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Verzahnungsmaschine für Kegelräder Die Erfindung bezieht sich auf
eine Verzahnungsmaschine für Kegelräder mit kreisbogenförmigem Längsverlauf der
Zähne und mit großem Deilkegelwinkel sowie mit nach dem Längsverlauf der Zahnflanke
veränderlichem Eingriff swinkel, mit einem, auf dem Nasihinenbett angeordneten,
eine rotierende Schleifscheibe tragenden und um eine durch den Krümmungsmittelpunkt
der Zahnlängslinie des zu bearbeitenden Zahnes gehende Achse hin- und herschwenkbaren
Werkzeugkopf,mit einer das zu bearbeitende Werkstück in der fixierten Stellung aufnehmenden
Stützeinrichtung mit einer gleichzeitig mit der Bewegung des Werkzeuges eine entsprechende
Pendelbewegung des Werkzeuges in Bezug zum Werkstück um eine durch die Tangente
zum Berührungspunkt zwischen dem Werkzeug und der Zahnflanke des Werkstückes gehenden
Achse ermöglichenden, als Steuerkurve gestalteten'und mit einer Führungsrolle elastisch
zusammenwirkenden Steuereinrichtung.
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Es ist eine Maschine zum Schleifen von Zahnflanken mit gekrummtem
Längsverlauf bekannt, bei der sich das Zahnprofil mit dem iiängsverlauf.der Zahnflanke
ändert, wobei die Bearbeitung im wesentlichen durch das Vorhandensein einer relativen
Verschiebung des Werkzeuges in Bezug zum Werkstück in zwei Richtungen während des
Bearbeitungsvorgange 5 gekennzeichnet ist und zwar in Richtung entlang des 1angsverlaufs
der Zahnflanke und gleichzeitig rund um eine Achse, die in einem bestimmten Punkt
die Berührungslinie zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück kreuzt. Bei dieser bekannten
Vorrichtung erfolgt die Bearbeitung von kreisbogenverzahnten Kegelrädern bei einer
kombinierten Schaukelbewegung einer Scheibe -um zwei Achsen, wobei die gleichzeitige
Bewegung der Scheibe -um die beiden Achsen als Folge einer gleichzeitigen Bewegung
von Stützelementen und einer Stütze durch das Werkzeugtragende Mittel erfolgt.
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Eine derartige bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß bei
der Durchführung einer derartig-komplizierten kombinierten Bewegung des Werkzeuges
eine äußerst komplizierte kinematische Verbindung zwischen der Stütze und der zylindrischen
Steuerkurve erforderlich ist, die die Schaukelbewegung des Werkzeuges entlang dem
Längsverlauf der Zahnflanke und zwischen der Stütze und einem Nocken sowie die zur
Erzielung des erforderlichen Zahntrofils nötige Schaukelbewegung bewirkt, wobei
für die Durchführung dieser kinematischen Kette eine große Anzahl von Wellen Zahnrädern,
Hebels und Nocken benötigt wird, die alle eine gro-Be Herstellungsgenauigkeit und
ein exaktes Zusammenwirken während der arbeit erfordern. Es ist hierbei nachteilig,
daß
bereits eine beliebig kleine Abweichung von der Herstellungsgenauigkeit
eines beliebigen Teilstückes dieser kinematischen Kette durch Summierung einen großen
Fehler ergibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzahnungsmaschine
mit einer solchen kinematischen Verbindung des Werkzeugkopfes mit dem Werkstücktisch
zu schaffen, die bei einer äußerst unkomplizierten baulichen Gestaltung und technologischen
einfachen Anordnung eine hohe Genauigkeit der Geometri-e der zu bearbeitenden Zähne
gewährleistet.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Stützeinrichtung in in Bezug
zum Werkzeugkopf eine Pendelbewegung ermöglichenden Lagerwellen lagert, deren feststehende
Achsen mit der durch den im mittleren Querschnitt des zu bearbeitenden Werkstückes
gelegenen Kreuzungspunkt der Zahnflanke und der Zahnlbe gehendeivGangente sowie
mit der durch den Beruhrungsptunkt zwischen dem Werkzeug und dem Zahn des Werkstückes
gehenden Tangente fluchtet, und die Stützeinrichtung eine Steuerkurve der Steuereinrichtung
trägt, und am Werkzeugkopf eine mit dieser elastisch zusammenwirkende Führungsrolle
angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, daß die erforderliche
Genauigkeit der Geometrie der Zähne des zu bearbeitenden Werkstückes anmeldungsgemäß
mit bei weitem kleineren Aufwand als bei bisher bekannten Vorrichtungen erzielbar
ist.
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In der Zeichnung~sind mehrere Ausfbhrungsbeispiele des Gegenstandes
der
Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 die Verzahnungsmaschine in perspektivischer
Ansicht; Fig. 2 das kinematische Schema der Verzahnungsmaschine gemäß Fig. 1; Fig.
3 ein anderes geeignetes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Halten des zu bearbeitenden
Zahnrades der Verzahnungsmaschine gemäß Fig. 1, in pertpektivischer Ansicht, Fig.
4 eine schematische Darstellung der Lage des schneidenden Bereiches der Schleifscheibe
und der zu bearbeitenden Zahnflanke in vergrößertem Maßstab im Querschnitt.
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Die in Fig. 1 -und 2 dargestellte Verzahnungsmaschine zur Bearbeitung
der Zahnflanken von Kegel rädern mit kreisförmigem Längsverlauf der Zähne mit großem
Teilkegelwinkel sowie mit nach dem Längsverlauf der Zahnflanke veränderlichem Eingriffswinkel
enthält ein eine Stützeinrichtung 2 mit einer Vorrichtung zum Halten des zu verzahnenden
Werkstückes 3 in der fixierten Lage tragendes Maschinenbett. Die Stützeinrichtung
2 ist mittels Lagerwellen 5 in Lagern 4 derart gelagert, daß sie um eine, durch
die Lagerwellen 5 gehende und verschiebbare horizontale Achse eine Pendelbewegung
ausführen kann. Auf dem Maschinenbett 1 ist auch eine Vorrichtung zur Aufnahme des
Werkstückes 3 vorgesehen, die eine im Werkzeugkopf 8 angeordnete, und durch eine
gesonderte Antriebseinrichtung 9 in Drehung versetzbare Werkzeugspindel 7 aufweist.
Der Werkzeugkopf 8 ist in geneigter
Stellung auf Buhrungen 10 eines
Que;rträgers 11 derart angeordnet, daß er auf den Buhrungen mit Hilfe eines Handrades
12 verschoben werden kann. Der Querträger 11 kann mittels eines Zylinders 13 eine
hin- und hergehende Schwenkbewegung um eine an einem Support 15 befestigte vertikale
Achswelle 14 durchführen. Der Support 15 kann mittels eines Handrades 16 in lotrechter
Richtung in auf einem Support 18 angeordneten Führungen verschoben werden, wobei
der Support 18 mittels eines Handrades 19 in am Support 21 angeordneten Puhrungen
20 verschoben werden kann. Der Support 21 kann mittels eines Handrades 22 in am
Maschinenbett 1 angeordneten Führungen 23 verschoben werden.
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Die Verzahnungsmaschine weist zur Ermöglichung einer gleichzeitigen
Pendelbewegung der Stützeinrichtung 2 um eine unbewegliche horizontale, durch die
Lagerwellen 5 gehende Achse und einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung des sich
drehenden Werkzeuges 6 um eine durch die lotrechte Achswelle 14 gehende vertikale
Achse eine Steiereinrichtung auf. Diese Steuereinrichtung enthält eine mittels Schraubenbolzen
oder anderer (in der Zeichnung nicht dargestellter) bekannter Vorrichtungen an der
Stützeinrichtung 2 auswechselbar befestigte Steuerkurve 24, sowie einem Werkzeugkopf
8 angeordnete und in ständiger Beruhrung mit dem oberen Profil der Oberfläche der
Steuerkurve 24 stehende Führungsrolle 25. Eine beispielsweise in Form einer Druckfeder
gestaltete und zwischen der unteren Oberfläche der Stützeinrichtung 2-und des Maschinenbettes
1 angeordnete Druckeinrichtung 26 bewirkt einen Andruck der Steuerkurve 24 an die
Führungsrolle
25. Anstelle der Feder kann eine beliebig andere Andruckainrichtung verwendet werden.
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Die Vorrichtung zum Halten des zu bearbeitenden Werkstückes 3 (Fig.
1 und 3) enthält eine das zu bearbeitende Zahnrad tragende Werkstückspindel 27 mit
einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) auf dem Werkstücktisch 28 lotrecht
angeordnete Teilvorrichtung. Der Werkstücktisch 28 kann mittels eines Handrades
29 in an einem Schlitten 31 befestigten Führungen 30 verschoben werden. Der Schliten
31 kann mittels eines die Winkelstellung regulierenden Handrades 32 entlang einer
an der Stützeinrichtung 2 angeordneten bogenförmigen Führung 33 verschoben werden.
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Als Schneidwerkzeug dient eine tellerförmige Schleifscheibe, die an
ihrer abgeschrägten Umfangsstirnseite einen Schneidbereich aufweist, der derart
angeordnet ist, daß er während des Vorganges der Bearbeitung der Zahnflanken der
Zähne mit dieser über die ganze Höhe des Zahnes in linienartiger Berührung steht,
wie das in Fig. 4 dargestellt ist.
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Vor Arbeitsbeginn wird die Verzahnungsmaschine in Abhängigkeit vom
Typ und von den Maßen der Einzelteile des herzustellenden Zahnrades eingestellt.
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Durch die Einstellmöglichkeit des Werkstücktisches 28 in horizontale
Richtung entlang den Führungen 30 und durch die Möglichkeit der Winkelverstellung
des Schlittens 31 entlang den bogenförmigen Führungen 33 ist es möglich, die Werkstückspindel
27
des zu bearbeitenden Zahnrades in Bezug zur unbeweglichen horizontalen
Achse der Lagerwellen 5 m- die die Stüteinrichtung 2 schwenkbar ist, in die richtige
Lage einzustellen. In dieser richtigen Lage fluchtet die horizontale Achse, um die
die Stütseinrichtung 2 geschwenkt wird, mit der durch den im mittleren Querschnitt
des zu bearbeitenden Werkstückes gelegenen Ereuzungspunkt der Zahnflanke und der
Zahnlücke gehenden Tangente.
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Durch die horizontale Einstellung des Supportes 18 in den Führungen
20 und des Supportes 21 in den Führungen 23 wird eine Einstellung der lotrechten
Achse der ;Achswelle 14 in einer derartigen Stellung erreicht, in welcher sie genau
durch den Krümmungsmittelpunkt der Zahnflanke der zu bearbeitenden Seite des Zahnes
geht. Durch Regelung des Werkzeugkopfes 8 in den horizontalen Führungen 11 des Querträgers
10 kann das Werkzeug 6 in der richtigen radialen Stellung in Bezug zur gebogenen
Zahnflanke des zu bearbeitenden Zahnes eingestellt werden unter Berücksichtigung
der für die mechanische Bearbeitung erforderlichen Toleranzzugabe. Durch die lotrechte
Regelung des Supporin tes 15 in den Führungen 17 kann das Werkzeug 6 einer solchen
Stellung eingestellt werden, daß eine Bearbeitung des Zahnes in voller Flankenhöhe
ermöglicht wird.
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Ist die Verzahnungsmaschine in der oben beschriebenen Weise angeordnet
und ist das aus dem zu bearbeitenden Kegelrad bestehende Werkstück 3 auf der Werkstückspindel
27 befestigt, so ist die Arbeitsweise der Verzahnungsmaschine folgende: Zunächst
wird die Antriebseinrichtung 9 für die Drehbewegung
der Werkzeugspindel
7 um ihre eigene Achse sowie der> eine hin-und hergehende Schwenkbewegung des
Querträgers 11 zusammen mit dem Werkzeugkopf 8 um eine durch die lotrechte Achswelle
14 gehende Achse bewirkende Zylinder 13 eingeschaltet. Durch die hin- und hergehende
Schwenkbewegung des Werkzeugkopfes 8 um die lotrechte Achswelle 14 wird die Vorschubbewegung
des in Form einer Schleifscheibe gestalteten Werkzeuges 6 entlang der zu bearbeitenden
Zahnflanke des als Zahnrad gestalteten Werkstückes 3 ermöglicht, wobei die Schneidkante
der Schleifscheibe in linienförmiger Berührung mit der zu bearbeitenden Zahnflanke
entlang ihrer gesamten Höhe steht. Gleichzeitig steht die Führungsrolle 25 in formschlüssiger
Berührung mit der oberen Kontur der Oberfläche der Steuerkurve 24 und wird auf dieser
abgerollt.
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In Abhängigkeit von einem Ansteigen oder Absinken der Berührungsfläche
der Steuerkurve 24 erfolgt eine Pendelbewegung der Stützeinrichtung 2 zusammen mit
dem Werkstück 3 um die Achse der Lagerwelle 5, wobei infolge dieser Pendelbewegung
die erforderliche Veränderung des Eingriffwinkels zwischen den Stirnflächen der
zu bearbeitenden Zahnflanken erzielbar ist.
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Ist die Zahnflanke eines Zahnes bei seitlicher Lage des Werkzeuges
bearbeitet, so wird der Werkstücktisch zusammen mit dem Werkstück für die Bearbeitung
der entsprechenden Zahnflanke des zweiten Zahnes mit Hilfe einer Teilvorrichtung
von beliebiger Bauart, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, um einen
Teilungsschritt weitergedreht.
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Ist die Bearbeitung der an einer Seite liegenden Zahnflanken aller
Zähne des Werkstückes beendet, so werden die an der anderen Seite der Zähne liegenden
Zahnflanken bearbeitet.. Für diesen Arbeitsvorgang kann entweder eine einzige Schleifscheibe
mit in geeigneter Weise gestalteten gegenüberliegenden Stirnflächen verwendet werden,
oder es können zwei verschiedene, entsprechend gestaltete Schleifscheiben verwendet
werden. Mit dieser Verzahnungsmaschine können Kegelräder mit kreisbogenförmigem
Längsverlauf der Zähne und mit großem Xeilkegelwwnkel sowie Walzwerkzeuge zur Anfertigung
beliebiger Zahnräder und auch andere Werkzeuge mit verzahnter Arbeitsfläche, beispielsweise
Matrizen zum Stanzen von Kegelrädern mit kreisbogenförmigem Längsverlauf der Zähne
und mit großem Teilkegelwinkel bearbeitet werden.