DE165840C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 49«.

Es ist bereits bekannt, Kegelräder mittels hinterdrehter, schneckenförmiger Fräser zu schneiden. So besteht beispielsweise ein Verfahren, nach welchem ein schneckenartiger, umlaufender Fräser quer zum Werkstück längs seiner Drehachse verschoben wird, während sich das Werkstück ebenfalls in achsialer Richtung bezw. in Längsrichtung der Zähne hin- und herbewegt. Das den

ίο Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren zum Fräsen von Kegelrädern mittels Schraubenfräser ist dem bekannten gegenüber durch die besonderen Arbeits- und Schaltbewegungen von Werkzeug und Werkstück gekennzeichnet; das Verfahren ergibt sich aus folgenden Erwägungen (siehe Fig. 1 bis 5).

1. Man denke sich einen Zylinder α (Fig. 1) in Berührung mit einer Schraubenlinie b in solcher Lage, daß die Mantellinien des Zylinders Tangenten zur Schraubenlinie bilden; dreht man nun den Zylinder derart, daß ein Punkt seines Umfanges einen Weg beschreibt, der gleich dem Weg c ist, welchen ein Punkt der Schraubenlinie bei ihrer Drehung in derselben Zeit ausführt, so bleibt der Berührungspunkt zwischen der Schraubenlinie und dem Zylinder an derselben Stelle im Räume.

2. Wird die Schraubenlinie unter Beibehaltung ihrer Lage (nach Fig. 1) parallel zur Zylinderachse verschoben, dann beschreibt der Berührungspunkt im Räume eine gerade Linie d-e (Fig. 2) an der Mantellinie des Zy- ; linders entlang.

3. Es sei nun angenommen, daß sich die Schraubenlinie nicht mehr mit einem Zylinder, sondern mit einem Kegel f (Fig. 4) in Berührung befände. Dann ergeben sich insofern Schwierigkeiten, als der Durchmesser der Kegelumfänge sich beständig ändert. Betrachtet man. indessen einen Kegeldurchmesser g (welcher als »erster Durchmesser« bezeichnet sein mag) und nimmt man an, daß mit dem zu diesem Durchmesser gehörigen Umfang eine Schraubenlinie b tangential zur Mantellinie des Kegels in Berührung steht, und ein Punkt des Umfanges zur gleichen Zeit, zu welcher die Schraubenlinie eine Umdrehung ausführt, einen Weg zurücklegt, der gleich ist der zurückgelegten Steigung der Schraubenlinie, dann hat auch beim Kegel der Berührungspunkt im Räume, wie oben für den Zylinder geschildert, seine Stellung nicht geändert.

4. Läßt man die Achse h der Schraube b (Fig. 4) einen Weg h-i parallel zur Mantellinie des Kegels derart ausführen, daß sich die Achse der Schraubenlinie von dem ersten Durchmesser g entfernt, wobei der Kegel dieselbe Drehgeschwindigkeit beibehalten möge, dann führt der Berührungspunkt zwischen der Schraubenlinie und dem Kegel für jeden Umfang, welcher parallel zu dem ersten Durchmesser g liegt, einen Bogen j p usw. (Fig. 5) aus, der um so größer wird, je weiter man sich von dem zuerst betrachteten Umfang entfernt. Bei einer vollen Umdrehung der Schraubenlinie gilt dasselbe; auch dann führen die von dem ersten Umfang verschiedenen Umfange des Kegels zwar den gleichen Winkel aus, da sie aber sämtlich einen verschieden großen Durch-

. messer aufweisen, so beschreiben sie auch jetzt Kreisbögen verschiedener Länge. Die Länge dieser von den Berührungspunkten ausgeführten Bögen ist gleich der Differenz zwischen dem Schraubengange und demjenigen Teil des Kegelumfanges, welcher der von dem Kegel ausgeführten Drehung entspricht. Dieser Weg wird um so verschiedener, je mehr man sich von dem zuerst betrachteten Durchmesser entfernt.

Aus diesen Betrachtungen ergeben sich die Bedingungen, welche man innehalten muß, um das selbsttätige Schneiden von Kegelrädern entsprechend den Wälzungskurven zu ermöglichen. Dieses so abgeleitete Verfahren bildet außer den zu seiner Ausübung geschaffenen Werkzeugen das Wesen der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren ist im näheren dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Werkstück wie der Schraubenfräser eine ununterbrochene Drehung um ihre eigenen Achsen vollziehen, wobei der Fräser zugleich eine ununterbrochene Schaltbewegung in Richtung der Erzeugenden des Kegels erhält, und zwar der Art, daß einer vollen Um-. drehung des Werkstückes nur eine geringe Schaltbewegung des Fräsers entspricht.

Hinsichtlich der praktischen Durchführung des Verfahrens gilt folgendes:

Es ist erforderlich, einen Schraubenfräser k (Fig. 6 und 7) zu benutzen, welcher nur einen Schraubengang aufweist und dessen Steigung beispielsweise mit der kleinsten Teilung eines Kegelrades mit η Zähnen übereinstimmt. Der Fräser ist entsprechend der Gewindesteigung des Schraubenganges schräg zur Kegelradachse zu lagern, damit bei der Schaltbewegung in Richtung der Kegelerzeugenden eine hierzu parallele Zahnlücke geschaffen werden kann.

Der schraubenförmige Fräser muß entsprechend einer Zähnezahl η des Kegelrades während einer vollen Umdrehung desselben η Umdrehungen ausführen. Der in den Kegel entsprechend tief eindringende Fräser bewirkt an der angenommenen Stelle (Höhenschicht) eine genaue Einteilung des Kegelumfanges in η Teile, indem er in das zu bearbeitende Material entsprechend seiner Gewindetiefe einen Kranz kurzer, achsial gerichteter Nuten einschneidet.

Läßt man den Fräser einen Weg parallel zur Erzeugungslinie des Kegels durchlaufen und sich dabei der Grundfläche des Kegels nähern, dann wachsen die Querschnitte, wie an der Fig. 5 gezeigt war, beständig. Dieses Anwachsen der Querschnitte richtet sich nach dem Abstand der jeweiligen Schnittstelle von der Kegelspitze, nach der auf der Erzeugungslinie des Kegels durchlaufenen Länge sowie nach der Anzahl η der Zähne. Diese Schaltbewegung des Fräsers ist eine ununterbrochene und im Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit des Werkstückes außerordentlich langsam, so daß auf eine volle Umdrehung des Kegels ein Vorschub des Fräsers von etwa nur ^:/₂ bis 1 mm erfolgt.

Die Abmessungen des Fräsers ergeben sich aus der Rechnung; für diese sei angenommen, daß ein Kegelrad mit η Zähnen (Fig. 8 und 9) hergestellt werden soll, ρ sei die am Fußkreis der kleinen Kegelbasis gemessene Zahnteilung, P die am Fußkreis der großen Basis gemessene Teilung und 1 die Zahnlänge. Der Grund der Zahnlücke besitze eine Breite e an der kleinen und E an der großen Kegelgrundfläche. Die Ganghöhe des Schraubenfräsers sei z. B. gleich der Größej>.

Betrachtet man die Wirkungsweise des Schraubenfräsers an dem Umfange der großen Kegelgrundfläche während ijn-Umdrehung des Kegels, dann ergibt sich, daß der Zahngrundkreis den Weg P zurücklegt, während der Schraubengang des Fräsers sich nur um eine volle Ganghöhe ρ weitergedreht hat. Der Grund der Zahnlücke würde daher, da eine Voreilung des Kegels vor dem Fräser stattfindet, um die Differenz P—ρ vergrößert werden; die Vergrößerung darf aber in Wirklichkeit nur die Größe E— e (s. Fig. 8) betragen. Bezeichnet man mit C den vollen Kreisumfang des Schraubenfräsers, dann ergibt sich für denjenigen Teil q (s. Fig. 7) des vollen Umfanges, auf welchen zwecks Erzeugung der Differenz E— e das Schraubengewinde ausgeführt werden darf, der Wert

q = C

E—e

Mit Hilfe eines Schraubenfräsers, dessen Schraubengang sich in seiner Abwicklung nach der eben erläuterten Formel richtet, läßt sich eine genaue Teilung des Kegels in η vollständig gleiche Zähne von pyramidenförmig verlaufendem Querschnitt erzeugen, aber die Flanken dieser Zahnpyramiden sind noch nicht von den erforderlichen Kurven begrenzt. Um diese wünschenswerte Kurvenform zu erhalten, könnte man, wie es bei anderen Verfahren zur Herstellung von Kegelrädern mittels Fräsern bereits geschehen ist, entweder eine größere Anzahl von Schraubengängen benutzen, oder es könnte auch, ebenfalls nach bekanntem System, ein ausziehbarer Fräser Verwendung finden, welcher durch einen entsprechenden Mechanismus mit zunehmender Zahnlücke seinen Querschnitt vergrößert. Während letztere Ausführungsform die Maschine außerordentlich verteuert und bei wechselndem Kegelwinkel der herzustellenden Räder nur annähernd richtige Zahnprofile entstehen läßt, hat die erstere Konstruktion den Nachteil, daß die

nachfolgenden Schraubengänge in bereits bearbeitete Flächen eingreifen und durch weitere Wegnahme von Material den Zahn schwächen. Um diese Ubelstände zu beseitigen, ist es bei Verwendung eines nach vorliegendem Verfahren arbeitenden Fräsers erforderlich, daß derselbe ein und dieselbe Zahnlücke in verschiedenen Arbeitsgängen bearbeitet. Hierbei bewegt sich zweckmäßigerweise der Fräser,· dessen Achse, wie erwähnt, hierbei entsprechend seiner Gewindesteigung schräg zur Werkstückachse gelagert ist, beim ersten Arbeitsgange. in der Mittelachse der herzustellenden Zahnlücke; hierauf wird der Fräser in die Anfangsstellung zurückgebracht und unter entsprechender Einstellung der Fräserachse parallel der Mittelachse der auf der entsprechenden Seite liegenden nächstfolgenden Zahnlücke an der Kegelfläche entlang geführt. Wenn also die Richtung des ersten Arbeitsganges durch die Linie m-n der Fig. 10 dargestellt ist, muß der Fräser noch einen zweiten und dritten Arbeitsgang vornehmen in Richtung der Linien o-p und q-r. Um eine größere Genauigkeit der Zahnkurven zu erzielen, ist es wünschenswert, den Fräser noch zwei weitere Arbeitsgänge durchlaufen zu lassen, so daß das Lückenprofil im ganzen in fünf Arbeitsgangen hergestellt wird. Auf diese Weise ist es leicht, mit der gewünschten theoretischen Genauigkeit die erforderlichen Begrenzungskurven der Zahnflanken zu erzeugen.
Es kann ein für die Praxis genügendes Ergebnis auch dadurch erzielt werden, daß man den ersten Arbeitsgang in Richtung der Linie m-n wegläßt und nur die anderen Arbeitsgänge beibehält.

Claims (3)

Patent-An sprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kegelrädern mittels Schraubenfräser, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Werkstück wie der Schraubenfräser eine ununterbrochene Drehung um ihre eigenen Achsen vollziehen, wobei der Fräser zugleich eine ununterbrochene Schaltbewegung in Richtung der Erzeugenden des Kegels erhält, und zwar derart, daß einer vollen Umdrehung des Werkstückes nur eine verschwindend kleine Schaltbewegung des Fräsers entspricht.

2. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenfräser jede Zahnlücke in mehreren Arbeitsgängen unter wechselnder Neigung der Fräserachse und Änderung seiner Bewegungsrichtung bearbeitet, um dadurch den Zahnflanken die erforderliche Kurvenform zu geben.

3. Schraubenfräser zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gewinde (q) nur aus demjenigen Teil eines vollen Schraubenganges (c) gebildet wird, welcher dem Verhältnis des Unterschiedes (E—e) der Lückenweiten (E e) zu dem Unterschied (P — p) der zugehörigen Zahnteilungen (P p) entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.