DE1948285A1 - Hobelmaschine zum Bearbeiten von Geradzahn-Kegelraedern und aehnlichen Werkstuecken - Google Patents

Description

• Hobelmaschine zum Bearbeiten von Geradzahn-Kegelrädern und ähnlichen Werkstücken Die e Erfindung betrifft eine Hobelmaschine mit schrittweiser Teilbewegung zur Fertigung von Geradzahn-Kegelrädern, , Klauenkupplungen, Zahnsektoren und ähnlichen Werkstücken.
• Eine aus D3P 1 046 444 bekannte derartig. Maschine arbeitet mit t schrittweiser Teilbewegung nach dem Einstech- oder ibwälzverfahren und bearbeitet das Werkstück mit zwei in einer Zahnlücke schneidenden scheibenförmigen Profilstählen.
• Diese e Hobelmaschine hat einen Werkzeughalter, der ein Führungsgestänge trägt, dessen Hebel durch Gelenke mit dem m Halter starr und untereinander beweglich verbunden sind.
• Das Führungsgestänge und die Gelenke sind die Antriebsglieder für die Hobelstahlbewegung.
• Eines dieser gleichzeitig als Einstellelement dienenden Antriebsglieder für die Hobelstahlbewegung ist in Form einer Walze ausgeführt, die mit einem in eine an den Werkzeughalter angelenkte exzentrische Nabenbohrung eingreifenden Exzenterzapfen versehen ist. Bei Veränderung der Winkelstellung der Walze gegenüber der Hülse ändert sich die Größe der Gesamtexzentrizität des Zapfens und der Hülse, wodurch die Hubgröße des Hobelstahles reguliert wird. Das andere den Werkzeughalter 9 tragende Antriebsglied für die Hubbewegung des Hbelstahles ist mit Hilfe dieses Einstellelementes und der zweiten Gelenkkupplung mit diesem Hebelgestänge verbunden. Während der Bearbeituag des Werkstückes sind beide Gelenkkuplungen gegenüber dem Werkzeughalter beweglich.
• Die Spitze des Stahles beendet sich auf einer Geraden, die durch die Achse beider beweglichen Gelenke oder in unaittelbarer Nähe dieser Achse verläuft.
• Das ganze Hebelgestänge gewährleistet die Bewegung des Stahles auf einer praktisch elliptischen Bahn, deren waagerechte Achse fast parallel zu der bearbeitevaen Zahnfrlanke beim Profilhobeln (ohne Wälzbewegung) und nahezu parallel zur Zahnflanke des Planrades (bei Bearbeitung im Wälzverfahren) verläuft.
• Das Antriebsglied des Stahles, das gleichzeitig auch der Werkzeugträger ist, ist mit dem Hebelgestänge über ein Gelank verbunden, das durch aeitliobs wechselnde Belastungen bei der Bearbeitung und verhältnismäßig grossem Arm zwischen der Hobelstahlspitze und der Gelenkachse sowie durch zu kleine Entfernung zwischen dieser Achse und dem zweiten auf diesem Mebel gelegenen Gelenk ungenügende Starrheit ausweist.
• Das Hebelgestänge kann nur die ellipsenförmige Bewegung des IIobelstahls gewährleisten, eine Veränderung der Abmessungen des Einstellelementes fährt nur zur Entstehung einer Reihe elliptischer Bewegungsbahnen des Stahles, die sich praktisch nur ihre Größen unterscheiden. Die ellipsenförmige des Hobelstahles während, Bewegung / des Schneidens sichert im wesentlichen die gleiche Form der Zahaflanken und des Lückengrundes; bei Regulierung der Einstellelemente verändern letztere praktisch nicht ihre charakteristischen Sigenschaften und geometrischen Verhältnisse.
• Außerdem führt die unstarre Konstruktion des Werkzeugantriebes zur Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit und Leistungsfähigkeit der Maschine.
• Das Ziel dieser Erfindung ist, die genannten Nachteile zu beseitigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hobelmaschine zum Verzahnen von Geradzahn-Kegelrädern und ähnlichen Werkstücken zu entwickeln, die eine einstellbare Bewegungsbahn des Werkzeuges und, was besonders wichtig ist, eine Bewegung mit vorgegebenem Krümmungshalbmesser oder eine praktisch geradlinige Bewegung der Schneidkante des Werkzeugs während des Schneidens gewährleistet.
• Das ist notwendig bei der Herstellung von Kegelrädern mit verschiedenen Zahnflanken- und Lückengrundformen, beispielsweise bei der Bearbeitung des Gegenrades eines Zahnrades, das auf einer Maschine verzahnt wurde, bei der als Schneidwerkseug ein Scheibenfräser dient.
• Die. Aufgabe wird mit Hilfe einer Zahnradhobelmaschine mit schrittweiser Teilbewegung zum Verzahnen von Kegelrädern und ähnlichen Werkstücken gelöst, deren Lagerbock ein Hebelgestänge mit im Betrieb der Maschine ihm gegenüber beweglichen und unbeweglichen belenkstellen für den Werkzeugträger enthält, wobei das eine dieser Gelenke in Form einer Walze mit einem in eine exzentrische Nabenbohrung eingreifenden Exzenterzapfen ausgerührt ist und das andere in den Lagerbock eingebaute und zwei im Betrieb bewegliche Gelenke besitzende Antriebsglied das Werkzeug trägt.
• Erfindungsgemäß bilden die Gelenkstellen, an denen der Werkzeughalter mit vorzugsweise einstellbarer Exzentrizität antreibbar gelagert ist, mit der Schneidspitze des Werkzeuges ein Dreieck.
• Es ist zweckmäßig, die Werkzeugschneide in nicht weniger als 40 mm Entfernung von der die Gelenkstellen verbindenden Linie anzuordnen.
• Es ist weiter gUnstig, wenn die Gerade, die die Werkzeugschneide mit der nächstgelegenen Gelenkstelle verbindet, gegenüber der die beiden Gelenkstellen verbindenden Basisgeraden in einem Winkel von nicht mehr als 1200 geneigt ist.
• Zur Einstellung der gewünschten Bewegungsbahn des Werkzeuges, z. B. zur Erreichung einer praktisch geradlinigen Bewegung des Werkzeuges in der Arbeitszone oder einer Bewegung mit vorgegebenem Kuumungshalbmesser, ist es vorteilhaft, die Entfernung zwischen den im Betrieb beweglichen und unbeweglichen Gelenkstellen mit Hilfe von Einstellelementen zu regulieren.
• Vom konstruktiven Standpunkt aus ist es zweckmäßig, daß jedes der Einstellelemente in Form einer Walze mit einem ihm gegenüber exzentrisch angeordneten Zapfen ausgeführt ist, wobei die beiden in einer exzentrischen Nabenbohrung untergebracht sind. Es ist auch zweckmäßig, in den Werkzeugträger eine drehbar einstellbare Hülse mit exzentrisch in ihr ausgefiihrter Bohrung, in die der eine Exzenterzapfen eingreift, einzubauen.
• Es ist vorteilhaft, die Entfernung zwischen den Achsen der beweglichen und gegenüber dem Werkzeughalter unbebeweglichen Gelenke, d. h. die Exzentrizität der Gelenke stellen, im Rahmen des kinematisch zulässigen untereinander ungefähr gleich auszuführen.
• Im folgenden wird die Erfindung an einen Ausführungsbeispiel an Hand der beigegebenen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Teil der Wiege mit dem lagerbock (Teilansicht); Fig. 2 einen Schnitt nach II-II der Fig. 1; Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung III der Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt nach IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 eine Darstellung der Bewegungskinematik; Fig. 6 die Bewegungsbahn des Hobelstahles.
• Die Zahnradhobelmaschine mit schrittweiser Teilbswegung zum Verzahnen von Geradzahn-Kegelrädern besitzt eine Wiege, die eine Wälztrommel 1 (Fig. 1) enthält, an deren Stirnseite zur Einstellung des Werkzeugen auf den Zahnlückenwinkel eine Drehscheibe 2 mit Nbglichkeit zur Einstelldrehung um die Wiegenachse 3 befestigt ist.
• juf der Drehscheibe 2 ist die Platte 4 befestigt, die länge er in der Drehscheibe 2 befindlichen und zur Fünng der Bewegungsrichtung der Werkzeugspitze nach der Maschinenmitte bestimmten Führungsnuten 5 zum Einrichten verschiebbar ist.
• Die Platte 4 trägt den Lagerbock 6 (Fig. 2 und 3) sur Befestigung des Werkzeuges, der einen durch die Bohrung der Drehscheibe 2 und der Platte 4 sowie durch die der Wälztrommel 1 gehenden zylindrischen Teil besitzt.
• Der Lagerbook 6 trägt ein Hebelgestänge mit bei der Bearbeitung des Werkstückes beweglichen und gegenüber dem Lagerbock 6 unbeweglichen und in parallelen Ebenen gelegenen Gelenkt verbindungen der Antriebsglieder des Stahles(des Werkzeugträgers 18) lis gegenüber dem Lagerbock 6 unbewegliche Gelenkelemente dienen die in den Aussparungen desselben gelagerten Schräglager 7 (Fig.2) und 8 (Fig.4) und die Radiallager 9 (Fig.2).
• Die Achsen der genannten Lager sind ii Eingriffswinkel des auf der Maschine zu schneidenden Werkstückes zur Wälztrommel 1 geneigt.
• In die Lager 7 und 9 ist eine Hülse 10 eingebaut, in deren eizentrischer Bohrung eine mit einem Exzenterzapfen 12 versehene Walze 11 angeordnet ist.
• In die Lager 8 (Fig.4) ist die Walze 13 eingebaut, deren Exzenterzapfen 14 drehbar in der exzentrischen Bohrung der Hülse 15 (Fig 3) angeordnet ist. Dabei sind die Exzentritäten eines jeden der verbundenen Teile 10,11-12 (Fig.2) und 15,13-14 (Fig.4) untereinander gleich, Auf dem Exzenterzapfen 12 und der Hülse 15 werden die ia der Aussparung des unmittelbar den Hopelstahl tragende:i*en Blementes 18 angeordneten Kugellager 16 (Fig. 2) und 17 (Fig.4) befestigt. Im Weiteren wird das Element 18 als Werkzeugträger bezeichnet.
• Die Kugellager 16 und 17, die Walzen 11 und 13 mit den Exzenterzapfen 12 und 14 und der Werkzeugträger 18 bilden das Führungsgestänge für die Hobelstahlbewegung.
• Zur Erreichung unterschiedlicher Werte der Gesamtexentrizität der gleichzeitig zum Einstellen dienenden Elemente 10, 11.- 12 und 15, 13 - 14 beim Einrichten, doh zur Erreichung unterschiedlicher Längen des Führungsgestänges für die Hobelstahlbewegung werden Klauenkupplungen angewendet, wobei die zwei Kupplungshälften 19 (Fig. 2) und 20 (Fig. 4) auf den Stirnflächen der Hülsen 10 und 15 vorgesehen sind, während die zwei ihnen entsprechenden Kupplungshälften 21 (Fig. 2) und 22 (Fig. 4) mit Hilfe von Keilen 23 (Fig. 2) und 24 (Fig. 4) auf die Walze 11 bzw. den Exzenterzapfen 14 aufgesetzt sind.
• Zur gegenseitigen Fixierung der Kupplungshälften 19 mit 21 und 20 mit 22 dienen die Muttern 25 (Fig. 2) und 26 (Fig. 4) auf den Gewindeabschnitten 27 (Fig. 2) und 28 (Fig. 4) der Achse 11 bzw. des Bxzenterzapfens 14.
• Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Maschine ist, daß auf dem Werkzeugträger 18 (Fig. 3), der zwei gegenüber dem obengenannten Lagerbock 6 bewegliche Gelenke in Form von Kugellagern 16 und 17 besitzt, das Werkzeug 29, beispielsweise ein scheibenförmiger Profilstahl befestigt ist. Dabei liegen die Werkzeugspitze und beide im Werkzeugträger 18 angeordneten Kugellager 16 und 17 auf den Spitzen eines Dreieckes.
• Die Spitze des Hobelstahls 29 (Fig. 3) liegt von der die Achsen der Kugellager 16 und 17 verbindenden Linie entfernt, und zwar in einem Abstand von mindestens 40 mm von dieser Linie.
• Wenn die Hobelstahlspitze 29 mit dem Mittelpunkt des ihr näher gelegenen, im Werkzeugträger 18 angeordneten Kugellagers 16 durch eine Gerade verbunden wird, so ist diese Gerade im Winkel von höchstens 1200 gegenüber der die Mittelpunkte der Kugellager 16 und 17 verbindenden Geraden geneigt.
• Zur Erreichung der.gewünschten Beweguhgsbahn des Stahles 29 während der Bearbeitung des Zahnes 30 (Fig. 5) eines zu schneidenden Zahnrades ist es erforderlich, die Entfernung zwischen den Achsen der beweglichen und unbeweglichen Gelenkverbindungen zu verändern, was mit Hilfe der Einstellelemente 10, 11, 12 und 13, 14, 15 zu verwirklichen ist.
• Jedes der Einstellelemente ist als Walze mit exzentrisch zur Achse gelegenem Exzenterzapfen ausgeführt.
• Die Entfernung zwischen den Achsen der beweglichen 16 und 17 und der gegenüber dem Lagerbock 6 des Hebelführungsgestänges unbeweglichen Kugellager 7, 8, 9 ist ungefähr gleich, selbstverständlich im Rahmen des kinematisch Bulässigen.
• Zur Durchführung der Schneidbewegung des Werkzeuges 29 ist auf die Hülse 10 das Ritzel 31 (Fig. 2) starr aufgesetzt, das über das Ritzel 32, die Welle 33 und das Ritzel 34 mit dem Elektromotor (auf der Zeichnung nicht dargestellt) in Verbindung steht.
• Die Fig. 5 zeigt eine Darstellung der sich ergebenden Kinematik mit den beweglichen 16 und 17 und den gegenüber dem Lagerbock 6 unbeweglichen 7, 8, 9 Gelenkverbindungen der Antriebsglieder für die Bewegung des Werkzeuges (des Werkzeughalters 18).
• Mit der Maschine wird auf folgende Weise gearbeitet: Nach dem Einrichten wird der Antrieb für die Hobelstahlbewegung eingeschaltet, doh. über das Ritzel 34, die Welle 33 und das Ritzelpaar 31 und 32 wird die Drehbewegung auf die Hülse 10 und weiter über die Klauenkupplungen 19 und 21 auf die Walze 11 mit dem Exzenterzapfen 12, der seinerseits dem Werkzeughalter 18 die entsprechende Bewegung mitteilt, übertragen.
• Bei jeder Drehung der Hülse 10 führt der Werkzeugträger 18 durch die Verstellung des Exzenterzapfens komplizierte Bewegungen aus: Drehbewegungen um die geometrische Achse der Hülse 10 und Schwingungen um die geometrische Achse der Hülse 15 (unter der Bedingung, daß die Gesamtezzentritäten der Einstellelemente nicht gleich Null sind).
• Diese komplizierte Bewegung wird auf den sich nach dem Pfeil A (Fig. 6) bewegenden Stahl 29 übertragen, wobei die Spitze des letzteren dabei eine keilförmige Kurve 35 beschreibt.
• Diese keilförmige Kurve 35 hat keine größere oder kleinere Halbachse, und dadurch unterscheidet sie sich von der Ellipse.
• Auf der geschlossenen Kurve mit den angezeigten Punkten P, deren Indioes den verschiedenen Drehwinkeln der Hülse 10 entßprechen, ist die praktisch gerade Strecke der Bewegungsbahn der Stahlspitze zwischen den Punkten P 300 - P350e deutlich zu sehen.
• Diese Strecke zeigt den Schneidhub des Werkzeuges zur Bearbeitung der Zahnflanken- und Zahnlückenform des Werkstückes.
• Außerdem kann man die erforderliche Bewegungsbahn des Werkzeuges mit vorgegebenem Krümmungshalbmesser durch Veränderung der Längen der Einstellelemente erreichen, was die Möglichkeit bietet, bestirnte gewünscht. Bearbeitungsbedingungen zu verwirklichen.
• Die zur Achse der Hülse 10 normal gelegene Schneidkante des Hobelstahles 29 wird sich in der Ebene der Zahnflanke des Planrades bewegen und wird durch die Wälzbewegung der Wälztrommel 1 der Werkstiickspindel (auf den Zeichnungen nicht gezeigt) die untere Seite des Zahnlückengrundes des zu schneidenden Zahnrades profilieren. Die obere Seite wird mit dem zweiten Hobelstahl (in der Zeichnung nicht gezeigt) profiliert.
• Die Bewegung der Schneidkante beim Rückhub findet außerhalb des Schnittbereiches der zu söhneidenden Zahnlücke statt, so daß in diesem Moment in der gleichen ZahnlUcke der zweite Hobelstahl arbeiten kann.
• Außerdem treten bei der Arbeit der beschriebenen Maschine noch eine Reihe von Vorteilen zutage.
• Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Stahles auf der Länge der Bahn unterschiedlich; insbesondere ist die Bewegungsgeschwindigkeit im Arbeitsbereich des Stahles praktisch gleichmäßig, wogegen die Geschwindigkeit des Leerlaufes auf dem größeren Teil der Bahn (P120o - P 270°) erhöht ist, was eine Möglichkeit zur Erhöhung der Arbeitsproduktivität der Maschine bietet.
• Der Austritt des Stahles (zwischen den Punkten P315o- P270o) ist verhältnismäßig von nicht großem Ausmaße, was die Bearbeitung von Zahnrädern ermöglicht, die an ihrer Vorderseite mit einer Nabe versehen sind.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE

1.Hobelmaschine zum Verzahnen von Geradzahn-Eegelrädern und ähnlichen Werkstücken mit schrittweiser Teilbewegung, bei der der Lagerbock ein Hebelgestange mit einstellbaren beweglichen und bei der Bearbeitung des Werkstückes ihm gegenüber unbeweglichen Gelenkverbindungen der Antriebsglieder für die Hobelstahlbewegung trägt, wobei eines dieser Antriebsglieder in Form einer Walze mit einem in einer exzentrischen Bohrung angeordneten Exzenterzapfen ausgeführt ist und das andere Glied das Werkzeug trägt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t s daß das das Werkzeug tragende Antriebsglied (Werkzeugträger 18) mit zwei einstellbaren, im Betrieb der Maschine beweglichen und gegenüber dem Lagerbock (6) einstellbaren Gelenkverbindungen (16;17) versehen ist, wobei die Schneidspitze des Werkzeuges (29) und beide Gelenkstellen (16 und 17) ein Dreieck bilden.

2. Hobelmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Spitze des Werkzeuges (29) nicht weniger als 40 mm von der durch die im Betrieb der Maschine beweglichen Gelenke (16 und 17) des Hebelgestänges gehenden Linie entfernt liegt.

3. Hobelmaschine nach Anspruch 1, d a d u r ¢ h g e -k e n n z e i o h n e t t daß die Gerade, die die Spitze des Werkzeuges (29) mit der nächstgelegenen Gelenkstelle (16) verbindet, gegenüber der beide Gelenkstellen (16, 17) verbindenden Basisgeraden in einem Winkel von nicht mehr als 1200 geneigt ist.

4. Hobelmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß die Entfernung zwischen den im Betrieb beweglichen (16 und 17) und den im Betrieb unbeweglichen (7, 8, 9) Gelenkstellen durch Einstellelemente (10, 11, 12 und 13, 14, 15) reguliert wird.

5. Hobelmaschine nach Anspruch 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes der Einstellelemente als Walze (11 und 13) mit exzentrisch zu deren Achse gelegenen Erzenterzapfen (12 und 14) ausgebildet ist, die in der exzentrischen Nabenbohrung einer Hülse (10 und 15) untergebracht ist.

6. Hobelmaschine nach Anspruch 1, 4 und 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem das Hobelwerkzeug (29) tragenden Werkzeugträger (18) eine drehbar gelagerte Hülse (15) mit in ihr exzentrisch ausgeführter Bohrung, in der der Zapfen (14) des einen Einstellelementes angeordnet ist, eingebaut ist.

7. Hobelmaschine nach Anspruch 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n e t , daß die Entfernung zwischen den Achsen der beweglichen ( 16 und 17) und der gegenüber dem Lagerbock (6) im Betrieb unbeweglichen Gelenkstellen (7, 9 und 8) untereinander ungefähr gleich sind.