (F i
g. 1 und 3) geschnitten sind; F i g. 3 zeigt dieselbe Einrichtung im Grundriß, wobei
die Schleifscheiben die Zahnköpfe der zu schleifenden Zähne noch nicht berühren;
F i g. 4 zeigt eine Einrichtung im Aufriß, wobei das vorbestimmte Übersetzungsverhältnis
durch Anordnung einer Kulisse mit Gleitstein erreicht wird; F i g. 5 zeigt dieselbe
Einrichtung im Seitenriß und F i g. 6 im Grundriß, wobei die Schleifscheiben die
Zahnköpfe der zu schleifenden Zähne noch nicht berühren; F i g. 7 zeigt denselben
Grundriß, wobei aber die Schleifscheiben nach dem Schleifen der Flanken im Zahnfuß
angelangt sind.
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Auf dem Maschinenbett 1 einer Verzahnungsmaschine, im speziellen
einer Zahnflankenschleifmaschine (F i g. 1 bis 3), ist das Schneckenrad 2 befestigt;
dessen Achse 3 ist identisch mit der Achse des zu schleifenden Werkstücks
4. Die auf dem Bett 1
befestigte Aufspannung für das Werkstück 4 samt
entsprechender Teilvorrichtung ist nicht dargestellt. Es ist dabei auch vorgesehen,
daß das Werkstück die Bewegung in Achsrichtung ausführt, um dieses in Zahnlängsrichtung
am Werkzeug vorbeizuführen.
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Auf dem Maschinenbett 1 ist ferner der Werkzeugträgertisch 6 schwenkbar
um die Achse 3 bzw. um den Achszapfen 5 angeordnet. Auf dem Werkzeugträgertisch
6 ist die Längsführung 7 vorhanden und darauf verschiebbar der Werkzeugträger B.
Zur Einstellung des Werkzeuges, d. h. in diesem Fall der Schleifscheibe
9, in die richtige Ausgangslage zum Werkstück sind der Zustellschlitten 10
und der Vertikalschlitten 11 zugeordnet. Angetrieben ist die Schleifscheibe 9 mittels
Riemen vom Motor 12.
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Im Eingriff mit dem Schneckenrad 2 ist die Schnecke 13, die im Werkzeugträgertisch
6 gelagert ist und auf dem einen Wellenende das Wechselrad 14
trägt. Die Schnecke
13 ist über die beiden Zahnräder 15 und 16 vom Motor 17 angetrieben. Das Wechselrad
14 treibt weiter die Wechselräder 18, 19 und 20, wobei das letztere auf dem Ende
der Gewindespindel 21 sitzt. Die Gewindespindel 21 ist, wie auch die
Wechselräder 18, 19 und 20, im Werkzeugträgertisch 5 gelagert und im Eingriff mit
dem Werkzeugträger B.
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Soll nun die evolventenförmige Flanke
22 des Werkstücks
4 mit der inneren Seite der tellerförmigen Schleifscheibe 9 geschliffen werden,
dann wird durch den Antrieb des Motors 17 über die Zahnräder 16 `und 15 die Schnecke
13 angetrieben. Dadurch verschwenkt sich auf Grund des Eingriffs mit dem Schneckenrad
2 der Werkzeugträgertisch 6 um die Achse 3. Die Kante -der tellerförmigen Schleifscheibe
9, gebildet aus der erwähnten inneren Seite und dem Außenmantel, ist dabei so eingestellt,
daß sie auf der zur Längsführung 7 parallelen Tangente
23 an den Grundkreis
24 liegt, d. h. auf der gedachten abwälzenden Geraden, die die Evolvente der Flanke
22 erzeugt. Gleichzeitig mit der Schwenkung des Werkzeugträgertisches 6 wird über
die Wechselräder 14, 18, 19 und 20 die Spindel 21 angetrieben und damit proportional
zur genannten Schwenkung auch der Werkzeugträger 8 parallel zur abwälzenden Geraden
23 verschoben. Bei Einhaltung eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses i der
Wechselräder, das sich bestimmt aus
bewegt sich das Werkzeug auf einer Evolvente. Dabei
ist die Gleichung
zu beachten, in der bedeutet:
| dm = Wälzkreisdurchmesser des Schneckenrades
2, |
| db = Grundkreisdurchmesser des Werkstücks 4, |
| k1 = Maschinenkonstante aus den Steigungen von |
| Schnecke 13 und Spindel 21. |
Symmetrisch zu den Teilen 6 bis 21, die die eine Zahnflanke bearbeiten, sind analoge
Teile angeordnet, die mittels der Schleifscheibe 25 die andere Zahnflanke gleichzeitig
schleifen.
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In den F i g. 4 bis 7 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen
Wälzeinrichtung für eine Zahnflankenschleifmaschine enthalten. Auf dem Maschinenbett
101 ist das Schneckenrad 102 befestigt; dessen Achse 103 ist dabei identisch mit
der Achse des Werkstücks 104. Der Werkzeugträgertisch 106 ist schwenkbar um die
Achse 103. Auf diesem Tisch 106 ist die Längsführung 107 vorhanden und darauf verschiebbar
der Werkzeugträger 108. Zur Einstellung der Schleifscheibe 109 sind
der Zustellschlitten 110
und der Vertikalschlitten 111 vorgesehen.
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Im Eingriff mit dem Schneckenrad 102 ist die Schnecke 113,
die im Werkzeugträgertisch 106 gelagert ist und auf dem einen Wellenende
das Zahnrad 114 trägt. Die Schnecke 113 ist über die beiden Zahnräder 115 und 116
vom Motor 117 angetrieben. Das Zahnrad 114 ist im Eingriff mit dem Zahnrad
118,
welches auf der Gewindespindel 119 sitzt; diese ist im Werkzeugträgertisch
106 gelagert und im Eingriff mit dem Block 120, der ebenfalls im Werkzeugträgertisch
106 geführt ist. Auf diesem Block 120 ist die Kulisse 121 schwenkbar
und die Schwenkung feststellbar unter dem Winkel 8 vorgesehen. In der entsprechenden
Kulissenführung liegt der Gleitstein 126, verbunden mit dem Werkzeugträger 108.
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Um die evolventenförmige Flanke 122 des Werkstücks 104 mit
der tellerförmigen Schleifscheibe 109
zu schleifen, treibt der Motor 117 über
die Zahnräder 116 und 115 die Schnecke 113 an.
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Dadurch wird unter Ausnutzung des Eingriffs im feststehenden Schneckenrad
102 der Werkzeugträgertisch 106 um die Achse 103 verschwenkt. Die Kante der
inneren Seite und des Außenmantels der tellerförmigen Schleifscheibe 109 ist dabei
so eingestellt, daß die schleifende Zone auf die gedachte abwälzende Gerade fällt.
Dabei ist diese abwälzende Gerade identisch mit der Tangente 123 an den Grundkreis
124. Gleichzeitig mit der Schwenkung des Werkzeugträgertisches 106 wird über
die Räder 114 und 118 die Gewindespindel 119 gedreht, damit
der Block 120
verschoben und über die Kulisse 121 auch der Gleitstein 126
bewegt, mit diesem aber auch der Werkzeugträger 108 in Richtung der abwälzenden
Geraden 123. Bei Einhaltung eines vorbestimmten übersetzungsverhältnisses
zwischen der Schwenkbewegung des Werkzeugträgertisches 106 und der Längsbewegung
des Werkzeugträgers 108 bewegt sich das Werkzeug auf einer Evolvente mit
dem Grundkreis db des Werkstücks. Das übersetzungsverhältnis bestimmt sich aus der
Prinzip-Gleichung
wobei k2 die Maschinenkonstante bedeutet, die sich aus den Steigungen von Schnecke
113 und Gewindespindel 119 ergibt, wie auch aus der Abweichung der Achsrichtung
der Gewindespindel 119 von der Senkrechten auf die Führung 107 bzw. auf die gedachte
abwälzende Gerade 123. dm bedeutet wieder den Wälzkreisdurchmesser des Schneckenrades
102 und db den Grundkreisdurchmesser des Werkstücks 104.
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Auch bei dieser Variante nach F i g. 4 bis 7 sind symmetrisch zu den
Teilen 106 bis 121 und 126 analoge Teile angeordnet, die mittels der Schleifscheibe
125 die Gegenzahnflanke gleichzeitig schleifen.