DE1552769A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geraden oder schraegen Aussen- oder Innenverzahnungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geraden oder schrägen Außen- oder Innenverzahnungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geraden oder schrägen Außen- oder Innenverzahnungen an Werkstücken mit Hilfe einer Wälzfräsmaschine sowie einen Wälzstoßkopf zur Durchführung des Verfahrens.
• Mit den bekannten Wälzfräsmaschinen lassen sich in der Regel nur gerad- und schrägverzahnte Stirnräder, Schneckenräder, Keilwellen, Kettenräder und dergl. mit Außenverzahnung herstellen. Dabei ist eine Werkstückform erforderlich, die für den Anschnitt und Auslauf des Wälzfräsers genügend Spielraum läßt. Am zu verzahnenden Werkstück darf also beispielsweise keine zweite Verzahnung mit'größerem Durchmesser oder ein Bund vorhanden sein.
• Innenverzahnungen können bisher nach dem Wälzfräsverfahren nur in sehr beschränktem Umfang, d.h. in Ausnahmefällen., hergestellt werden. Diese Möglichkeit besteht nämlich nur bei Zahnkränzen mit großen Innendurchmessern., wobei die erforderlichen Wälzfräser kostspielig und schwer herzustellen sind.
• I Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Möglichkeit zur Herstellung von Innenverzahnungen sowie Außenverzahnungen von Werkstücken zu vermitteln.. die in der Nähe eines Bundes odereiner zweiten Verzahnung größeren Durchmessers liegen.
• Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren zur Herstellung von geraden oder schrägen Außen- oder Innenverzahnungen an Werkstücken gelöst, welche sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Wälzfräskopf einer herkömmlichen Wälzfräsmaschine durch einen Wälzstoßkopf ersetzt wird, dessen Stößel von dem den Antrieb des Werkzeugtisches der Fräsmaschine besorgenden Getriebezug aus eine Drehbewegung und von einem zusätzlichen Antriebsaggregat eine Hubbewegung sowie beim Rücklaufhub eine Abhebbewegung vom Werkstück vermittelt wird.
• Zur Durchführung dieses Verfahrens dient ein Wälzstoßkopf, der erfindungsgemäß durch einen Stößel gekennzeichnet ist, auf dem ein Zahnrad axial verschieblich, jedoch verdrehungssicher gelagert ist, welches mit der Antriebswelle für den Werkzeugtisch der Fräsmaschine in Verbindung steht, und der mittels eines zusätzlichen Antriebsaggregates heb- und senkbar sowie beim Rücklaufhub vom Werkstück wegbewegbar Ist.
• In weiterer Vervollkommnung des erfindungsgemäßen Wälzstoßkopfes handelt es sich bei dem Antriebsaggregat um ein hydraulisches Aggregat, welches über zwei Leitungen mit einem Zylinder in Verbindung steht, in welchem der Stößel verläuft, der mit einem als Kolben wirkenden Bund versehen Ist, wobei das Antriebsaggregat durch einen hydraulischen Schalter gesteuert ist, welcher mit Anschlägen zusammenwirkt, die am Stößel axial verstellbar befestigt sind.
• An dem Zylinder, in welchem der Stößel verläuft, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Stange des Kolbens einer doppelt wirkenden Kolben/Zy2hder-Einheit angreifen, welche über weitere zwei Leitungen mit dem hydraulischen Antriebsaggregat verbunden ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das auf dem Stößel verschieblich angeordnete Zahnrad als Schneckenrad ausgebildet ist und mit einer Schnecke im Eingriff steht, welche über ein Stirnradgetriebe, ein Reduktionsgetriebe und zwei Kegelradpaare von der Antriebswelle für den Werkzeurtisch der'Fräsmaschine aus antreibbar ist. Dabei kann der erfindungsgemäße Wälzstoßkopf vorteilhafterweise aus einem an der Wälzfräsmaschine zu befestigenden Gehäuse sowie einem daran'verschwenkbar angelenkten Stößelführungstell bestehen, in welchem der Zylinder für die Auf-und Abbewegung des Stößels ausgebildet ist und in dem das auf dem Stößel axial verschiebliche Zahnrad drehbar, jedoch axial unbeweglich gelagert ist, wobei die Achse der mit dem Zahnrad zusammenwirkenden Schnecke oder eines der Zahnräder des erwähnten Stirnradgetriebes, des Reduktionsgetriebes oder des Kegelradpaares die Schwenkachse des Stößelführungsteils bildet. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die Schnecke und das damit koaxial verbundene-Zahnrad des Stirnradgetriebes sowie ein weiteres, mit letzterem im Eingriff stehendes Zahnrad des Stirnradgetriebes im Stößelführungsteil unterzubringen, welches um die Achse des letztgenannten Zahnrades des Stirnradgetriebes verschwenkbar ist, während die restlichen Zahnräder des Stirnradgetriebes sowie das Reduktionsgetriebe und das Kegelradpaar im Gehäuse angeordnet sind. In vorteilhafter Weise kann das auf dem Stößel axial verschiebliche Zahnrad eine hülsenförmige Nabe aufweisen, in welcher eine Stößelführungshülse befestigt ist, in der ein am Stößel befestigtes Gleitstück verschieblich gelagert-ist, welches eine Nut aufweist, in die eine an der Führungshülse vorgesehene Feder eingreift. Dabei können die Nut sowie die Feder parallel zur Achse des Stößels oder schraubenlinienartig in der Außenfläche des Gleitsteines bzw. auf der Innenfläehe der Führungshülse verlaufen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der Vorrich- herzustellen.. die in der Nähe von Werkstückabschnitten großen Durchmessers liegen. Dies ist auf einfachste Weise ermöglicht., indem einfach der Wälzfräskopf einer normalen Wälzfräsmaschine durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Wälzstoßkopf ersetzt wird.. dessen Stößel die erforderliche Wälzbewegung vom Antrieb für den Fräsmaschinentisch erhält, d.h. der größte Teil der Getriebeauslegung der Wälzftäsmaschine wird für das Wälzstoßen herangezogen.
• Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt: Fig. 1 den Getriebezug einer herkömmlichen Wälzfräsmaschine zwischen Wälzfräser und Werkstücktischantrieb in schematischer Wiedergabe, wobei der Wälzfräskopf von strichpunktierten Linien umgeben ist und darunter der Wälzstoßkopf gemäß der Erfindung dargestellt Ist.
• Fig. 2 stellt den Axialschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzstoßkopfes dar. 0 Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist an den Elektromotor 1 eine Welle 2 angeschlossen, die über das Kegelradpaar 3 und Teilwechselräder 4a, b. c und d das Werkstücktischgetriebe 5 antreibt und den Werkstücktisch bewegt.
• Über ein zweites Kegelradpaar 6 wird von der Welle 2 auch der Antrieb des Wälzfräskopfes 7 abgeleitet. Die Frässpindel bzw. der Wälzfräser 8 ist über das Stirnradpaar 9 und das Kegelradpaar 10 mit dem Kegelradpaar 6 bewegungsabhängig gekoppelt. Um erfindungsgemäß eine herkömmliche Wälzfräsmaschine mit dem vorstehend erläuterten Antriebssyätem zum Wälzstoßen heranzuziehen, wird der Wälzfräskopf 7 durch den Wälzstoßkopf 11 ersetzt. Als Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstückes dient beim Wälzstoßen das Schneidrad 12.. welches zwei Bewegungen zugleich ausführt. Es ist dies einmal eine Hubbewegung für die Spanabnahme, zum anderen eine Wälzbewegung bezüglich des zu bearbeitenden Werkstückes. Erfindungsgemäß wird die letztgenannte Bewegung dem Schneidrad 12 von der Welle 2 her vermittelt. Dazu iät'ein mit dem Kegelradpaar 6 verbindbares Kegelradpaar 13 vorgesehen, welches über das Reduktionsgetriebe 14, das Stirnradgetriebe 15 und das Schneckengetriebe 16, 17 die Drehung des mit dem Schneckenrad 17 verdrehungsfest verbundenen Schneidrades 12 bewirkt. Die Hubbewegung des Schneidrades wird von einem besonderen Antriebsaggregat erzeugt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besteht der Wälzstoßkopf 11 aus einem an der Wälzfräsmaschine zu befestigenden Gehäuse 18, an welchem das Stößelführungsteil 19 schwenkbar angelenkt ist. Die Schwenkachse ist mit 20 bezeichnet. Im Gehäuse 18 ist das Kegelradpaar 13, das Reduktionsgetriebe 14 und zwei Räder des Stirnradgetriebes 15 untergebracht. Im Stößelführungsteil 19 sind die restlichen beiden Räder des Stirnradgetriebes 15 sowie die Schnecke 16 und das damit im Eingriff stehende Schneckenrad 17 angeordnet. Weiterhin ist in dem Stößelführungsteil 19 der Stößel 21 axial verschieblich gelagert. Der Stößel 21 weist an seinem unteren Ende die Werkzeugaufnahme 22 auf, welche das. Schneidrad 12 trägt. Im unteren Abschnitt ist das Stößelführungsteil 19 als Zylinder 23 ausgebildet, in welchem der Stößel 21 verläuft, der den als-Kolben wirkenden Bund 24 aufweist. Am oberen und unteren Ende des Zylinders 23 ist dieser jeweils mit einer Bohrung versehen, an welche die vom Hydraulikaggregat 25 kom-' mende Druckmittelleitung 26 bzw. 27 angeschlossen ist. Wird durch das Hydraulikaggregat 25 Druckmittel über diese Leitung 26 dem Zylinder 23 aufgegeben, dann läuft der Stößel 21 nach unten. Wird dagegen über die Leitung 27 dem Zylinder 23 Druckmittel zugeführt, dann läuft der Stößel 21 mit dem Schneidrad 12 nach oben. Das hydraulische Aggregat 25 wird durch einen hydraulischen Kontaktschalter 28 gesteuert, der über Leitungen 29, 30 mit dem Aggregat 25 in Verbindung steht, und der Schaltstifte 31, 32 aufweist. Der untere Schaltstift 31 wirkt mit einem Anschlag 33 zusammen, desgleichen der obere Schaltstift 32 mit einem Anschlag 34. Die Anschläge 33, 34 sind auf dem verjüngten Endabschnitt 21a des Stößels 21 axial verstellbar befestigt. Das mit der Schnecke 16 in Eingriff stehende Schneckenrad 17 ist im Stößelführungsteil 19, welches nach oben durch den Deckel 35 abgeschlossen ist, axial unverschieblich, jedoch drehbar, gelagert und weist eine hülsenförmige Nabe 36 auf.
• In diesErNabe 36 ist die Stößelführungshülse 37 befestigt, in deren Bohrung das Gleitstück 38 axial verschieblich untergebraucht ist. Das Gleitstück 38 ist mit dem Stößel 21 verdrehungsfest verbunden und mit einer Nut 39 versehen. In diese greift eine Feder 40 ein, die an der Hülse 37 vorgesehen ist. Zur Erzeugung einer geraden Verzahnung verlaufen die Nut 39 und die Feder 40 parallel zur Achse des Stößels 21. Zur Erzeugung einer schrägen Verzahnung verlaufen die Nut 39 sowie die Feder 40 schraubenlinienartie in der Außenfläche des Gleitsteines 38 bzw. auf der Innenfläche der Führungshülse 37. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer herkömmlichen Wälzfräsmaschine mit dem in Fig. 1 dargestellten Getriebezug für den Antrieb des Werkstücktisches zum Wälzstoßen von Verzahnungen ist das Teilwechselrad 4d als Reduktionsgetriebe mit konstantem Übersetzungsverhält nis ausgebildet. Das er- Diese Übersetzung ins Langsame Ist erforderlich, um den großen Untersetzungsbereich, der zwischen WerkstÜck- und Werkzeugbewegung beim Wälzfräsen notwendig ist, zu erreichen. Das zwischen dem Kegelradpaar 13 und dem Stirnradgetriebe 15 vorgesehene Reduktionsgetriebe 14 dient in gleicher Weise dazu, die erforderliche beträchtliche Übersetzung ins Langsame der von der Welle 2 abgeleiteten Drehbewegung für das Schneidrad 12 zu bewerkstelligen. Das erforderliche Übersetzungsverhältnis zwischen Werkzeug (Schneidrad 12) und zu verzahnendem Werkstück, welches von der Werkstückzähnezahl und der Schneidradzähnezahl abhängt, wird durch*die Teilwechselräder 4a, 4b und 4c vermittelt. Durch den stufenlos regelbaren Antriebsmotor 1 kann der Wälzvorschub beim Wälzstoßen stufenlos geregelt und dem Werkstück angepaßt werden. Beim Wälzstoßen muß das Schneidrad 12 bei seiner Rücklaufbe'wegung vom Werkstück abgehoben werden. Dies geschieht mit Hilfe der Kolben/Zylinder-Einheit 41, 42. Der Zylinder 42 ist an seinen Enden über jeweils eine Leitung 43, 44 mit dem Hydraulikaggregat 25 verbunden. Der Kolben 41 greift mit dem freien Ende der zugehörigen Kolbenstange 45 an das Stößelführungsteil 19 an. Beim Rüdklaufhub des Schneidrades 12 und Stoßen einer Innenverzahnung wird die Leitung 44 mit Druckmittel beaufschlagt und der Kolben 41 zurückgezogen, so daß sich das Stößelführungsteil 19 um die Achse 20, auf welcher ein Rad des Stirnradgetriebes 15 gelagert ist, verschwenkt und das Schneidrad 12 somit vom Werkstück wegbewegt ist. Neben dem hydraulischen Kontaktschalter 28 zur Umsteuerung der Stößelhubbewegung mit Hilfe der verstellbaren Anschläge 33, 34 ist ein verschlebbarer Endschalter 46 vorgesehen, der so eingestellt ist, daß nach Fertigstellung einer Verzahnung der Stößel 21 in oberster Stellung stehenbleibt.
• Der erfindungsgemäße Wälzstoßkopf arbeitet mit einer herkömmlichen Wälzfräsmaschine auf die folgende Weise zusammen. Nach Betätigung eines nicht dargestellten Elektro-Drükkers und bei in der in Fig. 2 wiedergegebenen obersten Stellung gedrücktem Schaltstift 32 wird vom hydraulischen Aggregat 25 über die Leitung 26 Druckmittel in den Zylinder 23 gegeben, so daß der Stößel 21 mit dem Schneidrad 12 spanabnehmend nach unten läuft. Im Zylinder 23 unterhalb des Kolbens 24 vorhandenes Druckmittel läuft dabei über die Leitung 27 zum hydraulischen Aggregat 25 zurück und der Stößel 21 wird zusammen mit dem darauf verdrehungsfest angebrachten Schneidrad 12 gleichzeitig über das Schneckenrad 17 verdreht. Der Abwärtshub ist beendet, sobald der Anschlag 34 den Schaltstift 31 des hydraulischen Kontaktschalters 28 betätigt. In dieser untersten Stellung des Stößels 21 wird die Leitung 44 vom Aggregat 25 her mit Druckmittel beaufschlagt, so daß das Stößelführungsteil 19 um die Achse 20 ausschwenkt und das Schneidrad 12 vom zu bearbeitenden Werkstück wegbewegt'wird. Gleichzeitig-mit der Entfernung des Schneidrades 12 vom Werkstück oder gegebenenfalls mit einer geringen Verzögerung setzt der Rücklaufhub des Stößels 21 bzw. des Schneidrades'12 ein, indem vom Aggregat 25 her Druckmittel über die Leitung 27 in den Zylinder 23 gegeben wird, wobei das im oberen Zylinderraum vorhandene Druckmittel über die Leitung 26 in das Aggregat 25 zurückströmt. Der Rückhub ist beendet,* sobald der Anschlag 33 den Schaltstift 32 des Kontaktschalters 28 betätigt, worauf ein neuer Arbeitshub abläuft. herstellbare Verzahnungen erzeugt werden können, wobei lediglich der Wälzfräskopf einer herkömmlicheh, universalen oder speziellen Wälzfräsmaschine gegen den Wälzstoßkopf ausgetauscht zu werden braucht und an der Getriebekinematik der Wälzfräsmaschine keine Änderungen vorgenommen werden müssen, so daß diese sehr schnell wechselweise für das Wälzfräsen oder -stoßen eingerichtet werden kann. Beim erfindungsgemäßen Wälzstoßkopf wird die Wälzbewegung aus dem Getriebezug der normalen Wälzfräsmaschine abgeleitet., während die Hubbewegung und synchron dazu die Abhebebewegung des Werkzeuges durch ein besonderes Aggregat, vorzugsweise auf hydraulischer Basis, erzeugt ist, so daß die Wälzbewegung kinematisch mit der Hubbewegung nicht verbunden ist-, der Wälzvors.chub daher unabhängig von der-jeweiligen Hubzahl verändert werden kann. D'adurch, daß der das Schneidrad tragende Stößel in seinem unteren Abschnitt-als Kolben und das Stößelführungsteil als Zylinder ausgebildet sind,.ist erreicht., daß die Hubkräfte an-dem Stößel zentral angreifen und die-b-este Wir..kung erreicht wird. Schließlich ist es auch von Vorteil, daß bei dem erfindungsgemäßen Wälzstoßkopf handelsübliche Stoßoderkzeuge verwendet werden können.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von geraden oder schrägen Außen-.,-, oder Innenverzahnungen an Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzfräskopf (7) einer Wälzfräsmaschine durch einen Wälzstoßkopf (11) ersetzt wird, dessen Stößel (21) vom Getriebezug (2 bis 5) zum Antrieb des Werkzeugtisches der Fräsmaschine her eine Drehbewegung und von einem zusätzlichen,Antriebsaggregat- (25#) eine. Hubbeize-g-ung.,so-wie.,.beim. gücklaufhub eine Abhebbewegung vom Werkstück vermittelt wird.
2. 2. Wälzstoßkopf zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Stößel (21), auf dem ein Zahnrad (17) axial verschieblich, jedoch verdrehungssicher, gelagert ist, welches mit der Antriebswelle (2) für den Werkzeugtisch der Fräsmaschine in Verbindung steht, und der mittels eines zusätzlichen Antriebsaggregates (25) heb- und senkbar sowie beim Rücklaufhub vom Werkstück wegbewegbar ist. 3. Wälzstoßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat (25) ein hydraulisches Antriebsaggregat ist, welches über Leitungen (26.27) mit einem Zylinder (23) in Verbindung steht, in welchem der Stößel (21) verläuft..der mit einem als Kolben wirkenden Bund (24) versehen ist, wobei das Antriebsaggregat (25) durch einen hydraulischen Schalter (28) gesteuert ist, welcher mit Anschlägen (33;34)-zusammenwirkt, die am Stößel (21) axial verstellbar befestigt sind. 4. Wälzstoßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß CD an dem Zylinder (23) die Stange (45) des Kolbens (41) einer doppeltwirkenden Kolben/Zylinder-Einheit (41;42) angreift, welche über Leitungen (43;44) mit dem hydraulischen Antriebsaggregat (25) verbunden ist. 5. Wälzstoßkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4.. dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (17) als Schneckenrad ausgebildet ist und mit einer Schnecke (16) im Eingriff steht, welche über ein Stirnradgetriebe (15), ein Reduktionsgetriebe (14) und zwei Kegelradpaare (13) sowie (6) von der Antriebswelle (2) für den Werkzeugtisch-der Fräsmaschine aus antreibbar ist. 6. Wälzstoßkopf nach einem der Ansprüche 2 b is 5, gekennzeichnet durch ein an der Wälzfräsmaschine zu befestigendes Gehäuse (18) sowie ein daran verschwenkbar angelenktes Stößelführungsteil (19), in welchem der Zylinder (23) ausgebildet ist und in dem das Zahnrad (17) drehbar und axial unbeweglich gelagert ist, wobei die Achse der Schnecke (16) oder eines der Zahnräder des Stirnradgetriebes (15), des Reduktionsgetriebes (14) oder des Kegelradpaares (13) die Schwenkachse (20) des Stößelführungsteils (19) bildet. 7. Wälzstoßkopf nach Anspruch 6., dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (16) und zwei der vorgeschalteten Zahnräder des Stirnradgetriebes (15) im Stößelführungsteil (19) untergebracht sind, welches um die Achse (20) des Zahnrades des Getriebes (15) verschwenkbar ist, welches mit dem Zahnrad des Getriebes (15) im Eingriff steht, das koaxial fest mit der Schnecke (16) verbunden ist3 während die restlichen Zahnräder des Stirnradgetriebes (15) sowie das Reduktionsgetriebe (14) und das Kegelradpaar (13) im Gehäuse (18) angeordnet sind. 8. Wälzstoßkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet.. daß das Zahnrad (17) eine hülsenförmige Nabe (36) aufweist, in welcher eine Stößelführungshülse (37) befestigt ist, in'der das am Stößel (21) befestigte Gleitstück (38) verschieblich gelagert ist, welches eine Nut (39) aufweist, in die eine an der Hülse (37) vorgesehene Feder (40) eingreift. 9. Wälzstoßkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (39) sowie die Feder (40) parallel zur Achse des Stößels (21) verlaufen. 10. Wälzstoßkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet.5 daß die Nut (39) sowie die Feder (40) schraubenlinienartig in der Außenfläche des Gleitstückes (38) bzw. auf der Innenfläche der Führungshülse (37) verlaufen.