DE157076C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Zahnradhobelmaschine beruht auf dem bekannten Prinzip, daß alle Zahnräder, welche richtig auf ein und derselben geradflankigen Zahnstange bezw. einem geradflankigen Planrad abrollen, auch unter sich genau eingreifen. Wird nun die Zahnstange bezw. das Planrad durch einen Hobelstahl von der Form eines ihrer Zähne ersetzt, vor welchem man ein zu schneidendes

ίο Rad abrollt, so schneidet derselbe dem Durchmesser des Rades entsprechend geformte Abrollungszahnflanken aus. Dieses sogenannte Abrollungsverfahren zum Schneiden von Zahnrädern ist im allgemeinen bekannt (Sang'sche Methode). Nun kann offenbar auf diese Weise beim Schneiden von Kegelrädern nur je eine Flanke nach der anderen gearbeitet werden, da die Zahnlücken am inneren Rande des Zahnkranzes enger sind als am äußeren und die Zahnflanken gegen die geometrische Spitze des Radkegels hin konvergieren. Die so nacheinander vorzunehmende Bearbeitung beider Zahnflankenreihen ist aber zeitraubend, und es ist dabei ferner notwendig, jedesmal nach dem Schneiden jeder Flankenreihe das Werkzeug zu verstellen und zu regeln.

Diese Nachteile lassen sich beseitigen, wenn für dieses Abrollungsverfahren, ähnlich wie bei gewissen Kegelräderhobelmaschinen des Schablonensystems, zwei Schneidwerkzeuge benutzt werden, welche zwei Zahnflanken des zu hobelnden Radkörpers gleichzeitig bearbeiten. Jedoch ist bei diesem Abrollungsverfahren, im Gegensatz zum Bekannten, die Einrichtung so zu treffen, daß die Hobelstähle oder Schneidwerkzeuge zwischen sich eine geradflankige Zahnlücke einschließen, so daß man gewissermaßen eine schneidende geradflankige Zahnlücke hat, damit die beiden Hobelstähle, ein für allemal eingestellt und festgespannt, bei zwangläufiger Relativbewegung zwischen ihnen und dem Radkörper quer zur Achse desselben behufs Bildung der Abrollungszahnflächen gleichzeitig beide Flanken ein und desselben Zahnes, bei Kegelrädern mit der entsprechenden Konvergenz, ausschneiden. Durch diese Einrichtung werden nicht nur die obigen, dem Abrollungsverfahren anhaftenden Mißstände beseitigt, sondern es wird, was gerade bei diesem Verfahren nicht zu unterschätzen ist, nicht nur das Schneiden des Rades Zahn für Zahn mit nur einmaligem Einstellen der Stähle richtig vollzogen, sondern auch durch das gleichzeitige Schneiden beider Zahnflanken eines Zahnes der Seitendruck der Werkzeuge gegenseitig aufgehoben (wenigstens im mittleren Teil der Schnittperiode) und daher die Gefahr eines Verdrehens des Rades vermindert bezw. vermieden.

Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht

eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes für das gemäß dieser Erfindung mit besonderem Vorteil ausführbare Schneiden von Kegelrädern.

Fig. ι erläutert die Arbeitsweise der Maschine, welche im Prinzip mit jener beim bekannten Abrollverfahren übereinstimmt; statt aber den Radkörper in seinen verschiedenen Stellungen zu zeigen, welche er während

ίο einer Abrollperiode gegenüber dem Stahlpaar schrittweise einnimmt, wie es der gezeichneten Ausführungsform"" entsprechen würde, . sind hier der Deutlichkeit halber für das Stahlpaar die den verschiedenen Schnittiefen entsprechenden Stellungen angegeben, was für das zu erzielende Resultat auf dasselbe herauskommt. Fig. 2 und 3 sind zwei senkrechte Schnitte durch die Maschine nach zwei im rechten Winkel zueinander stehenden Ebenen. Fig. 4 ist ein Grundriß, zum Teil ein wagerechter Schnitt der Maschine, und Fig. 5 stellt eine zu derselben gehörige Abrollvorrichtung zum Abrollen des zu schneidenden Ra'lkörpers vor den beiden eingestellten Hobelstählen dar.

Mit ι und 2 sind die beiden von Schlitten getragenen Hobelstähle bezeichnet, welche in zueinander paralleler, senkrechter Stellung zwischen sich eine geradflankige Zahnlücke .30 frei lassen (Fig. 3) und deren Schlittenführungen 3, 4 diesseits und jenseits des gemeinsamen Mittelpunktes ο des Systems um diesen als Drehpunkt in senkrechter sowohl als auch in wagerechter Ebene einstellbar sind, so daß sie bei richtiger Höhenneigung in zueinander konvergente Lage gebracht und darin festgespannt werden können. Außerhalb der Standsäule 5 befindet sich die Antriebsstufenscheibe 6, welche auf der Welle 7 gelagert ist (Fig. 2 und 3) und durch Vermittlung der Kurbelscheibe 8 und des Zapfens 9 mit Stein 10 den auf Zapfen 11 gelagerten Schleifenhebel 12 in Schwingung und durch die Lenker 13 und 14 die beiden Werkzeugschlitten 15 und 16 in hin- und hergehende Bewegung versetzt, wobei der Rückgang dieser Schlitten in bekannter Weise durch die Schleife 12 beschleunigt wird. Die beiden Schlittenführungen 3 und 4 sind um Zapfen 17 und 18 drehbar (Fig. 3), was ermöglicht, die Spitze der Werkzeuge 1, 2 in der Höhe so einzustellen, daß sie den Grund der Zahnlücken diesseits und jenseits des zu schneidenden Zahnes bestreichen können (Fig. 2). Eine Skala 19 (Fig. 2) erleichtert diese Einstellung auf den erforderlichen Höhenwinkel, und Bolzen 20, 21 dienen zur Feststellung der Schlittenführungen 3, 4 nach erfolgtem Einstellen (Fig. 2 und 4). Die Lager 22 und 23 der Zapfen 17 und 18 sind ihrerseits vermittels segmentartiger Fußteile in kreisrunden Führungen der Säule 5 um den Mittelpunkt ο so drehbar, daß die beiden schneidenden Kanten der Werkzeuge nach der Zahndicke konvergierend eingerichtet werden können. Skala 24 und 25 an passenden Stellen der Säule 5 erleichtern dieses Einrichten auf den erforderlichen Konvergenzwinkel, und Bolzen 26 und 27 dienen zum Festspannen der Lager 22 und 23 nach erfolgter Einstellung (Fig. 4). Da, wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, die Werkzeugschlitten 15 und 16 sich nicht parallel zum Schleifenhebel 12 bewegen, so sind die Gelenke 28, 29 der Lenker 13 und 14 als Kugelgelenke ausgebildet (Fig. 3).

Die Werkzeugstähle 1, 2 und ihr Antrieb sind so angeordnet, daß die Stähle den Zahn von innen nach außen, d. h. vom kleineren nach dem größeren Raddurchmesser hin bearbeiten, wodurch ein stoßfreier Angriff und Gang erzielt wird, da auf diese Weise der Querschnitt des Spans allmählich zunimmt. Ferner ermöglicht jene Anordnung, den zu schneidenden Radkörper 30 hinten bezw. außen durch eine Anschlagstütze 31 bei Abnahme starker Späne abzustützen (Fig. 2). Die Stähle sitzen in Stahlhaltern 32 und 33, welche auf Zapfen 34, 35 schwingend gelagert sind; beim Rückgang der Werkzeugschlitten können die Stahlhalter weichen, während sie für den Vorgang (Arbeitshub) durch Federn 36 in die Arbeitslage gebracht werden und in dieser sich gegen feste Widerlager anlehnen. Bei dieser Anordnung der Stahlhalter ist die Ausladung der Werkzeuge auf das Mindestmaß herabgedrückt; die Stähle selbst sind von einfacher und kräftiger Form.

Der zu schneidende Radkörper 30 wird auf dem Dorn 37 zentriert (Fig. 2), dieser durch eine Schraube 38 in die Büchse 39 eingezogen und der Radkörper unter Zwischenlage von Regulierscheiben 40 fest gegen die Büchse 39, welche mit dem Teilrad 41 der Teilvorrichtung verbunden ist, gepreßt. Die Teilschnecke 42 derselben, welche hier von Hand zu bewegen ist, aber auch mit selbsttätigem Antrieb versehen werden könnte, wird durch den das Teilrad 41 umhüllenden Gußkasten 43 getragen, dessen Oberteil 44 einen nach unten reichenden längsgenuteten Bogenarm 45 trägt. In der Längsnut 46 dieses Bogenarms 45 ist ein Zapfen 47 verschiebbar, kann aber darin in eingestellter Lage befestigt werden (Fig. 2 und 4). Der Gußkasten 43 trägt ferner eine Nabe 48, welche in der Hülse 49 sich drehen kann, und wird durch eine Mutter 50 an Ort und Stelle gehalten. Die Hülse 49 sitzt an einem sektorartigen Drehlager 51, welches auf einem Zapfen 52 drehbar ist und durch eine Schnecke 53 an einem gezahnten kuppel-

förmigen Ständer 56 entlang, mit Hilfe einer Skala 54, auf den Scheitelwinkel des zu schneidenden Rades, dessen Achse offenbar durch den Mittelpunkt 0 gehen muß, eingcstellt werden kann. Schrauben 55 dienen zum Festspannen des Drehlagers 51 nach erfolgter Einstellung. Der kuppeiförmige Ständer 56, welcher den Lagerteil 51 durch den Zapfen 52 trägt, ist seinerseits auf der Säule 5 um deren senkrechte Achse drehbar gelagert und kann durch Schneckenrad 57 und Schnecke 58 gedreht werden. Diese Schnecke 58 wird beim Arbeitsgang der Maschine durch ein geeignetes Schaltwerk 64, 65, 66 in Bewegung gesetzt (Fig. 2, 3 und 4), dessen Schalthebel 64 von der Antriebsscheibe 6 aus, die zu diesem Behufe mit einer Herznut 59 versehen ist, durch Vermittlung von Hebel 60, Welle 61, Hebel 62 und Gestänge 63 in Schwingung versetzt wird und durch die Schaltklinke 65 das auf der Achse 67 der Schnecke 58 sitzende Schaltrad 66 vorschaltet.

Diese Schaltbewegung hat den Zweck, den

Ständer 56 mitsamt dem zu schneidenden Radkörper 30 gegenüber den Werkzeugen 1, 2 schrittweise fortzubewegen, und zwar in zur Achse des Radkörpers querlaufender Richtung, so daß also der Radkörper Schritt für Schritt aus einer diesseitigen Stellung an den Werkzeugen vorbei nach einer jenseitigen Stellung geführt wird, um während dieses Schalthubes der Schneidwirkung der Stähle ι, 2 ausgesetzt zu werden. Nach jedem vollen Hub oder Hin- und Hergang der Stähle wird dabei der Ständer 56 bezw. der Radkörper um einen Schritt vorgerückt. Für die beabsichtigte Profilierung der Zähne des Rades ist es aber noch erforderlich, daß sich dasselbe mit diesem schrittweisen Schalthub auch gleichzeitig schrittweise dreht, d. h. sich gegenüber den Werkzeugen allmählich abrollt. Erst so werden dieselben die gewünschten Zahnprofile ausschneiden. Zu diesem Zwecke ist folgende Abrollvorrichtung vorgesehen:

Bekanntlich beschreibt ein Punkt eines Kreises, welcher sich auf ebener Bahn abwälzt, eine Cyklo'ide, deren Krümmungsmittelpunkte ihre Evolute bilden. Um nun eine angenäherte Abrollung der Radkörper zu erzielen, ohne die Konstruktion der Maschine zu verwickeln, sind hier rund gebogene, geschlitzte Gabelhebel 68, 69 (Fig. 4 und 5) mit ihren Stützzapfen 70 und 71 an der die Evolute einer Cyklo'ide darstellenden, an der'. Säule 5 angebrachten geschlitzten Bogenschiene 72 symmetrisch zu deren Mitte 74 einstellbar befestigt. Diese beiden Gabelhebel erfassen den Zapfen 47, welcher am Bogenarm 45 auf Höhe des Teilkreises des Rades befestigt und durch ein Gewicht 73 belastet ist. Wenn nun in Fig. 5 die Achse 38 des zu schneidenden Radkörpers 30 von links nach rechts verschoben wird, so stützt sich der im Teilkreis des Rades befestigte Zapfen 47 unter der Gewichtsbelastung auf den Gabelhebel 68 und beschreibt einen zum fallenden Teil einer Cyklo'ide gehörenden Bogen. Am Punkt 74 angelangt, wird der Zapfen 47 zwischen den beiden Gabelhebeln festgehalten, und wird nun der Radkörper in derselben Richtung weiter verschoben, so stützt sich der Zapfen 47 auf den Gabelhebel 69 und beschreibt den steigenden sym- , metrischen Bogenteil der Cyklo'ide, während der Gabelhebel 68 gelöst wird.

Die Arbeitsweise der Maschine. ist nun kurz folgende:

Nachdem der zu schneidende Radkörper 30 aufgespannt und durch die Schnecke 53 an Hand der Skala 54 auf den entsprechenden Winkel eingestellt worden ist, wird der Zapfen 47 auf Höhe des Teilkreises des Rades festgestellt (Fig. 2), d. h. im Punkt 74 (Frg. 5), wenn der Bogenarm 45 senkrecht steht. Es werden nun die Stützzapfen 70 und 71 der führenden Gabelhebel 68 und 69 in der erforderlichen Stellung befestigt und dann der Radkörper 30 durch Drehen des kuppeiförmigen Ständers 56 mittels der von Hand betätigten Schnecke 58 so weit auf die Seite gerollt, bis er außer dem Bereich der Werkzeuge liegt. Alsdann werden die Werkzeuge ι und 2 in den Haltern in gehöriger Stellung eingespannt und die Führungen 3 und 4 der Werkzeugschlitten je nach der Höhe und Dicke der zu schneidenden Zähne eingestellt und festgespannt.

Wird nun die Maschine in Gang gesetzt, so wird der kuppeiförmige Träger 56 durch das Schaltwerk 64, 65, 66 und das Schneckengetriebe 57, 58 schrittweise gedreht und damit der Radkörper 30 allmählich mehr und mehr vor die hin- und hergehenden Werkzeuge und darüber hinaus gerollt, welche letztere miteinander im Radkörper nach Maßgabe dieses Abrollens zwei Lücken ausschneiden, so daß zwischen diesen ein fertig gebildeter Zahn stehen bleibt (Fig. 1). Ist ein Zahn auf diese Weise fertig geschnitten, so wird der Radkörper durch Zurückdrehen des kuppeiförmigen Trägers 56 in seine ursprüngliche Ausgangslage gebracht,' dann durch Drehen der Schnecke 42 der Teilvorrichtimg um eine Teilung vorgedreht und nunmehr das Ausschneiden des nächstfolgenden Zahnes begonnen usf.

Für größere Räder ist es zweckmäßig, den Träger des zu schneidenden Rades am Drehlager 51 auf Führungen, z. B. auf einem ver-■schiebbaren Schlitten anzuordnen, um ihn mitsamt dem Radkörper gegenüber der System-

mitte einstellen zu können als Ersatz für die Regelung durch die Unterlagsscheiben 40.

Das Abrollen der zu schneidenden Radkörper kann auch auf umgekehrte Weise geschehen, indem der zu schneidende Radkörper 30 ζ. Β. auf stillstehendem Träger sich dreht, während die Werkzeuge außer ihrer hin- und hergehenden Hobelbewegung wie ein Planrad quer zur Achse des Radkörpers 30 gedreht werden. In Fig. 2 wäre dies der Fall, wenn der kuppeiförmige Träger 56 stillstände und die Säule 5 mitsamt den Werkzeugschlittenführungen 3, 4 und der Bogenschiene 72 sich drehte. Natürlich wäre dann für einen geeigneten Antrieb der Werkzeugschlitten Sorge zu tragen.

Die Gabelhebel 68, 69 der beschriebenen Ab-

rollvorrichtung können auch durch cykloidenartig geformte Führungsschienen, an welchen der Zapfen 47 gleitend geführt wird, ersetzt werden.

Handelt es sich um das Schneiden von Stirn- und Schraubenrädern, so werden die Führungen der Werkzeugschlitten zueinander parallel gestellt, während das Abrollen des zu schneidenden Radkörpers im Prinzip gleichbleibt, aber nach einer geraden Linie geschieht.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Hobelmaschine zum Schneiden von Zahnrädern , insbesondere Kegelrädern, nach dem sogenannten Abrollungsverfahren, unter Benutzung zweier gleichzeitig arbeitender Hobelstähle, dadurch gekennzeichnet, daß die für sich einstellbaren Hobelstähle (1, 2) zwischen sich eine geradflankige Zahnlücke einschließen, so daß sie, ein für allemal eingestellt und festgespannt, bei zwangläufiger Relativbewegung zwischen ihnen und dem Radkörper quer zur Achse desselben behufs Bildung der Abrollungszahnflächen jeweils gleichzeitig beide Flanken ein und desselben Zahnes, bei Kegelrädern mit der entsprechenden Konvergenz, ausschneiden.
2. 2. Zahnradhobelmaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrollen des zu schneidenden Radkörpers (30), dessen Achse schrittweise quer verschoben wird, durch Vermittlung zweier in der Lagerung einstellbarer Führungsglieder (68, 69) erfolgt, welche an einem am Arm (45) des Radträgers (37, 43, 44) auf Höhe des Teilkreises des zu schneidenden Rades einzustellenden Zapfen (47) angreifen und diesen beim Vorschub des Radkörpers zwingen, nacheinander einen fallenden und einen symmetrischen steigenden Bogenteil einer Cyklo'ide zu beschreiben, zum Zwecke der Erzielung richtiger Abrollung der zu schneidenden Radkörper.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.