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Vorrichtung zum Zustellen und Entlasten der Werkzeuge von Zahnradherstellungsnaschinen
oder dergleichen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zustellen und Entlasten
bzw. Zurtlckstellen von Werkzeugen einer Zahnradherstellungsmaschine oder dergleichen,
die mit einem während eines Schneid- und eines Rückziehhubs längs seiner Achse hin-
und herbewegbaren Werkstück und radial hin- und herbewegbaren Schneidwerkzeugen
versehen ist.
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Zustelleinrichtungen rUr Zahnradherstellungsmaschinen der genannten
Art sind aus der USA-Patentschrift 2 469 310 bekannt.
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Maschinen dieser Art sind mit vielen am Umfang angeordneten Stählen
versehen, die radial mit Bezug auf einen axial sich hin-und herbewegenden Zahnrad-Rohling
zugestellt werden, um gleichzeitig sämtliche Zähne des Zahnrades herzustellen. Die
Erfindung befasst sich besonders mit der Herstellung von balligen, kegeligen oder
auslaufenden Zähnen.
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Es ist bekannt, einen walzenförmigen Stahlrückstell-oder Entiastungsnocken
zur Betätigung des Zustellmechanismus einer Zahnradherstellungsmaschine dieses Typs
zu verwenden, wobei mit Hilfe eines sich waagrecht hin und her bewegenden Stahlentlastungskeiles
ein Zustellkegel für die Schneidstähle und ein Rückzugsring bewegt werden. Ein derartiger
Zustellmechanismus ist auf den Seiten 26 und 27 der Druckschrift manual of Operation
for the Michigan Shear-Speed Shaper line" beschrieben, die durch die anmelderin
herausgegeben worden ist. Der Stahlentlastungsnocken bei diesem bekannten Zustellmechanismus
ist so geformt, daß er über einen Teil seiner Drehung die Schneidstähle in Schneidstellung
hält (während sich Stößel und Werkstück nach oben bewegen und den Schneid-Hub ausführen)
und er hält die Stähle in einer entlasteten Stellung, während der Stößel sir nach
unten bewegt. Hierdurch kann mit Hilfe der SchneidstKble eine Geradverzahnung hergestellt
werden, die keine balligen, kegeligen oder auslaufenden Formen haben.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vor-Werkzeug richtung
und insbesondere einen walzenförmigen / eatlastungsnocken zu schaffen, mit dem in
Verbindung mit anderen Elementen des Zustellmechanismus ballige, kegelige oder auslaufonde
Zähne hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgenäss gelöst durch eine koaxial mit
dem Werkstück hin- und herbewegbare IIUlse,eine durch diese Hülse gehaltene Einrichtung,
die mit den Werkzeugen zusammenwirkt, um diese nach innen zuzustellen, wenn die
Hülse sich in der einen Richtung bewegt, und um die Werkzeuge zurückzuziehen, wenn
die Hülse sich in der anderen Richtung bewegt, ferner durch ein Werkzeugentlastungsteil,
das längs einer Bahn rechtwinklig zu dieser HAlse hin- und herbewegbar ist, eine
Keileinrichtung, die dieses Werkzeugentlastungsteil und diese Hülse verbindet, so
dass die Bewegung dieses Teiles in der einen Richtung eine Einwärtsbewegung der
Werkzeuge hervorruft, und dass eine Bewegung dieses Teiles in der anderen Richtung
eine Auswärtsbewegung der Werkzeuge hervorruft, einen walzenförmigen Nocken, eine
Einrichtung, um diesen walzenförmigen Nocken synchron mit der IIin-und Herbewegung
des Werkstückes zu drehen, eine Nockenbahn auf diesem Nocken, einen mit diesem Werkzeugentlastungsteil
verbundenen Nockenstössel, der in diese Nockenbahn eingreift, welche eine erste
Zone hat, durch die die Werkzeuge während eines einzigen Schneidhubes des Werkstückes
in dieses in sich ändernder Tiefe eindringen, welche ferner eine zweite Zone hat,
durch die die Werkzeuge während des Rückhubes dieses Werkstückes in zurUckgezogener
Stellung gehalten werden, und die eine dritte Zone hat, durch die die Werkzeuge
in ihre Schneidstellung für den nächsten Hub zurtlckführbar sind.
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Der Stahlentlastungsnocken ist insbesondere so geformt, daß während
der Aufwärtsbewegung des Werkstückes, das heißt so während des Schneid-Hubes, die
Schneidstähle radial/zugestellt werden, daß das Zahnrad die gewünschte Form erhält,
zum Beispiel ballige, kegelige oder verlaufende Zähne. Der walzenförmige Stahlentlastungsnocken
bewegt horizontal einen Keil hin und her, der seinerseits einen Zustellkonus und
einen Rllckzugsring für die Schneidstähle vertikal hin und her bewegt.
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Eine beispielsweise Ausführungsforin der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung erläutert, in der Figur 1 einen Querschnitt eines Teiles einer
Zahnradherstellungsmaschine aarstellt, die mit der neuartigen Zustell-Vorrichtung
versehen ist.
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Figur 2 ist eine teilweise abgebrochene Seitenansicht eines Stahlentlastungsnocken
zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der speziell zur Herstell-ung
von Zahnrädern mit auslaufenden Zähnen konstruiert ist.
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Figur 3 zeigt eine Abwicklung der Oberfläche des Nockens nach Figur
2.
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Figur 4 zeigt schematisch eine Teilansicht eines Zahnrades mit auslaufenden
Zähnen und den angrenzenden Teil eines Stahles zum Stoßen eines solchen Zahnrades,
der durch den Nocken nach Figur 2 gesteuert wird.
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Figur 5 ist eine Seitenansicht eines Zahnrades mit balligen Zähnen,
das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden kann.
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Figur 6 zeigt eine Abwicklung der Oberfläche eines walzenförmigen
Nockens zur Herstellung des Werkstückes nach Figur 5.
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Figur 7 zeigt die Bahn einer Stahl spitze relativ zu dem Werkstück
nach Figur 5.
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Pigur 8 ist eine Teilansicht eines Zahnrades, das kegelige und ballige
Zähne hat, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden können,
Pigur 9 zeigt eine Abwicklung eines walzenförmigen Nockens zur Herstellung des Werkstttckes
nach Figur 7, und Pigur 10 zeigt die Bahn der Spitze eines Stahles relativ zu dem
Werkstück nach Figur 9.
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Die Zahnradherstellungsmaschine II ist mit einem Scbneidkopigehäus
e 12 versehen, an dessen unterem Ende ein Schneidkopf 13 gehalten wird. Dieser Schneidkopf
hat zahlreiche radial angeordnete Stähle 14, die sich in Schlitzen auf das Werkstück
15 zu und von diesem weg bewegen. Das letztere ist an einem Stößel 16 befestigt,
der sich senkrecht hin und her bewegt, wobei die Stähle nach innen bewegt
werden
unmittelbar vor der Aufwärtsbewegung des Werkstückes und sie nehmen eine zurückgezogene
Lage wahrend der Abwärtsbewegung des Werkstückes ein.
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Die Einrichtung zum Bewegen der Stähle nach innen und nach außen
besteht aus einem Zustellkegel 17 und einem Schneidring 18, der die äußeren Enden
der Stähle erfaßt und diese Teile werdenwie durch den Pfeil 19 angezeigt, mit Hilfe
einer Hülse 21 in dem Gehäuse 12 senkrecht hin und her bewegt.
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Die Hülse 21 wird durch ein inneres zylindrisches Teil 22 geführt,
das in einer Wand 23 des Gehäuses 12 angebracht ist.
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Eine Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Federn 24 ist
zwischen dem oberen Ende des Teiles 22 und einer Platte 25 eingebaut, die am oberen
Ende der Hülse 21 befestigt ist, wobei die Kraft dieser Federn die Stähle zurllckzuziehen
sucht.
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Die Einwärts- oder Zustellbewegung der Stähle wird entgegen der Kraft
der Federn 24 durchgeführt, wie unten im einzelnen beschrieben wird.
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Die Hülse 21 führt bei Jeder vollständigen Auf- und Abwärtsbewegung
des Werkstückes 15 eine vollständige Hin- und Herbewegung aus. Der Zustellantrieb
besteht aus einer senkrechten Keilwelle 26, die mit einem Getriebe im Fuß der Maschine
gekoppelt ist und ein Kegelrad 27 trägt, das mit einem anderen Kegelrad 28 auf einer
waagrechten Querwelle 29 kämmt. Der Antriebsmechanismus ist in Figur 1 schematisch
mit D bezeichnet und er verbindet die Keilwelle 26 mit der Antriebseinrichtung
für
die Eizi- und Herbewegung des StUBels 16, so daß diese Teile synchron arbeiten.
Eine Keilwelle 26 ist deswegen vorgesehen, daß das gesamte Schneidkopfgehäuse vertikal
bewegt werden kann, um Werkstücke mit Hilfe einer teilweise dargestellten Zuführeinrichtung
70 einsetzen und herausnehmen zu anon. Auf der Welle 29 sitzt ein mit einer Ratsche
oder Sperre versehener Zustellnocken 31, dessen Zweck weiter unten beschrieben wird,
und ferner ein etwa walzenförmiger Statientlastungsnocken 32. Zwei Lager 33 und
34 sitzen in dem Schneidkopfgehäuse 12 und stützen die Welle 29 auf entgegengesetzten
Seiten des Stahlentlastungsnockens 32 ab. Eine Butter 35 ist auf das linke Ende
der Welle 29 in Figur 1 aufgeschraubt, um den-Nocken 32 aus später noch zu beschreibenden
Gründen leichter herausnehmen und ersetzen zu können.
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Die Lager 33 und 34 haben eine gemeinsame Grundplatte 36, die auf
einem Deckel 37 für das Schneidkopfgehäuse 12 aufliegt.
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Dieser Deckel und die Grundplatte 36 sind mit Öffnungen 38 und 39
versehen für einen allgemein mit 41 bezeichneten Keil für die Entlastung der Stähle.
Dieser Keil hat eine Platte 42, über der sich ein mit einer Rolle versehener Nockenstößel
43 erstreckt, der in den walzenförmigen Nocken 92 paßt. Ein Teil 44 des Keiles verläuft
von der Platte 42 des Zahnentlastungekeiles nach unten, und er ist für eine horizontale
hin-und hergehende Bewegung in den genannten Öffnungen geführt.
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Der Teil 44 des Keiles greift in einen komplementären Keil 45 an
einem vertikal bewegbaren Kopf 46 in dem Schneidkopfgehäuse 12. In einem Gehäuse
48 ist eine Z-förmige Stange 47 am oberen Ende des Kopfes 46 eingebaut, die dazu
verwendet wird, die Schneidstähle in die richtige Lage in Bezug auf den Außendurchmesser
des Werksttlckes einzustellen.
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Diese Einstellung muß auch nach dem Schärfen der Stähle durchgeführt
werden. Das Gehäuse 48 liegt zwischen dem Keilteil 44 und einem Zustellnocken 49,
der auf dem Kopf 46 sitzt, während der Keil 45 am oberen Ende des Gehäuses 48 montiert
ist.
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Durch den Zustellnocken 49 werden die Stähle bei Beendigung eines
Jeden Schneid Hubes zugestellt und der Nocken sitzt auf einer Welle 51, die drehbar
in dem Kopf 46 unterhalb des Gehäuses 48 eingebaut ist. Diese Welle trägt eine durch
eine flinke 53 betätigte Ratsche 52, wobei die Klinke auf einem Arm 54 angebracht
ist, der an seinem oberen Ende einen Stößel 55 aufweist. Der Stößel 55 greift in
den mit einer Ratsche versehenen Zustellnooken 31 ein. Während sich der Stößel 16
nach unten bewegt, wird durch den Zustellnocken 31 das Ratschen-Rad und der Zustellnocken
49 gedreht.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen einen besonderen Nocken 32, der zur Herstellung
von auslaufenden Zahnrädern verwendet wird, wie bei 56 in Figur 4 gezeigt ist. Ein
derartiges Zahnrad hat einen ersten Zahnabschnitt A', der Stirnradform hat, und
einen
zweiten oder auslaufenden Zahnabschnitt B', dessen Tiefe längs einem Radius abnimmt.
Der Nocken 32 besteht aus einem Stück und hat zwei Ansätze 57 und 58 mit einer Bohrung
59 fUr die Aufnahme der Welle 29. Der Hauptteil des Nockens hat eine Nut 61, deren
Porm in Abwicklung in Figur 3 gezeigt ist. Der Nocken 32 dreht sich in Richtung
des Pfeiles 62 der Figuren 2 und 3, während der Nockenstößel 43 sich relativ zu
den Nocken 32 in Richtung des Pfeiles 63 von Figur 3 bewegt.
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Die Nockenbahn hat eine Verweil-Zone, die in Figur 3 mit A bezeichnet
ist, und die bogenförmig gekrümmt ist, aber keine Komponente in Richtung der Walzenachse
hat. Diese Zone kann etwa 1100 umfassen und sie verschiebt den Keilteil 44 relativ
nach links in Figur 1, das heißt so, daß die Hülse 21 und die an ihr befestigten
Teile nach unten gedrückt werden.
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Das bedeutet, daß die Stähle 14 eine radiale innere Stellung einnehmen,
so daß, wenn sich der Stößel 16 nach oben bewegt, die Stähle Keile mit geraden Flanken
der Zähne 64 auf dem Werkstück 56 einschneiden* Dies erfolgt in dem mit ' in Figur
4 bezeichneten Bereich.
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Wenn der Nocken 92 seine Drehung fortsetzt, tritt der Nockenstößel
43 in den mit B in Figur 3 bezeichneten Teil der Nockenbahn ein, der eine bogenförmige
und eine axiale Komponente aufweist. Durch diese Kurve wird der Keil 44 progressiv
nach
rechts in Figur 1 bewegt, und zwar aus der Lage, die er eingenommen
hat, wenn der Nockenstößel 43 sich in dem Teil A der Nockenbahn befunden hat. Wenn
der Keil 44 sich nach rechts in Figur 1 bewegt, wird die Hülse 21 und die an ihr
befestigten Teile durch die Federn 24 angehoben. Die Stähle 14 werden auf diese
Weise radial nach außen mit geregelter Geschwindigkeit zurückgezogen, während der
Stößel 16 seine Äufwärtsbewegung fortsetzt. Der nicht gezeigte Antrieb für den Stößel
ist bei diesem Maschinentyp ein Kurbeltrieb, 80 daß seine Aufwärtsgeschwindigkeit
nicht konstant ist.
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Die Krümmung der Nockenbahn 61 wird entsprechend der Geschwindigkeit
des Stößels gewählt, um die gewünschte Zahnkrümmung zu erreichen, wie in dem Bereich
B' der Figur 4 gezeigt ist.
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Der in Figur 3 mit C bezeichnete Teil der Nockenbahn ist eine Verweil-Zone,
während der die Stähle in einer konstanten Lage bleiben, und der mit D bezeichnete
Bereich ist eine Rückführ-Zone, während der der Keil 44 nach links in Figur 1 bewegt
wird, um die Stähle 14 in ihre radiale innere Stellung zusustellen, so daß sie für
einen weiteren Schnitt bereit sind. Diese Zustellbewegung erfolgt, während der Stößel
16 und das daran befestigte Werkstück nach unten surUckgezogen werden, und die Nockenbahn
ist so geformt, daß sichergestellt ist, daß die Stähle 14 nicht in die Abwärtsbewegung
des
Werkstückes geraten. In diesem Zeitpunkt ruft der Zustellnocken 31 eine Bewegung
des exzentrischen Zustellnockens 49 hervor, so daß die Stähle für den nächsten Schnitt
nach innen zugestellt werden. Die Verweil-Zone E der Nockenbahn 41 folgt der Zone
D und geht in die obengenannte Zone A über.
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Figur 5 zeigt ein anderes Werkstück 65, das gemäß der Erfindung hergestellt
werden kann. Dieses Werkstück ist ein Zahnrad mit balligen oder trommelförmigen
Zähnen 66. Dieses Zahnrad kann mit Hilfe eines walzenförmigen Nockens 67 hergestellt
werden, der etwa ähnlich konstruiert ist wie der, dessen Abwicklung in Figur 6 gezeigt
ist. Die Nockenbahn 68 dieses Nockens hat eine erste Zone F, durch welche die Stähle
14 radial nach außen zurückgezogen werden, wenn das Werkstück 65 auf1rtsbewegt wird,
so daß auf diese Weise der erste Teil der balligen Form erzeugt wird. Die Bahn der
Stähle ist bei F' in Figur 7 dargestellt. Der Teil f ist der Teil der Zone F zum
Schneiden der Stirnfläche, wobei die Bahn der entsprechenden Stahlspitze in Figur
7 mit f' bezeichnet ist. Der zweite Abschnitt der balligen Form wird durch die Zone
G des Nockens 67 erzeugt, durch welche die Stähle 14 mit zunehmender Geschwindigkeit
radial nach innen zugestellt werden. Durch die Zone H der Nockenbahn 68 werden die
Stähle 14 zurückgezogen und sie bleiben in dieser zurUckgezogenen Stellung während
der
Zeit, in der der Nockenstößel 43 in der Zone I ist, wobei während
dieser Zeit das Werkstück nach unten zurückgeführt wird. Durch die Zone J der Nockenbahn
werden die Stähle 14 nach innen zurückgeführt, so daß sie für einen weiteren Schnitt
bereit sind. Mit H', 11 und J' sind in Figur 7 die entsprechenden Wege einer Stahlspitze
relativ zu dem abwärtsbewegten Werkstück bezeichnet.
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Figur 8 zeigt einen Teil eines Werkstückes 69, das ballige und kegelige
Zähne 71 hat. Um ein solches Zahnrad herzustellen, kann etwa der in Figur 9 gezeigte
Nocken 72 verwendet werden. Ein derartiger Nocken hat eine Nockenbahn 73 mit einer
ersten Zone K, die den Zonen F und G der Figur 6 ähnlich ist, wobei Jedoch die Rückführung
in die radiale innere Stellung der Stähle geringer ist als die RUckzugsstrecke,
um die kegelige Abschrägung zu erzeugen. Die Zone L der Nockenbahn 73 istanalog
den Zonen H, I, J der Figur 6 ausgebildet und sie sorgt für die Zurückziehung der
Stähle während das Werkzeug zurückgeführt wird, und außerdem für die Zustellung
der Stähle in die neue Schneidstellung, wie sie durch den Zustellnocken 49 bestimmt
ist. Figur 10 zeigt die entsprechenden Wege E' und L' der Stahispitze mit Bezug
auf das Werkstück.
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Es können somit zahlreiche Werkstückformen durch eine geeignete Zuordnung
der Bewegung der Stähle 14 zu derjenigen des StUßels 16 erzeugt werden, wobei die
Bewegung der Stähle
durch die besondere Form eines walzenförmigen
Nockens gesteuert wird, der mit dem Keil eines Zahnentlastungs-und Betätigungsmechanismus
zusammenwirkt, wie oben beschrieben.
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Die Erfindung ist auf die dargestellte und beschriebene bevorzugte
Ausführungsform nicht beschränkt, sondern es sind Änderungen und Modifikationen
möglich, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.