DE1527164A1

DE1527164A1 - Zahnraeder-Waelzfraesmaschine

Info

Publication number: DE1527164A1
Application number: DE19651527164
Authority: DE
Inventors: Looman Dr-Ing Johannes; Friedrich Striepe
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1965-10-01
Filing date: 1965-10-01
Publication date: 1969-06-12
Also published as: GB1162706A; US3399599A

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN 1527164 Aktiengesellschaft

Zahnräder - Wälzfräsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Zahnräder-Wälzfräsmaschine mit sich kreuzenden Achsen von Werkstück und Frässpindel, die ein schneidradähnliches Werkzeug trägt.

Bei bekannten Maschinen dieser Art wird der Fräskopf zur Einstellung des Kreuzungswinkel /"* um eine zur Werkstückachse W-W senkrecht stehende Achse A-A gedreht. Dadurch verläuft die in Fig. 1 sichtbare Projektion F-F der Frässpindelachse stets parallel zur Werkstückachse. Die Freiwinkel zwischen den seitlichen Werkzeug- und Werkstüok-Zahnflanken sowie zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkstückgrundimüssen'durch entsprechende Gestaltung des Werkzeuges (Schälrades) aufgebracht werden: Hinterschliff der seitlichen Werkzeug-Zahnflanken und konische Außenform.

Die bekannten Maschinen haben den Nachteil, daß ein

hinterkompliziertes, relativ stark schilffenes Werkzeug erforderlich ist, welches bereits bei geringer Nachschliffhöhe erhebliche ProfilVerzerrungen (Flankenformfehler) an dem erzeugten Werkrad ergibt,

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Die Erfindung vermeidet den Nachteil der bekannten Maschinen und Werkzeuge. Sie besteht darin, daß bei einer Wälzfräsmaschine der eingangs beschriebenen Bauarb der fräskopf um den Kreuzungswinkel JT* um die Achse A-A und zusätzlich um den Kippwinkel Sl um die Achse K-K geneigt ist, wobei sich die Achsen A-A und K-K vorzugsweise unter 90° kreuzen. Die Prässpindel liegt dadurch windschief zur Werkstückachse W-W und auch die in Fig. 3 sichtbare Projektion P-F der Prässpindelachse liegt zur Werkstückachse nicht mehr parallel.

Auf einer Maschine nach, der Erfindung kann man ein nicht oder beliebig hinterschliffenes Schälrad verwenden. Die erforderlichen Preiwinkel ergeben sich ganz oder größtenteils durch die zusätzliche Kippung der Prässpindel um den Winkel Sl ·

Die Anordnung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß sich· ein Nachschliff des nicht hinterschliffenen Werkzeuges nicht auf die erzeugte Zahnform des Werkrades auswirkt. Das Werkzeug und die Fertigung wird damit einfacher und genauer. Das Werkzeug hat längere Gebrauchsdauer.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Wälzfräsmaschine mit einem starren Kippwinkel Jl ausgeführt, lediglich der Kreuzungswinkelf ist einstellbar. Eine solche Maschine arbeitet nach der Erfindung beispielsweise mit einem schwach hinterschliffenen, außen konischen Schälrad. Etwaige beim Verzahnen auftretende Plankenformfehler

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am Werkrad werden dadurch Vermieden, daß das Schälrad mit vom normalen Wert abweichenden Brustwinkel ft (¹^S· 5) nachgeschliffen wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Wälzfräsmaschine mit einer Einrichtung zum Verstellen des Kippwinkels Si ausgeführt. Eine solche Maschine kann mit einem nicht hinterschliffenen zylindrischen Schälrad arbeiten. Um die Zahnform am Werkrad zu korrigieren, wird der Kippwinkel an der Maschine innerhalb gewisser Grenzen verändert} bei einem Kippwinkel von Ώ- = 8° beispielsweise ui · 1°.

Di« Zeichnung gibt mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder·

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine bisheriger Bauart in Seitenansicht} .

Fig. 2 zeigt die gleiche Maschine mit dem Fräskopf von vorn gesehen}

Fig. 3 zeigt schematisch den Aufbau einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach der Erfindung mit um den festen Winkel Hyf gegenüber der Senkrechten geneigter Achse A-A}

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Maschine nach der Erfindung mit horizontal liegender Achse A-Aj

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Fig. 5 zeigt eine konstruktive Ausführung einer Maschine mit einem Aufbau gemäß Fig, 3;

Fig. 6 zeigt eine konstruktive Ausführung einer Maschine· mit horizontal liegender Achse A-A und einstellbarem Kippwihkel

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für Außenverzahnungen.

In Fig, 5 bis 7 ist der F_räskopf der einfachen Darstellung wegen unter dem Kreuzungswinkel V*= 0 gezeichnet.

In Fig. 1 ist eine Fräsmaschine bisher üblicher Bauart zum Wälzfräsen eines innenverzahnten Rades 14 schematisch,· dargestellt. Der Fräskopf 10 nimmt die Frässpindel mit der Achse F-F auf. Am unteren Ende der Frässpindel ist das hinterschuffene Schälrad 13 befestigt. D_er Fräskopf hat einen Flansch 12, mit welchem er an einen senkrecht beweglichen Schlitten 11 des nicht gezeichneten Maschinengestells um die horizontale Achse A-A drehbar gelagert ist.· Auf einer Winkelskala 15 des Flansches 12 wird der Kreuzungswinkel f (Fig. 2) eingestellt und abgelesen. Die Achse A-A des Fräskopfes schneidet die Werkstückachse rechtwinklig.

Fig. 2 zeigt die gleiche Maschine in einer Stirnansicht des Fräskopfes 10. Dieser ist um die Achse A geschwenkt, so daß die Frässpindelachse F-F mit der Werkstückachse W-¹W den Kreuzungswinkel Jf⁰ bildet.

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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Wälzfräsmaschine nach der Erfindung. Der Fräskopf 10 mit dem Flansch 12, der Winkelskala 15 und der Frässpindelachse F-F ist gleich dem Fräskopf gemäß Fig. 1. Zwischen dem Vorschubschlitten 11 ■und dem Flansch 12 ist ein Keilstück 16 eingesetzt, dessen Keilwinkel Jl gleich dem Kippwinkel der Frässpindelachse F-F (beif= ist. Der Fräskopf 10 ist um die Achse A-A an dem Keilstück 16 schwenkbar gelagert. Die Achse A-A steht aus konstruktiven Gründen vorzugsweise senkrecht auf der Frässpindelachse F-F. Die Skala 15 dient zum Einstellen und Ablesen des Kreuzungswinkels ]H . Das Schälrad 13' ist vorzugsweise nicht oder nur schwach hinterschliffen. Die erforderlichen Freiwinkel zwischen den Zahnflanken und am Kopf ergeben sich daher in erster Linie durch die Kippung um den WinkelJ2.. Mittels einer in Fig. 5 dargestellten, mit der Achse A-A fluchtenden Visiereinrichtung 129 wird das Schälrad 13' so ausgerichtet, daß die Mitte des Schneidradzahnes im Nullpunkt des Fadenkreuzes erscheint.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Form einer Wälzfräsmaschine gemäß Fig. 3. Das Keilstück 16' bildet hier einen Teil des Fräskopfes 10' und ist mit einem Flansch 12' versehen, der um eine horizontale Achse A-A am Vorschubschlitten 11 der Maschine schwenkbar gelagert ist. Die schräge zur Frässpindel F-F parallele Kante des Keilstückes 16! bildet mit der Drehebene des Flansches 12 V den Kippwinkel-Q . Die Skala 15' dient zum Einstellen und Ablesen des Kreuzungswinkels f . Die Achse A-A steht vorzugsweise auf der Werkstückachse W-W senkrecht}

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die Mitten der Schneidkanten des Schälrades 13' sind auf

die Achse A-A ausgerichtet.

In beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen von Wälzfräsmaschinen werden etwa notwendige Korrekturen des hergestellten Werkrad-Zahnprofiles dadurch vorgenommen, daß das Schälrad entsprechend der Hachschliffhö'he mit unterschiedlichem Brustwinkel ^ (fig. 5) nachgeschliffen wird«

Fig. 5 zeigt eine konstruktive Ausführungsform einer Wälzfräsmaschine, welche dem Schema gemäß Fig. 3 aufgebaut ist. Die Achse A-A bildet mit der Horizontalen den KippwinkelJJL. An dem festen Maschinengestell 109 gleitet in einer Führung der Vorschubschlitten 111, Dieser hat eine zylindrische Eindrehung, in welcher ein Flansch 112 des Fräskopfes 110 um die Achse A-A drehbar gelagert ist. Der Fräskopf 110 ist mit einem Zahnkranz 117 versehen, in welchem eine-am Schlitten 111 drehbar gelagerte und mit einer nicht gezeichneten Kurbel versehenen Schnecke 118 eingreift· Die Schnecke dient zum Einstellen eines bestimmten Kreuzungswinkels jf des Fräskopfes 110. Schrauben 128 dienen zur Feststellung des Fräskopfes 110 in der gewünschten lage. In dem Vorschubschlitten 111 ist eine Antriebswelle 119 drehbar gelagert , welche mit einem Antriebskegelrad 120 feat verbunden ist. Das Kegelrad 120 greift in die Kegelradverzahnung 121 eines Räderblocks ein, welcher eine Stirnverzahnung 122 trägt und mittels der Welle 119^ am Fräskopf drehbar gelagert ist. Diese ist im Eingriff mit dem Zwischenrad 123, welches mit

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dem Abtriebsstirnrad 124 kämmt. Das Abtriebsstirnrad treibt über eine Welle 130 eine Schnecke 125 an, welche in ein Schneckenrad 126 eingreift* Dieses treibt die Frässpindel 127. Am unteren Ende der Frässpindel ist das Schälrad 113 befestigt, welches ohne Sinterschiiff oder mit einem kleinen Hinterschliffwinkel der seitlichen Zahnflanken ausgeführt ist. Der Hinterschliffwinkel^₀ beträgt z.B. 0,1 bis 0,5°.Mit dem Visiergerät 129, dessen optische Achse in der Flucht der Schwenkachse A-A liegt, wird die Schälradzahn-Mitte auf die Achse A-A ausgerichtet. Beim Verzahnen wird die F_rässpindel 127 durch das Getriebe 119 τ 127 und ein nicht gezeichnetes Getriebe für den Werkstücktisch 131 nach Maßgabe des Zähnezahlenverhältnisses von Schälrad 113 und Werkstück 114 angetrieben. Dabei wird gleichzeitig der Vorschubschlitten 111 nach unten parallel zur Werkstückachse W-W bewegt.

Statt der beiden um den Winkel Sl₁ zueinander geneigten Wellen 119 und 119^ mit dem Kegelradpaar 120/121 kann auch eine einzige waagerechte Antriebswelle vorgesehen sein,, Diese treibt die Frässpindel über ein Stirnradpaar mit Beveloidverzahnung an.

Durch Nachschliff des Schälrades mit veränderlichem Brustwinkel ^ können Flankenformfehler des Werkrades während der Fertigung ausgeglichen werden»

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Fig. 6 stellt eine weitere Ausführungsform einer Wälzfräsmaschine nach der Erfindung zur Verzahnung eines Innenzahnkranzes 214 dar. Die Maschine weist einen Fräskopf 210 mit einer Einrichtung zum Einstellen eines veränderlichen Kippwinkels JX auf. Zur Einstellung des Kreuzungswinkels Y* ist der Fräskopf 210 mit einem Flansch 236 um eine waagerechte Achse A-A an dem Yorschubschlitten 211 schwenkbar gelagert, und zur Einstellung des Kippwinkels SL ist das Frässpindellagergehäuse 230 zwischen zwei lagerwangen 210.J und 21O₂ um die Achse K kippbar angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise ein zylindrisches Schälrad 213 verwendet. Die im Fräskopf 210 konzentrisch zur Achse A-A drehbar gelagerte Antriebswelle 232 treibt über einen Getriebezug von drei Stirn-,· rädern 233 das Kegelrad 234 an, welches mit dem um die Achse K drehbar gelagerten Kegelrad 235 im Eingriff steht. Das Kegelrad 235 ist mit einer Schnecke 227 verbunden, welche in ein Schneckenrad 226'eingreift. Über einen nicht näher bezeichneten Getriebezug von drei Stirnrädern wird durch das Kegelrad 235 eine weitere Schnecke 227·| angetrieben. Die gegeneinander verspannten Schnecken 227 und 227^ bewirken einen spielfreien Antrieb des Schneckenrades 226, welches über eine Keilverzahnung mit der axial verstellbaren Frässpindel 231 drehfest verbunden ist. Eine evtl. notwendige Korrektur der Flankenform am Werkrad 214 wird durch Einstellen des Frässpindelgehäuses 230 auf einen etwas größeren oder kleineren Kippwinkel Jl vorge-

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nommen. Bei einem Kippwinkel in der Größenordnung von etwa 8° liegen die Verstellungen im Bereich von - 1°.

Pig. 7 stellt schematisch eine Ausführungsform einer Abwälzfräsmaschine zum Bearbeiten eines außenverzahnten Stirnrades 314 dar. Die Achse A-A des Fräskopfes 310 ist um den Kippwinkel Sl gegen die Horizontale geneigt und der Plansch 336 des Präskopfes ist zur Einstellung des Kreuzungswinkels Ϋ* drehbar um die Achse A-A gelagert. Der Schlitten 311 ist in einer senkrechten Führung des Maschinengestells 312 beweglich angeordnet und ermöglicht die Vorschubbewegung des Präsers 313 gegenüber dem Werkstück. Das untere Ende der Prässpindel 331 ist in einem Lagerbock 302 gelagert, der am P_räskopf abnehmbar befestigt ist.

22.9.1965 Akte 4708

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Claims

AO

1t Zahnräder-Wälzfräsmaschine mit sich kreuzenden Achsen von Werkstück und Frässpindel mit einem schneidradähnlichen Werkzeug zum Fräsen (Schälen) von Stirnrädern mit gerader oder schräger Außen- oder Innenverzahnung, dad. gek.ti daß die Frässpindelachse (F-F) außer um den Kreuzungswinkel (Winkel f* , Achse A-A), zusätzlich um einen weiteren Winkel (Kippwinkel Si , Achse K-K) gegen die Werkstückachse (W-W) geneigt ist.

2. Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Achse (F-F) der Frässpindel (17, 127) um einen festen Kippwinkel (M.) gegen die Werkstückachse (W-W) geneigt ist.

3. Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Achse (F-F) der Frässpindel (231) um einen veränderlichen Kippwinkel (JZ) gegen die Werkstückachse (W-W) einstellbar geneigt ist.

4. Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1 bis 3» dad. gek., daß ein nicht hinterschliffenes Werkzeug (213) vorhanden ist.

5. Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dad. gek., daß ein Werkzeug mit schwachem Hinterschliffwinkel %o vorhanden ist«

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6. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 5, dad. gek., daß ein Schälrad verwendet wird, dessen Brustwinkel (11 ) mit zunehmender Nachschliffhöhe veränderlich ist,

7. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 6, dad, gek., daß ein Schälrad mit einem Hinterschliffwinkel der seitlichen Flanken von z.B.^₀ = 0,1 bis 0,5 verwendet wird.

8. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 4, dad. gek., daß der Kippwinkel(-ß,)vorzugsweise im Bereich von 5° bis 10° einstellbar ist.

9. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine' nach Anspruch 1 und 2, dad. gek., daß der Präskopf (10¹) mit einem einen Keilwinkel (Sl) aufweisenden Zwischenstück (16¹) verbunden ist, und daß das Zwischenstück einen Flansch (12·) aufweist, der an einem senkrecht beweglichen Maschinenschlitten (11) um eine zur Werkstückachse (W-W) senkrechte Achse (A-A) drehbar gelagert ist (Fig. 4).

10. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 3, dad. gek., daß der Fräskopf (210) um eine zur Werkstückachse (W-W) senkrechte Achse (A-A) schwenkbar ist und ein Frässpindellagergehäuse (230) trägt, welches um eine die Achse (A-A) kreuzende Achse (K-K) kippbar am Fräskopf gelagert und unter einem beliebigen Kippwinkel (Sl) gegenüber der Werkstückachse feststellbar ist (Fig. 6). 909824/0t94

11. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1 bis 3,dad. gek., daß der Fräskopf (110, 310) einen Flansch (112, 336) aufweist, der an einer um den Kippwinkel (12 ^) geneigten Fläche (101, 301) eines Keilstückes (111, 311) drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse (A-A) die Werkstückachse (W-W) unter einem von abweichenden Winkel schneidet, und daß das Keilstück in einer Führung (103, 303) des festen Maschinengestells (109, 312) senkrecht beweglich ist,

12. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1, 2 und 11, dad. gek., daß im Maschinengetriebezug der Frässpindel (17; 127) ein Kegelradpaar (120, 121) vorgesehen ist (Fig. 5).

13. Ausführungsform einer Zahnräder-Wälzfräsmaschine nach Anspruch 1, 2 und 11, dad. gek., daß der Getriebezug der Frässpindel (17; 127) eine horizontale Eingangswelle mit einem Stirnradpaar mit Beveloidverzahnung aufweist.

22.9.1965 Akte 4708

A/J

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