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Einrichtung zur Herstellung von Zahnrädern mit hyperboloidische;
Zahnprofil Diese Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung von Zahnrädern
mit hyperboloidwschem Zahnprofil. De Ausdruck "hyperboloidisch" wird im folgenden
im weitesten Sinne des Wortes benutzt, er umfasst also beispielsweise auch den Grenzfall
des Kegels.
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Der Erfindung liegt das Bestreuten zugrunde, eine verbesserte, mit
hoher Geschwindigkeit antreibfähige, mit shr hoher Genauigkeit arbeitende Einrichtung
zur erstellung von Zahnrädern der genannten Art zu schaffen; eine solche Einrichtung
soll auch in der Lage sein, das Weiterschalten kontinuierlich durchzuführen, und
zwar praktisch in ähnlicher Weise, wie sie in den DT-OSen 1 958 948, 1966 015 und
2 107 320 beschrieben sind.
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Die erfindungsgemsse Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
sie @olgende Bestandteile aufweist: - mindestens eine Schneidvorrichtung mit profilerzeugenden
Schneidkanten, die sich um eine gemeinsame Schneidachse bewegen, - eine Stütze für
ein um eine Werkstückachse drehbewegliches Werkstück, - wobei Schneidvorrichtung
und Stütze um eine nicht parallel zur Werkstückachse verlaufende Vorschubachse verchwenkbar
sind und Grundbeträge der gleichzeitigen Bewegung um Werkstückachse bzw. Schneid
achse in Abwesenheit der Schwenkbewegung aufweisen, und zwar nach Jtlassgabe des
Verhältnisses der Anzahl SchneidRanten zur Anzahl der Zahnradzähne, um eine kontinuierliche
Weiterschaltung des Werkstücks z:* bewirker, wenn die Schneidkanten dicht an den
Profilen aufeinanderfolgende Schnitte durchführen, und wobei Schneidvorrichtung
und Stütze so angeordnet sind, dass ihr Grundbetrag nach deni Eintreten der Schwenkbewegung
vergrössert oder verkleinert wird,und zwar um einen vom Winkelmass der Schwenkbewegung
abhängenden Differenzbetrag, sodass die aufeinanderfolgenden Schnitte dicht an jedem
Zahnprofil dem gewünschten Umriss desselben folgen, Zur Erzeugung der Profile in
einem Kegelrad verlaufen die Schneidkanten vorzugsweise längs gerader Linien, die
praktisch in ein und derselben Ebene liegen und die Vorschubachse liegt in derselben
Ebene und schneidet die Werkstückachse.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform, die zur Erzeugung
von Profilen in einem Zahnrad mit einer nichtkonischen, hyperboloidischen Neigungsfläche
dient, verlaufen die Schneidkanten längs gerader Linien, die praktisch in ein und
derselben Ebene liegen, die Vorschubachse und die Werkstückachse liegen aber nicht
in der genannten Ebene und schneiden einander nicht.
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Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung rein
beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines schräg@verzahnten
Kegelrads, Fig. 2 in kleinerem Masstabe und ausschnittweise eine schaubildliche
Darstellung einer Ausführungsform der beschriebenen Einrich@ung, Fig. 3 ausschnittweise
und teilweise aufgeschnitten eine Teilansicht der Einrichtung d@r Fig. 2 und Fig.
4 ausschnittweise und teilweise aufgeschnitten eine Ansicht ciner weiteren Ausfübr@@sform
@@r Einrichtung mit einer einzigen Scheeidverrich@@ng.
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Die in der Fig. 2 dargestellt@ Einrichtung disnt als allgemein zur
Frzeugung von Zahnrädern 12, die Zahnflanken 10 haben; das Zahnrad 12 ist ein Kegelrad
bekannter Art, dessen Achse die des nicht dargestellten Eingriffsrads schaeidet.
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An Spindeln 24, 26 sind drehbewegliche Schneidverrichtungen 20 bzw.
22 befestigt. @@ @e Geste@l 28 abgestützt sind, sodass sie um zueinarder @aral@@te
Schneidachsen 30 bzw. 32 gedreht werden können. Die Schneidverrichtungen 20, 22
sind von derselben Art, wie si.e in den oben genannten Pat'etanmeldungen beschrieben
ist; jede Schneidvorrichtung weist eine Reihe von Werkzeugen 34 an ihrem Umfang
auf, wovon eines in Fig.
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2 in starker Vergrösserung dargestellt worden ist; jedes Werkzeug
34 @at radiale, geradlinige, profilerzeugende Schneidkanten 36, die praktisch in
ein und derselben Ebene liegen, die senkrecht zur Schneidachse verläuft. Durch den
Ausdruck "praktisch" soll hier zum Ausdruck gebracht werden, dass hierunter auch
ein kleiner Kegelwinkel zum Balligdrehen fällt wie es in der oben erwähnten amerikanischen
Patentanmeldung No. 844, 925 beschrieben worden ist. Die Spindeln 24, 26 rerden
mittels Schneckenrädern 40, 42,44,46 in durch Pfeile gekennzeichnete Richtungen
gedreht; die
Schneckenräder sind auf der Welle 48 befestigt. Die
Welle 48 ist im Gestell 28 abgestützt und an der Stelle zum Zwecke des teleskopartigen
Ausfahrens verkeilt; sie wird mittels eines Riemens 50 und eines Motors angetrieben.
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Am Maschinengestell 28 ist schwenkbeweglich ein Schlitten 60 mittels
Wellen 62, 63 befestigt; letztere definieren die Vorschubachse 64, die sich im Abstand
oberhalb der Achsen 30, 32 befindet und in der Ebene der Schneidkanten 36 liegt.
Der Rohling 68 für das herzustellende Zahnrad wird von einer Stützspindel 66 getragen
und mittels Kegelrädern 70, 72 und einer Welle 74 um die Aciise 69 gedreht, welche
die Achse 64 und einen Winkel von 900 schneidet; die Welle 7 ist im Schlitten 60
gelagert und wird ihrerseits mittels eine Getriebes in Drehbewegung versetzt; letz
teres besteht aus Uebertragungsrädern 75, 76, die auf Wellen 74 bzw. 63 befestigt
sind; einem vom Zahnrad 78 angetriebenen Differentialrad 77, einem am Maschinengestell
befestigten Zahnrad 80 und einem auf der Welle 48 befestigten Zahnrad 82. Das Differentialrad
77 besteht us einem inneren Zahnrad 83, das mittels einer Welle 84 mit dem Zahnrad
78 verbunden ist, und einem mit der WeJle 63 verbundenen Umlaufsrad 85; das innere
Zahnrad 86 ist mit dem Maschinengestell 28 mittels des Gehäuses des Differentialrades
77 befestigt, wogegen das Umlaufsrad 88 mit dem Schlitten 60 mittels der Buchse
87 befestigt ist,,die die Welle 63 umgibt; die Planetenräder 89., 90, die zwischen
den beiden inneren Paaren und dem Umlaufsrad kämmen, sind drehbeweglich auf einer
gemeinsamen freien Welle 91 befestigt.
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Wenn der Schlitten in eine solche Stellung gebracht wird, dass die
Werkstückachse 69 senkrecht zur Ebene der Schneidachsen 30, 32 verläuft, dann muss
jede Schneidachse unter einem inkel von 900 einen senkrecht stehenden Bisektor eines
Elements des erzeugMenden Gruncikegels des Zahnrads 12 schneiden, der durch die
Achse 69 hindurchgeht.
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Am Maschinengestell 28 ist an der Stelle 93 ein Heber 92 schwenkbeweglich
befestigt; ds eine Ende 94 des Eebels ist mit der Buchse 95 an der Welle 48 verstiftet,
wogegen das andere Ende 96 eine Walze 98 aufweist; letztere ist mittels qes wie
eine Feder wirkenden Kraftzylinders 99 an die NeeLe 100 an der Welle 62 angedrückt.
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Am Maschinengestell 28 ist ferner ein Kraftzylinder 104 befestigt,
dessen Kolbenstange 106 mit de: Schlitten 60 erbunden ist, um letzteren um die Achse
64 zu verschwenken.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der Betriebsweise wird angenommen,
dass der Schlitten 60 an seinem ei-.t verharrt; dann bewirkt die Drehbewegung der
Welle 48 eine Drehung der Schneidvorrichtungen und der Stütze 66, und zwar mit Grundbeträgen
der Weiterschaltung, deren Verhältnis gleich dem Verhältnis der Anzahl Werkzeuge
34 je Schneidvorrichtungen 20, 22 zur Anzahl der Zähne des Zahnrads 10 ist; das
ist erforderlich, um die kontinuierliche Weiterschaltung mit aufeinanderfolgenden
Werkzeugen durchzuführen, die auf diese Weise in aufeinanderfolgende Zahnlücken
so eingreifen, wie es in der oben erwähnten amerikanischen Patentanmeldung geschrieben
worden ist. Im einzelnen wird die Drehtewegung des Zahnrads 78 über das Differential
77 auf die Welle 63 übertragen, da die Abwesenheit einer freien Bewegung des Schlittens
60 die Dreh- und Planetenstellung des Zahnrads 88 festlegt; auf diese Weise wird
bewirkt, dass eine Drehbewegung des Zahnrads 83 eine Drehbewegung des Zahnrads 85
bewirkt.
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Die Kolbenstange 106 des Kraftzylinders 104 wird so weit zurückgezogen,
dass das Werkstück 68 auf selne Stütze 66 gebracht werden kann; das Werkstück 68
wird in eine solche Stellung gebracht, dass der Scheitel des Grundkegels des Zahnrads,
das nit dieser Einrichtung hergestellt werden soll, auf der Achse 65 liegt.
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Die Kolbenstange 106 des Kraftzylinders 104 wird dann ausgefahren,
wobei der Schlitten 60 in Richtung auf die Schneidvorrichtungen verschwenkt wird,
um das Werkstück 68 in die Arbeitsbabnen der Werkzeuge 34 zu bringen. Das Verschwenken
des Schlittesn 60 ändert nicht die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks 68, da die
Drehbewegung der Hülse 87 und sonlit auch das Zahnrad 88 auf dem Schlitten 60 eine
Planetenbewegung der Zahnräder 89, 90 hervorruft; auf diese Weise erfolgt eine Drehbewegung
des Zahnrads 85.
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der Welle 63 und des Zahnrads 76, die gerade ausreicht, um jede Drehbewegung
des Zahnrads 75 um seine eigene Achse zu verhindern.
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Wenn der Schlitten 60 verschwenkt wird, dann drehen sich die Welle
62 und die Nocke 100 in entsprcchcnder Weise und bewirken, dass der nebel 92 ver-schwerikt
wird; auf diese Weise wird der Abschnitt der Welle 48, die die Schneckenräder 44,
46 trägt, verschoben, und zwar mit Geschwindigkeiten, die der Winkelgeschwindigkeit
der Bewegung des Schlittens 60 proportional sind.
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Die seitliche Verschicbung der Schnecken 44, 45 überlagert der Grunddrebung
der Schneidvorrichtung differentielle Drehungen, und zwar mit einer Geschwindigkeit,
die der Winkelgeschwindigkeit des vorgeschobenen Werkstücks proportional sind; auf
diese Weise wird eine nach und nach vertiefte Schnitttiefe in jeder Zahnlücke hervorgerufen,
die tangential zu dem gewünschten abgewinkelten Zahnprofil verläuft. Die den differentiellen
Bewegungen der Schneidvorrichtung zugeordnete Proportionalitätskonstante wird natürlich
durch die Stellung des Hebelarms 93 gesteuert, ferner durch die Form der Nocke 100,
die eine lineare Neigung zum Zwecke der Abwicklung aufweisen muss, und durch den
gemeinsamen Durchmesser der Länge der Schneckenräder 40, 42. Die Proportionalitätskonstante
bestimmt ihrerseits auf lineare Weise den erzeugenden Grundkegelwinkel des herzustellenden
Zahnrads 10.
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Hier können dieselben Formeln angewendet werden,.wie sie in den oben
erwähnten Anmeldeschriften beschrieben sind und den
Abstand der
Werkzeuge in der Schreidvorrichtung und die Ausrichtung der vorangehenden Werkzeugflächen
betreffen; die einzige Ausnahme besteht darin, dass der Winkel der Schrägverzahnung
des Zahnrads 12 willkürlich gewählt werden sollte, und zwar am erzeugenden Kegel
auf halbem Wege über der Breite der Fläche des Zahnrads; die kreisförmige Steigung
des Zahnrads 12 ist der im Bogenmass ausgedrückte Abstand zwischen benachbarten
Zähnen auf dem Grundkegel und zwar auf halbem Wege über der Breite der Fläche; der
Abstand für die Zentrumsdistanz der Schneidachse und der Werkstückachse wird längs
des oben definierten senkrechtstehenden Bisektors eines Kegelelementes gewählt;
der Grundkreisradius des Zahnrads 12 ist der Radius des erzeugenden Kegels und zwar
auf halbem Wege über der Breite der Fläche.
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Bei Einrichtungen zur H@@stellung von Zahnrädern mit nichtkegelichen,
hyperboloidischen Stel@ung@@@ächen (ein Paar dieser Zahnräder hat einander nichtschneidende,
nichtparallele Achsen) ist es notwending, dass die Vorsc@ub-und Werkstückachsen
beide ausserhalb der Ebcne der profi erzeugenden Schneidkanten @iege und dass die
Vorschubachsen ni@h@ @ie @@r@s @@@ke @se schneidet, Unter diesen Bedingungen kann
die in den Fig.2 und 3 dargestellte Ausführungsform auch bei einer Maschine benutzt
werden, die nur eine einzige Schneidverrichtung 20' hat (Fig. 4). Die Werkstückachse
69' liegt zwischen der Vorschubachse 64' and der Ebene der Schneidkanten36'. In
der einfachsten Form können auch zwei voneinander getrennte Maschinen dieser Bauart
penutzt werden, um die entgegengesetzten Profile eines solchen Zahnrads herzustellen.