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Vorrichtung zum Bearbeiten der Zahnenden von Stirn-oder Kegelrädern
mit einem hin- und hergehenden Werkzeug Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum spanabhebenden Entgraten und Formen der Zahnenden von Stirn- und Kegelrädern
bei der ein in einem Werksüiickspindelstock aufgenommenes, sich drehendes Werkstück
von mindestens einem, in einem Werkzeugspin delstock eingespannten, sich drehenden
Werkzeug während einer hin- und hergehenden Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück
bearbeitet wird. Es ist eine Maschine zum Bearbeiten der Zahnenden von Zahnrädern,
z.B. zum Anspitzen der Zähne, damit die Zahnräder im Getriebe leichter ineinanderschiebbar
sind, oder zum Entgraten, bekannt, bei der die axiale hin- und hergehende Bewegung
des Werkzeugs mit einer Nockenscheibe angetrieben wird, an die das Getriebeelement,
das die Nockenscheibe mit dem hin-und hergehenden Werkzeugträger, z.B. Spindellager
verbindet, formschlüssig anliegt. Die Nockenscheibe steuert also den Vorschub und
den Rückhub. Diese Bauart bedingt ein kompliziertes Getriebe um die Ilublänge und
den Rhythmus der Hin- und Herbewegung wählen zu können. Auch ist ein aufwendiges
Getriebe erforderlich, um den Werkzeugträger, also z.B. das Werkseugspindellager
zum Zwecke des Werkzeug uii d/oder Werkstückwechsels zusätzlich zur lIin- und Herbewegung
zurückzuziehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnkaiitenfräsmaschine
zu erstellen, die für die axiale hin- und hergehende Bewegung des Werkzeugs und
für das zusätzliche axiale Zurückziehen ein einfaches und billiges Getriebe aufweist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die axiale hin- und hergehende Bewegung des Werkzeugs von einer nachgiebigen Kraft,
z.B. mindestens einer Feder antreibbar ist und von einem das Werkzeug vom Werkstück
abhebenden rotierenden Steuernocken gesteuert wird. Um den Verlauf der axialen hin--und
hergehenden Bewegung den gewünschten Erfordernissen anpassen zu können, wird die
Erfindung dahingehend ausgestaltet, daß der Steuernocken eine Steuerscheibe ist,
der auswechselbar auf einer Welle angeordnet ist, um deren Achse der die Werkzeugspindel
tragende Werkzeugspindelstock schwenkbar und feststellbar ist.
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Um ferner die Länge des Hubes der axialen hin- und hergehenden Bewegung
wählen zu können, wird die Erfindung derart weitergebildet, daß zwischen dem Werkzeug
oder seinem Träger, z.B. dem Spindellager und dem Steuernocken ein veränderliches
Getriebe zur Veränderung der Übersetzung vom Hub des~Steuernockens zum Hub des Werkzeugs
vorgesehen ist. Dabei wird vorteilhafterweise so vorgegangen, daß am Steuernocken
eine auf einem verschiebbaren oder schwenkbaren Lager, z.B. Hebel, gelagerter erster
Wälzkörper, z.B. erste Rolle, aufliegt, daß der Träger der Werkzeugspindel, z.B.
das Spindellager, mit mindestens einem zweiten Wälzkörper, z.B. zweite Rolle, an
dem verschiebbaren oder schwenkbaren Lager anliegt und daß eine Vorrichtung, z.B.
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Schraubspindel und Schieber, vorgesehen ist, mit deren Hilfe der zweite
Wälzkörper quer zu der durch die Achsen des Steuernocken und des ersten Wälzkörpers
gelegten Ebene verschiebbar ist.
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Das zusätzliche Zurückziehen des Werkzeugs ist bei einer Vorrichtung
nach der Erfindung wesentlich einfacher durchzuführen als bei den bekannten Maschinen.
Die Erfindung wird daher günstig
so ausgestaltet, daß Mittel für
eine nachgiebige Kraft, z.
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B. eine hydraulische Antriebs vorrichtung vorgesehen sind, die das
Werkzeug zusätzlich zur von dem Steuernocken gesteuerten hin-und hergehenden Bewegung
axial antreiben können. Bei der Durchführung dieses Gedankens geht man zweckmäßig
so vor, daß erfindungsgemäß der Träger des Werkzeugs, z.B. das Spindellager oder
ein damit verbundenes Teil mit einer nachgiebigen Kraft z.B. mit mindestens einer
mechanischen Feder gegen den Steuernocken gedrückt wird und daß das Widerlager der
nachgiebigen Kraft, z.B.
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der Feder oder Federn, mittels einer mechanischen, hydraulischen,
pneumatischen oder elektrischen Rückzugvorrichtung von dem Steuernocken abhebbar
ist. Die Erfindung wird zweckmäßig so weitergebildet, daß die Werkzeugspindel von
einem gesonderten Motor antreibbar ist, wobei es günstig ist, wenn erfindungsgemäß
der Antrieb des gesonderten Motors auf die Werkzeugspindel über ein veränderliches
Getriebe erfolgt. Sehr vorteilhaft ist auch solch eine Ausgestaltung, daß die Werkzeugspindel
von dem gesonderten Motor aus über einen Riementrieb angetrieben wird und daß der
gesonderte Motor auf einer mit Hilfe einer Verschraubeinrichtung veränderlichen
Unterlage montiert ist. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der
nachstehenden Beschreibung hervor.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der
Figuren 1 bis 6 beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Maschine nach der Erfindung von oben.
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Fig. 2 zeigt die Maschine nach Fig. 1 von der Seite.
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Fig. 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Werkzeugspindel stock
der Maschine.
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Fig. 4 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Linie IV-IV L in
Fig. 3. g
Fig. 5 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Linie
V-V in Fig. 3.
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Fig. 6 zeigt eine Ansicht des und einen Teilschnitt durch den Werkzeugspindelstock.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen die Gesamtanordnung einer Maschine nach
der Erfindung. Auf einem Maschinengestell 10 ist ein Werkstückspindelstock 11 in
Längs führungen 12 geführt und mit Hilfe von T-Nuten 13 und nicht gezeichneten entsprechenden
Befestigungsschrauben feststellbar angeordnet. Der Werkstückspindelstock enthält
eine Werkstückspindel, an deren Spindelnase 14 ein Futter od.dgl. zur Aufnahme eines
Werkstücks befestigt werden kann.
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Im Werkstückspindelstock ist ferner ein bekanntes Getriebe vorgesehen,
um die Werkstückspindel mit dem verzahnten Werkstück, das selbst nicht gezeichnet
ist, von Zahn zu Zahn weiterzuteilen, tun so jeden Zahn an seinem Ende zu bearbeiten,
z.B. anzuspitzen oder zu entgraten. Das Getriebe des Werkstückspindelstockes wird
über eine Antriebswelle 15 von einem Umschlingungsgetriebe 16 angetrieben. Am Maschinengestell,
zweckmäßig an einer Stirnseite 17, ist ein Träger 18 eines Werkzeugspindelstockes
19 in Führungen längsverschiebbar geführt und mittels in T-Nuten 20 eingreifenden
nicht gezeichneten Schrauben zu befestigen. Der WerL-zeugspindelstock ist in dem
Träger mittels eines Schaftes 21 höhenverstellbar geführt, und um die vertikale
Achse des Schaftes schwenkbar und feststellbar angeordnet. Der Werkzeugspüjdel stock
29 enthält eine in einem Spindellager 53 geführte Werkzeugspindel 22, an derem dem
Wcrkstückspindelstock zugekehrten Ende mit Hilfe eines Futters 23 od.dgl. ein Fräswerkzeug
24 eingespannt werden kann. Die Werkzeugspindel wird von einem Elektromotor 25 aus
über einen bekannten Riementrieb, dessen
Gehäuse 26 in Fig. 2 gezeichnet
ist, in Drehung versetzt. Während sich das Werkzeug dreht, führt es eine hin- und
hergehende Axialbewegung längs seiner Achse aus, um so in einem sogenannten Stoßfräsverfahren
die Zahnenden des Werkstücks zu bearbeiten. Zum Antrieb dieser stoßenden hin- und
hergehenden Bewegung ist in dem Werkzeugspindelstock eine Steuerscheibe 27 vorgesehen,
gegen die mit Federn 51, 52 über nachher beschriebene Elemente das Spindellager
53 gedrückt wird. Die Steuerscheibe wird über eine Welle 50, gegebenenfalls über
ein nicht gezeichnetes Getriebe und über eine Riemenscheibe 30 und über ein Umschlingungsgetriebe
31 angetrieben. Beide Umschlingungsgetriebe werden von einem zentralen Motor 32,
gegebenenfalls über ein Zahnradgetriebe 33, von dem nur das Gehäuse gezeichnet ist,
und über eine zentrale Welle 34, die mit einer strichpunktierten Linie dargestellt
ist, angetrieben. Der zentrale Motor, ist im Ausführungsbeispie3 ein Hydraulikmotor,
der von einer Pumpenanlage aus über eine Leitung 35a gespeist wird. Die Pumpenanlage
besteht wie bekannt aus einem Vorratsbehälter, einem Überdruckventil, gegebenenfalls
einem Druckregelventil und/oder Drosselventil, Leitungen, einem Filter und einer
Pumpe 35. Auf der zentralen Welle 34 sind die Antrieb glieder der Umschlingungsgetriebe
befestigt. Die beiden Umschlingungsgetriebe 16 und 31 werden zweckmäßig mit bekannten
Zahnriemen 38 betrieben, die so lang sind und mit einer Spannrolle so gespannt werden,
daß der Werkstückspindelstock und der Werkzeugspindelstock auf dem Maschinengestell
verstellt werden können. Zum Zwecke des Spannens werden die Spannrollen mit einer
Feder 44, die mit einem bekannten Stondalllpfer kombiniert sein kann, gegen die
Zahnriemen gedrückt. Statt Riementriebe können auch entsprechend aufgebaute Kettentriebe
verwendet werden.
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Fig. 3 zeigt den Werkstückspindelstock im Einzelnen. Der Elektromotor
25 treibt über ein aus zwei Stufenriemenscheiben 5all, 55 und einem Keilriemen 56
bestehendes Wechselgetriebe eine Antriebsbuchse 57 an, die im Gehäuse des Werkzeugspindelstockes
gelagert ist. Die Antriebsbuchse 57 ist mit einer Keil-Innenverzahnung 58 versehen.
Der Elektromotor ist auf einer Grundplatte 59 befestigt die auf einer Seite des
Elektromotors mit einem Federblech 60 (Fig.6) kippbar gelagert ist. Auf der anderen
Seite der Grundplatte ist eine Stellschraube 61 vorgesehen, mit der sich die Grundplatte
auf dem Gehäuse des Werkzeugspindelstocks abstützt.
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Durch Anziehen der Stellschraube kann die Neigungfder Grundplatte
verändert und so der Keilriemen 56 gespannt werden. In dem Gehäuse des Werkzeugspindelstocks
ist mittels einer Schwalbenschwanzführung 62 (Fig.6) das Spindellager 53 längsverschiebbar
geführt. Zusätzlich zu der Schwalbenschwanzführung wird das Spindellager von zwei
seitlichen Stützrollen 63, 64 abgestützt, die mit einer Exzentrizität 65 im Gehäuse
gelagert sind. Das Spiel zwischen dem Spindellager und den Stützrollen bzw. die
Anpreßkraft der Stützrollen kann durch Drehen der exzentrischen Lagerung eingestellt
werden. In dem Spindellager ist die Werkzeugspindel 22 in einer bekannten Weise
gelagert. An der dem Werkstück abgewendeten Seite läuft die Werkzeugspindel in eine
Keilwelle 66 aus, die in die Keil-Innenverzahnung 56 der Antriebsbuchse eingreift.
So kann die Werkzeugspindel erfindung gemäß von dem Elektromotor 25 in Drehung versetzt
und dabei in der Schwalbenschwanzführung parallel zur Werkzeugachse hin- und herverschoben
werden.
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Beiderseits des Spindeilagers sind Ausleger 67, 68 befestigt, an denen
die bereits genannten Federn 51, 52 liegen. Die Federn
stützen sich
andererseits an Widerlagern 69, 70 ab, die auf Ankerbolzen 71, 72 angeordnet sind.
Die Ankerbolzen durchdringen die Federn und die Ausleger und sind auf der den Federn
abgewendeten Seite der Ausleger mit Scheiben 73 versehen, so daß bei einem Zurückziehen
der Ankerbolzen das Spindellager über die Ausleger mitgenommen wird. An dem freien
Ende sind auf den Ankerbolzen Kolben 74, 75 befestigt oder bilden mit ihnen ein
Stück.
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Diese Kolben sind in Zylindern 76, 77 dicht geführt. Die Kolben bilden
mit den Zylindern je zwei Kammern 78, 79, die nur beim Zylinder 76 bezeichnet sind.
Die Kannnern können über Stutzen 80 bis 83 mit Druckmittel, z.B. Öl1 beschickt werden.
Werden die Kammern 79 mit Drucköl gefüllt, dann werden die Ankerbolzen im Sinne
der Fig. 4 nach links verschoben und das Spindellager erfindungsgemäß in der beschriebenen
Weise zurückgezogen. Sind dagegen die Kammern 78 gefüllt, dann können sich die Federn
an den Widerlagern abstützen und so das Spindellager mittels den unten beschriebenen
Elementen gegen die Steuerscheibe 27 drücken. An den Wegenden der Widerlager 69,
70 sind elektrische Schalter 84, 85 angeordnet, die erfindungsgemäß zur Steuerung
des autoniatisehen Arbeitsablaufes beitragen.
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An der Unterseite des Spindellagers 53 ist eine Mutter 86 befestigt
oder bildet mit ihr ein Stück. In die Mutter greift eine Schraubspindel 87 ein,
die sich über ein Axiallager 88 auf einem Stuerschlitten 89, der in Fig. 5 näher
gezeigt ist, abstützen kann. Die Schraubspindel ist axial dur#ibohrt und mit einem
Inrenkeilprofil versehen, in das eine Profihvclle 90 eingreift. Die Profilwelle
ragt aus dem Gehäuse des Werkstückspindelstocks heraus; es ist auf ihr eine Skalenscheibe
91 befestigt. Mit Hilfe eines auf einen Vierkant 92 gesteckteii Schlüssels kann
das
Spindellager erfindangsgemäß relativ zur Steuerscheibe eingestellt
werden. In dem Gehäuse des Werkzeugspindelstocks ist mittels eines Bolzens 93 ein
Hebel 94 schwenkbar gelagert, der einen ersten Wälzkörper, zweckmäßig eine um eine
Achse 96 drehbare erste Rolle 97 trägt. Die Achsen des Zapfens und die der ersten
Rolle liegen parallel mit der Rotationsachse der Steuerscheibe Im Betrieb liegt
die erste Rolle an der Steuerscheibe an. Auf der der Steuerscheibe abgekehrten Seite
ist auf dem Hebel eine Platte 98 befestigt, die aus verhältnismäßig hartem Material
besteht. Im Betrieb liest auf dieser Platte ein zweiter Wäizkörp#r zweckmäßig eine
zweite Rolle 99 auf, die mittels eines Bolzens 100 in einem Schieber 101 drehbar
gelagert ist. Die Achse der zweiten Rolle liegt parallel zu den oben genannten Achsen.
Der Schieber ist in dem Steuerschlitten verschiebbar gelagert und zwar etwa in einer
Richtung rechtwinkelig zu der durch die Achsen der Steuerscheibe und der ersten
Rolle gelegten Ebene. In der Verschieberichtung ist der Schieber mit einem Gewinde
versehen, in das eine Schraubspindel 102 eingreift. Die Schraubspindel ist drehbar
aber nicht längsverschiebbar in einem Lagerbock 103 gelagert der mit Schrauben 104
am Steuerschlitten befestigt ist.
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Der Lagerbock bzw. die Schraubspindel ragt aus dem Gehäuse des Werkzeugspindelstockes
heraus; das Gehäuse ist entsprechend augespart. Die Schraubspindel ist außen mit
einem Vierkant 105 versehen, auf den ein Schlüssel o. dgl. aufgesteckt werden kann
um so den Schieber zu verstellen. Durch Verändern der relativen Lage der zweiten
Rolle zur ersten Rolle kann ariindungsgcmirin der wirksame Hebelarm des Hebels 91s
und damit der von der Steucrscheibe auf den Steuersclllitten ausgeübte Hub gewählt
werden.
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Die Steuerscheibe 27 ist auf der Welle 50 auswechselbar1 z.B.
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mit nicht gezeichneten Schrauben, befestigt. Am Hebel 94 ist ein aus
dem Gehäuse des Werkzeugspindelstocks herausragender Ausleger 106 befestigt, der
auf einen elektrischen Schalter 107 einwirken kann. Der elektrische Schalter kann
so z.B. bei dem Tiefststand des Hebels 94 und damit bei der größten Annäherung des
Werkzeugs an das Werkstück beeinflußt werden. Der elektrische Schalter trägt somit
zur Steuerung des automatischen Arbeitsablaufes bei.
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Das Spindellager, das also die sich drehende Werkzeugspindel enthält
und damit auch das rotierende Werkzeug trägt, wird während des Bearbeitens des Werkstücks
von den Federn 69, 70 über die Mutter 86, die Schraubspindel 87, das Axiallager
88, den Steuerschlitten 89, den Schieber 101, die zweite Rolle 99, den Hebel 94
und die erste Rolle 97 gegen die sich drehende Steuerscheibe 27 gedrückt. Das Spindellager
folgt so dem von der Steuerscheibe hervorgerufenen Verlauf des Hubes. Die absolute
Größe des -Hubes kann wie beschrieben anhand der Schraubspindel 102 eingestellt
werden. Die relative Lage des Spindellagers und damit des Werkzeugs zur Steuerscheibe
und damit relativ zum Maschinengestell oder, was gleichbedeutend ist, zum Werkstück,
kann eingestellt werden mittels der Profilwelle 90 bzw. Schraubspindel 87. Ist das
Werkstück nach Fertigstellung auszuwechseln, dann wird das Spindellager dadurch
zurückgezogen, daß die Kammern 79 in den Zylindern 76, 77 mit Druckmittel beschickt
werden. Gleichzeitig werden die Kamrnern 76 drucklos gemacht. Dadurch wandern die
Solben 74, 75 im Sinne der Fig. 4 nach links und ziehen das Spindellager über die
Ankerbolzen und die Ausleger mit sich. Bei dieser Bewegung gleitet die Schraubspindel
87 auf der Profilwelle 90 und das Axiallager hebt sich von dem Steuerschlitten ab.