DE2245217A1

DE2245217A1 - Werkzeugmaschine zum erzeugen einer epitrochoiden oder aehnlich gekruemmten flaeche eines werkstuecks

Info

Publication number: DE2245217A1
Application number: DE2245217A
Authority: DE
Inventors: Harry Pedersen
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1971-09-15
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1973-03-22
Also published as: FR2153967A5; SU778705A3; SE377898B; AU458370B2; CA968160A; CH563837A5; ZA724902B; GB1377150A; BE788829A; AU4675572A; IT963391B; JPS4849083A; DE2245217B2; US3757474A

Description

Werkzeugmaschine zum Erzeugen einer ^epitrochoiden oder ähnlich gekrümmten Fläche eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Erzeugen einer epitrochoiden oder ähnlich gekrümmten Fläche eines Werkstücks im Abwälzverfahren„ Die Zylinder von Drehkolbenmaschinen, insbesondere Drehkolben-Brennkraftmaschinen, Z₀ B₀ Wankel-Motoren, haben derart gestaltete Innenflächen,, Derartige Drehkolben-Motoren gelangen in zunehmendem Maße zur Verwendung. Gegenüber den üblichen Brennkraftmaschinen zeichnen sie sich Uo a_o durch geringeres Gewicht und eine geringere Anzahl von Teilen aus_o

Bei dem Wankel-Motor gelangt ein umlaufender Kolben zur Verwendung, dessen Grundriß ungefähr dreieckig ist und der um eine exzentrische Achse kreist. Dabei wandern die Kanten des Motors auf der Innenfläche des Zylinders, dessen Querschnittsgestalt ein üpitrochoid ist.

Die Bearbeitung derartiger Zylinderbohrungen für Drehkolbenmaschinen bietet deshalb eine schwierige Aufgabe, weil diese QuerHohnittsgestalt weder ein Kreis noch eine Elipse ist und

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Lichl·, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

sich daher nicht einfach durch Fräsen, Hobeln oder Schleifen bearbeiten läßt« Bei den gegenwärtig verwendeten Verfahren zum Bearbeiten der Zylinderbohrung von Epitrochoid-Querschnitt gelangt eine Kopierschablone zur Verwendung, die durch einen die gewünschte Werkzeugbewegung steuernden Fühler abgetastet wird. Diese Kopierverfahren lassen aber viel zu wünschen übrig, besonders beim Schlichten der Zylinderfläche durch Schleifen, weil dabei eine außerordentliche Genauigkeit erforderlich ist.

Eine der Schwierigkeiten bei solchen bekannten Kopierverfahren rührt daher, daß die abzutastende Fläche der Schablone weder kreisförmig noch gerade verläuft und daher eine von dem Taster beschriebene, zur Schablonenkurve äquidistant verlaufende Bahn die Kurve der Kopierschablone nicht genau wiedergibt,, Bekanntlich ergibt die zu einer gegebenen geometrischen Figur äquidistant verlaufende Abtastlinie nur dann eine geometrisch ähnliche Figur, wenn die abgetastete Figur gradlinig oder kreisbogenförmig begrenzt ist. Ist sie das nicht, dann ergeben die äquidistanten Abtastlinien keine geometrisch ähnliche Figur. Wenn sich nun bei der bisher verwendeten Kopierschleifmaschine die Schleifscheibe abnutzt, dann beschreibt ihre Schleiffläche nicht mehr die ursprüngliche abgetastete Schablonengestalt sondern vielmehr eine hierzu äquidistante Linie. Da nun Epitrochoiden weder kreisförmig noch gradlinig verlaufen, liefert die abgenutzte Schleifscheibe nicht mehr ein Werkstückprofil, das dem abgetasteten Kopierschablonenprofil geometrisch ähnlich ist.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, verwendet man bei einem bekannten Kopierverfahren einen Taster, dessen Durchmesser sich ändert, wenn sich infolge der Abnutzung und des wiederholten Abrichtens der Schleifscheibe deren Durchmesser ändert» Der Durchmesser des die Schablone abfühlenden Tasters wird dann entsprechend immer mehr verringert.

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Selbst wenn dieses Verfahren sorgfältig durchgeführt wird, ergibt es doch keine theoretisch vollkommenen Werkstückflächen, weil die spanabhebende Fläche des Werkzeugs nicht jederzeit theoretisch genau tangential zur bearbeiteten Fläche verbleibt,, Da aber alle Werkzeuge notwendigerweise breiter als eine geometrische Linie sind, führt jede Abweichung von der jeweiligen tangential en Lage bei der spanabhebenden Bearbeitung notwendigerweise zu einer Abweichung der herausgearbeiteten Kontur von einem theoretisch vollkommenen Verlauf dieser Kurve.

Zahlreiche Patentschriften (DOS 1 577 498, GB-PS 914 081 und US-PS 2 870 578) betreffen Werkzeugmaschinen zum Erzeugen einer epitrochoiden Fläche eines Werkstücks im Abwälzverfahren«, Die Bewegungsgesetze aller dieser Maschinen beruhen auf der einen oder der anderen zweier geometrischer Definitionen eines Epitrochoids. Gemäß der ersten Definition ist das die Kurve, die ein Punkt beschreibt, der in einem ersten Kreis befestigt, ist, bis sich dieser auf einem zweiten größeren Kreis abwälzt. Gemäß der zweiten geometrischen Definition wird ein Epitrochoid von einem Punkt beschrieben, der außerhalb eines Kreises liegt, aber starr mit diesem verbunden ist, wenn dieser Kreis sich mit seinem Innenumfang auf einem kleineren zweiten feststehenden Kreis abwälzte Die nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Maschinen bieten zwar nicht die zahlreichen Schwierigkeiten, die, wie oben erläutert, beim Abtasten einer Schablone in einer Kopiermaschine auftreten; da sind sie alle hinsichtlich ihres mechanischen Aufbans äußerst verwickelt. Das gilt für die nach der einen geometrischen Definition arbeitenden Abwälzmaschinen ebenso wie für die nach der anderen geometrischen Definition wirkendenο Insbesondere ist der verwickelte Aufbau durch die Einrichtungen bedingt, die die genaue taiigentiale Lage der spanabhebenden Werkzeugfläche an der zu bearbeitenden Werkstückfläche aufrechterhalten sollen*

Gleichgültig, welche geometrische Definition des Epitrochoids den bekannten nach dem Abwälzverfahren arbeitenden

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Maschinen zugrunde gelegt ist, gelangen doch bei allen bekannten Maschinen dieser Art Getriebezüge zur Verwendung, die u, a, kämmende Zahnräder enthaltene Die Durchmesser dieser Zahnräder entsprechen den sich aufeinander abwälzenden Kreisen der geometrischen Definitionen. Die Zahnräder wälzen sich also in Wirklichkeit auf ihren Außen- oder Innenverzahnungen aufeinander ab„ Mithin stimmen die sämtlichen bekannten nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Maschinen darin überein, daß sie zur Abwälzerzeugung der Innenfläche des Zylinderblocks Zahnräder derselben Größe verwenden, wie sie in Drehkolben-Motoren zum Antrieb des Drehkolbens relativ zur Zylinderbohrung zur Verwendung gelangen. Das hat aber verschiedene Nachteile» Diese Zahnräder sind nämlich verhältnismäßig klein bemessen. Die geringsten Abweichungen in der Winkelstellung, im Zahnspiel usw. haben daher einen merkbaren Einfluß auf die Genauigkeit der im Abwälzverfahren erzeugten Fläche« Es ist also sehr schwierig, die Abwälzbewegung in der Maschine so genau durchzuführen, daß sich die für den Wankel-Motor unerläßliche Genauigkeit des Profils der Zylinderbohrung ergibt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß man die Abwälzmaschine auf eine andere Größe der Zylinderbohrung nur in der Weise umstellen kann, daß man den Antrieb ausbaut und den ganzen Zahnrädersatz auswechselt. Auch läßt sich die Abwälzmaschine nur zum Herstellen eines in ganz bestimmter Weise gestalteten Epitrochoids verwenden, weil die kämmenden Zahnräder nicht getrennt angetrieben werden können.

Wie bereits erwähnt, erfordert es die Genauigkeit der Bearbeitung, daß die spanabhebende Fläche des Werkzeugs jederzeit theoretisch genau tangential zu der im Abwälzverfahren zu erzeugenden Fläche verbleibt» Um diese tangentiale Lage sicherzustellen, gelangen bei manchen bekannten Waschinen, z_o B„ derjenigen der GB-TS 914 981, überlagerte verwickelte Bewegungen zur Verwendung, während bei anderen Maschinen, z. B_a US-PS 2 870 578, in verwickelter Weise Kurbeln, Schlitten, Schlupfkupplungen usw.

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vereinigt sind, um dadurch ein mechanisches Äquivalent für die theoretische geometrische Lotrechte zu bilden, Wie später im einzelnen dargelegt werden wird, verläuft diese Lotrechte an jeder Stelle des Epitroehoids durch den momentanen Punkt, in welchem sich die aufeinander abwälzenden Kreise berühren» Bei den bekannten Maschinen ist die Achse des spanabhebenden umlaufenden Werkzeugs auf einem Lineal angeordnet, das jederzeit auf den Punkt ausgerichtet ist, in welchem sich die Teilkreise der kämmenden Zahnräder berühren„Das führt aber zu einer verwickelten und teueren Bauart, deren Teile eng gedrängt angeordnet sind und sich daher nur mit Schwierigkeiten richtig und genau lagern lassen,,

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zum Erzeugen der epitrochoiden oder ähnlich gekrümmten Fläche des Werkstücks im Abwälzverfahren zu schaffen, die durch Portfall der beiden Zahnräder vereinfacht ist, welche die sich aufeinander abwälzenden Kreise verkörpern,, Bei der Maschine nach der Erfindung beruht das Abwälzverfahren auf der zweiten geometrischen Definition des Epitrochoids: Das Werkstück ist.an dem ersten Kreis oder Zylinder befestigt, der sich innen an einem zweiten größeren Kreis oder Zylinder abwälzt. Dabei liegt das Werkzeug mit seiner zylindrischen spanabhebenden Fläche am Werkstück längs einer Bearbeitungslinie an, die parallel zu den Achsen der beiden Kreise oder Zylinder verläuft. Diese Bearbeifcungslinie liegt relativ zum größeren der beiden Kreise oder Zylinder fest und befindet sich außerhalb dieses größeren Kreises. Erfindungsgeraäß sind nun diese beiden Kreise oder Zylinder nicht physisch reell vorhanden; es gibt sie nur in gedachter, also imaginärer Form Werkzeug und Werkstück werden relativ zueinander so bewegt, daß die Bearbeitungslinie die epitrochoide Werkstückfläche beschreibt. Die theoretische Genauigkeit dieser Fläche beruht darauf, daß die Achse der spanabhebenden Zylinderflache des Werkzeugs stets in einer Ebene verbleibt, die sowohl die Bearbei LungslinLo als auch diejenige Linie enthält, in der sich je-

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weils die beiden gedachten Zylinder berühren, wenn sich der kleinere Zylinder am Innenumfang des größeren abwälzt«

Im Gegensatz zu den bekannten Abwälzmaschine!! werden die sich aufeinander abwälzenden Kreise oder Zylinder also nicht durch wirkliche Zahnräder verkörperte Im Gegenteil fällt bei der Maschine nach der Erfindung die unmittelbare kraftübertragende Verbindung fort, die bisher zwischen dem Drehantrieb des Werkstücktisches einerseits und dem Antrieb zum Herbeiführen der kreisenden Bewegung der Achse des Werkstückdrehtisches andererseits bestand,, Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Abwälzbewegung in folgender Weise erzeugt: Ein erstes antreibendes Zahnrad versetzt eine Kurbel in Drehung, die in exzentrischer Lage ein Lager für den Wellenzapfen des Werkstück-Drehtisches trägt. Ein zweites Antriebszahnrad versetzt den Werkstücktisch in Drehung, kämmt aber nicht etwa mit dem ersten Antriebszahnrad. Denn bei der Maschine nach der Erfindung wälzt sich nicht ein Zahnrad an der Innen- oder Außenverzahnung des anderen ab« Vielmehr sind die beiden antreibenden Zahnräder gleichachsig gelagert und werden zwar getrennt aber zeitlich aufeinander abgestimmt derart angetrieben, daß ihre relativen Drehungen diejenigen Drehungen nachahmen, die auftreten würden, wenn der Werkstück-Drehtisch an einem ersten gedachten Zahnrad befestigt wäre, das sich auf der Innenverzahnung eines größeren zweiten gedachten Zahnrades abwälzt. Weil die beiden AntriebsZahnräder der Maschine nicht miteinander kämmen, gibt es keine theoretische Begrenzung ihrer Abmessungen. Man kann ihnen daher einen so großen Durchmesser geben, wie er für die zu erreichende Genauigkeit erforderlich ist«, Die Größe der Zahnräder muß so bemessen werden, daß die unter gewöhnlichen Bedingungen beim Betrieb auftretende elastische Verformung zu keiner unzulässigen Beeinflussung der Bewegungen des Werkstück-DrehtischesgegenUber dem spanabhebenden Werkzeug führt. Damit ist die Schwierigkeit ver-

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mieden, die, wie oben dargelegt, der praktischen Brauchbarkeit der bekannten Werkzeugmaschinen zum Erzeugen einer Epitroehoide im Abwälzverfahren entgegenstand.

Weiter ist bei der Maschine nach der Erfindung die Exzentrizität des von der Kurbel getragenen Lagers für die Drehtischwelle verstellbar, ohne daß etwa eine solche Verstellung den Abwälzantrieb beeinträchtigt, was sehr .wichtig ist«, Dadurch ist im Gegensatz zur Wirkungsweise der bekannten nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Werkzeugmaschinen die Möglichkeit gegeben, die Größe der Epitrochoidflache zu ändern,^%die im Abwälzverfahren erzeugt wird, ohne daß hierzu die Auswechselung von Abwälzzahnrädern erforderlich würde.

Die beiden getrennt angetriebenen AntriebsZahnräder sind also gleichachsig angeordnet» Da der Werkstücktisch um eine Achse umläuft, die exzentrisch zur gemeinsamen Achse dieser beiden Antriebszahnräder angeordnet ist, gelangt eine Kreuzschiittenkupplung ("Oldham"—Kupplung) zur Verwendung, um den Werkstücktisch mit dem zweiten Antriebs zahnrad zu kuppeln«,

Der das Werkzeug tragende Teil der Abwälzeinrichtung nach der Erfindung erreicht mit sehr einfachen Mitteln, daß die spanabhebende Werkzeugfläche ständig die erstrebte tangentiale Lage zu der zu erzeugenden Epitroehoide einnimmt«, Bei dieser Abwälzerzeugung der Epitroehoide verläuft nämlich jederzeit die gerade Verbindungslinie zwischen dem erzeugenden Tangentialpunkt zwischen Werkzeug und Werkstück und dem Berührungspunkt der gedachten erzeugenden Kreise lotrecht zu der zu bearbeitenden Werkstückflächeο Da die beiden erzeugenden sich aufeinander abwälzenden Kreise nicht durch wirkliche kämmende Zahnräder dargestellt sind, ist auch diejenige Ebene nur imaginär vorhanden, die einerseits die Bearbeitungslinie und andererseits die Berührung si in ie der sich aufeinander abwälzenden gedachten Zylinderflächen aufnimmt,, Der eigentliche Werkzeughalter besteht lediglich aus einem um die Bearbeitungslinie schwenkbar gelagerten Arm und aus einem diesen Arm schwenkenden Kurbelantrieb,

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der durch ein drittes Zahnrad angetrieben wird₀ Dieser Arm ahmt die theoretische Bewegung dieser imaginären Ebene nach» Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich dieser Kurbelantrieb, der den das Werkzeug tragenden Arm hin- und herverschwenkt, in einigem Abstand vom Werkstück-Drehtisch. Das bietet den Vorteil, daß die einzelnen Aggregate der Maschine nicht eng gedrängt zusammenzuliegen brauchen und sich daher so ausgestalten lassen, daß sie eine größere Steifheit und eine leichtere Wartung ermöglichen. Nachstehend werden drei verschiedene Ausführungsformen erörtert werden, obgleich nur eine von diesem im einzelnen dargestellt und beschrieben wird.

In den Zeichnungen zeigen

Figuren IA und IB die beiden geometrischen Definitionen eines Epitrochoids,

Figuren 2A, 2B und 2C die kinematischen BewegungsVerhältnisse dreier verschiedener möglicher Ausführungsformen der Abwälzmaschine nach der Erfindung,

Figuren 3A und 3B zwei Ausführungsmöglichkeiten der kinematischen Anordnung bei der Maschine nach der Erfindung, durch die die theoretisch richtige Tangentiallage der spanabhebenden Werk ζ eugflache an der im Abwälzverfahren zu erzeugenden Kurve gemäß Fig. 2C gewährleistet ist,

Figur k einen teilweise im Schnitt ausgeführten Aufriß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Maschine nach der Erfindung,

Figur 5 den zu Figur 4 gehörigen Grundriß des den Werkstücktisch tragenden Teiles der Maschine und

Figur 6 einen schematischen Grundriß des das Werkzeug tragenden Teiles der in Figur 4 gezeigten Maschine,

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Geometrische Grundlage des AbwälzVerfahrens

In den Figo IA und IB sind die beiden geometrischen Definitionen eines Epitroehoids dargestellt. In Figo IA ist die Epitrochoidkurve 10 gestrichelt wiedergegeben«, Wenn ein kleinerer Kreis 12 sieh außen auf einem größerem Kreis 14 abwälzt, dann besenreibt die Mitte G des kleineren Kreises einen dritten Kreis l6_e Der Radius des Kreises l6 gleicht der Summe der Radien der Kreise 1.2 und 14» Hingegen beschreibt jeder Punkt P, der innerhalb des kleineren Kreises 12 an diesem befestigt ist, eine Kurve 10, die man als "Epitrochoid" bezeichnete Ss gibt noch eine weitere geometrische Definition der Epitrochoide: Wie Fig₀ IB zeigt, ist ein ortsfester kleinerer Kreis 12¹ tangential in einem größeren Kreis 14' gelegen» Wenn dieser sich nun mit seinem inneren Umfang außen am kleinen * inneren Kreis 12^f abwälzt, dann beschreibt sein Mittelpunkt C¹ einen dritten Kreis 16¹. Dieser ist kleiner als die beiden anderen Kreise. Denn sein Radius gleicht der Differenz der beiden Radien der Kreise 14^f und 12*. Ein Punkt P¹, der außerhalb des größeren Kreises 14' gelegen, aber an diesem starr befestigt ist, beschreibt die Epitrochoide 10^r _o Diese hat die dargestellte Gestalt mit zwei einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen, wenn sich das Durchmesserverhältnis der beiden Kreise 12' und 14« auf 2 : 3 beläuft. .

Bei der Maschine nach der Erfindung wird die Epitrochoide im Abwälzverfahren in der in Fig. IB veranschaulichten Weise erzeugte Dabei ergibt sich eine theoretisch vollkommene Epitrochoidenfläche.

Drei kinematisch verschiedene Ausfuhrungsformen des des Abwälzverfahrens

Die Fig. 2A, 2B und 2C veranschaulichen drei verschiedene theoretische kinematische Anordnungen, von denen sich jede für

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die Maschine nach der Erfindung verwenden läßt, um epitrochoidförmige Flächen im Abwälzverfahren zu erzeugen. B«i jedem dieser Ausführungsbeispiele ist das Werkstück W starr mit einein ersten Zylinder 22 verbunden, der so gelegen ist, daß er mit seinem äußeren Umfang tangential den inneren Umfang eines zweiten größeren Zylinders 24 berührt. Diese beiden Zylinder, deren Achsen 23 und 25 durch eine Kurbel 26 verbunden sind, lassen sich schlupffrei aneinander abwälzen, z. B. in der Weise, daß der größere Zylinder von einem innen verzahnten Rad, der kleinere aber von einem außen verzahnten Rad gebildet wird, wobei die beiden Zahnräder miteinander kämmen. Bei jeder der drei verschiedenen Ausführungsformen ist das Werkzeug so gelegen, daß seine spanabhebende Fläche durch eine Bearbeitungslinie M verläuft, die sich parallel zu den beiden Achsen 23 und 25 erstreckt und gegenüber dem größeren Zylinder 24 eine bestimmte feste Lage einnimmt, sich aber dabei außerhalb dieses Zylinders befindet. Für de*n Zweck der Erläuterung sei unterstellt, daß es sich bei dem Werkzeug T um eine Schleifscheibe handelt. Es könnte sich jedoch auch um irgendein anderes Werkzeug mit zylindrischer spanabhebender Fläche, beispielsweise um einen Fräser oder um einen Hobelstahl handeln.

Bei jeder der drei in den Figuren 2A, 2B und 2C veranschaulichten Ausführungsbeispiele befindet sich die Achse 27 der spanabhebenden Fläche des Werkzeugs T ständig in einer Ebene, die sowohl die Bearbeitungslinie M als auch die Berührungslinie der beiden Zylinder 22, und 24 enthält· Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Maschine stellen diese beiden Zylinder und auch diese Ebene lediglich imaginäre Elemente dar. Die gedachte Ebene ist in den Zeichnungen durch die Linien N, Na, Nb und Nc dargestellt. Wälzt sich der kleinere Zylinder 22 innen am größeren Zylinder 24 ab und liegt die Bearbeitungslinie M relativ zum größeren Zylinder 24 fest, wie oben erläutert, dann beschreibt die Bearbeitungslinie M

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eine Epitrochoid-Fläche, ebenso, wie in Fig. IB die Linie 10' beschrieben wurde. Es läßt sich geometrisch nachweisen, daß die in der beschriebenen Weise definierte gedachte Ebene N stets lotrecht auf der im Abwälzverfahren erzeugten Fläche 30 steht. Da das Werkzeug T eine zylindrische spanabhebende Fläche aufweist, muß die Achse 27 dieser Fläche stets auf der gedachten Ebene N verbleiben. Denn dann arbeitet das Werkzeug T stets theoretisch am Werkstück W eine Fläche 30 heraus, und zwar längs der Bearbeitungslinie M.

Mittels der Anordnungen der Fig. 2A, 2B und 2G kann man also am Werkstück W im Abwälzverfahren eine wahre Epitrochoide erzeugen. Dabei braucht das Werkzeug T nicht notwendigerweise eine Innenfläche des Werkstücks W zu bearbeiten. Man könnte die Maschine auch dazu verwenden, anders gekrümmte Flächen, insbesondere die Außenfläche des Werkstücks längs einer Trochoide zu bearbeiten,, In jedem Falle aber muß die Werkzeugachse 27 jederzeit auf der gedachten Ebene N liegen,,

Die drei Ausführungsbeispiele der Erfindung gemäß den Figo 2A, 2B und 2C unterscheiden sich in kinematischer Hinsicht. Sie stimmen jedoch darin überein, daß das Werkstück W stets mit dem gedachten inneren Kreiszylinder 22 starr verbunden ist und daß die Bearbeitungslinie M stets mit dem größeren Kreiszylinder 24 starr verbunden und außerhalb dieses Kreiszylinders gelegen ist. Ferner stimmen sie darin überein, daß es sich bei diesen Kreiszylindern nur um gedachte Elemente han-

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delt,. nicht aber um wirkliche Zahnräder o„ dgl.

Bei der Ausführungsform gemäß Figo 2A stehen das Werkstück W und der kleinere Kreiszylinder 22 ortsfest, wobei sich der größere Zylinder 24 auf dem kleineren Zylinder 22 abwälzt. Die Mitte des größeren Zylinders 24 kreist dabei um diejenige des inneren kleineren Zylinders. Bei dieser Ausführungsform dreht sich die Kurbel 26 um die Achse 23 des Zylinders 22_O Sie läßt

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daher die Achse 25 des größeren Zylinders 2h in der Richtung des Pfeiles 32 kreisen. Gleichzeitig läuft dabei der größere Zylinder 2h um seine Achse 25 in Hichtung des Pfeiles 3h um. Während das Werkstück W ortsfest verbleibt, kreist die umlaufende spanabhebende Fläche des Werkzeugs T zusammen mit dem größeren Zj'linder 2h, wobei sie im Abwälzverfahren die Fläche 30 bearbeitet. Beträgt das Durchmesserverhältnis der beiden Zylinder 3 · 2, dann muß die Kurbel 26 drei vollständige Umläufe ausführen, damit die Bearbeitungslinie M die Trochoiden-Fläche 30 vollendet. Veranschaulicht ist diese Maschinenbewegung dadurch, daß die sich bewegenden Maschinenelemente gestrichelt in einer zweiten Stellung wiedergegeben sind. Wandert die Kurbel 26 zur Stelle 26a, dann hat sie die Mitte 25 des größeren Zylinders 24 bis an die Stelle 25a kreisen lassen. Der ursprüngliche Berührungspunkt 36 der beiden Zylinder hat nunnehr durch Abwälzung die Stelle 36a erreicht. Dabei hat sich das Werkzeug T in die Lage Ta bewegt und dabei stets die spanabhebende Zylinderfläche des Werkzeugs mit der Bearbeitungslinie zusammenfallen lassen, die nunmehr die Stelle Ma erreicht hat. Dabei hat sich die Lage der spanabhebenden zylindrischen Werkzeugfläche gegenüber dem größeren Zylinder 2h nicht geändert. Zu beachten ist indessen, daß bei dieser Wanderung dee Werkzeugs T dessen Achse 27 ihre Lage gegenüber dem größeren Zylinder 2h geändert hat, und zwar so, daß sie stets in der Ebene Na verblieben ist. Diese Ebene nimmt nun nicht mehr die Achse 25 auf (die sich jetzt bei 25a befindet), sondern nimmt vielmehi" die neue Bearbeitungslinie Ma und die Tangentiallinie 36a auf. Zwar verbleibt bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2A dos Werkstück V ortsfest; doch sind die beiden anderen kinotischen Ausführungsbeispiele vorzuziehen.

Bei dem gemäß Fig. 2B ausgeführten Beispiel der Erfindung isl es die Kurbel 26, die ortsfest verbleibt, Das bedeutet, daß

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die beiden gedachten Zylinder 22 und 24 je um ihre Achse 23 bzwc 25 umlaufen und daß diese Achsen dabei ortsfest verbleiben. Da das Werkstück am Zylinder 22 starr befestigt ist, läuft es mit diesem um und ist in der Zeichnung bei Wb strichpunktiert wiedergegeben. Auch hier sei angenommen, daß sich das Durchniesserverhaltnis der beiden Kreiszylinder 22 und 24 auf 2 : 3 beläuft. Der große Zylinder 24 dreht sich also in der gleichen Richtung wie das Werkstück, wenn dieses der Lage Wb zustrebt, jedoch nur um zwei Drittel des Winkels» Dabei wandert die Bearbeitungslinie mit dem großen Zylinder 24 in die neue Lage Mb₀ Das Werkzeug T folgt dieser Bewegung derart, daß es seine spanabhebende Fläche stets mit der Bearbeitungslinie zusammenfallen läßt» Auch dabei ist jedoch zu beachten, daß bei der Wanderung des Werkzeugs von seiner Ausgangsstellung bis in die Stellung Tb die Achse der spanabhebenden Werkzeugfläche gegenüber dem größeren Zylinder 24 keineswegs feststeht, sondern sich relativ verschoben hat, und zwar nach rechts mit Bezug auf die Zeichnung bis an die Stelle 27b. Die Achse des Werkzeugs verbleibt nämlich auf der gedachten Ebene, die jeweils die Bearbeitungslinie und die Tangentiallinie der beiden Zylinder aufnimmt,, (in diesem Falle verbleibt diese Tangentiallinie der beiden Zylinder ortsfest, während die Bearbeitungslinie zusammen mit dem Zylinder 24 wandert.) Zwar ist diese Ausführungsform in kinematischer Hinsicht am einfachsten,, Aus praktischen Gründen nämlich im Hinblick auf die Starrheit der Maschine und auf die Zuführung der Antriebskraft zu den Spindeln verdient die Kinematik der Fig. 2C den Vorzug.

Gemäß Fig„ 2C.verbleibt der größere Zylinder 24 ortsfest. Das bedeutet, daß die Kurbel 26 um die Achse des größeren Zylinders 24 umläuft und somit die Achse 23 des kleineren Zylinders 22 in llichtung des Pfeiles 38 kreisen läßt* Dabei läuft der kleinere Zylinder 22 gleichzeitig um seine Achse 23 in der Richtung des Pfeiles 40 um. Das bedeutet somit, daß das Werkstück sowohl an der Drehung als auch an der kreisenden Bewegung

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des kleinen Zylinders 22 teilnimmt, während die Bearbeitungslinie M ortsfest verbleibt. Diese relativen Bewegungen begreift man am leichtesten, wenn man die in Fig. 2C gestrichelt dargestellten Maschinenelemente betrachtet. Denn diese gelangen in die gestrichelte Lage, wenn die Kurbel 26 sich in die Lage 26c gedreht hat. Dabei läuft der kleinere Zylinder 22 ma seine eigene Achse um und kreist bis in die Lage 22c, wobei er das Werkstück bis in die Lage Wc nitnimrnt und die Tangentiallinie zwischen den beiden Zylindern von dem Punkt 36 zum Punkt 360 wandern läßt.

Während bei diesem Ausführungsbeispiel die Bearbeitungslinie ortsfest verbleibt, wandert das Werkzeug T, um seine theoretisch erforderliche Tangentiallage gegenüber der Epitrochoide 30 aufrechtzuerhalten. Die Werkzeugachse 27 schwingt nämlich um den Bearbeitungspunkt M und verbleibt dabei auf der gedachten Ebene, die einerseits die Bearbeitungslinie M und andererseits de Tangentiallinie zwischen den beiden Zylindern aufnimmt. Bei der gestrichelt dargestellten Lage der Teile befindet sich die Werkzeugachse an der Stelle 27c.

Wenn vorstehend von den beiden Zylindern 22 und 23 die Rede war, dann sind dabei die gedachten Kreiszylinder gemeint, nicht aber wirkliche Teile der Maschine, etwa Zahnräder. Denn die Erfindung beruht ja auf der Einsicht, daß sich die durch die Abwälzung der gedachten Zylinder 22 und 2k aufeinander hervorgerufenen Abwälzbewegungen auch auf andere Weise kinematisch erzeugen lassen. Es handelt sich also bei den Kreiszylindern 22 und 2k nur um imaginäre Maschinenelemente, etwa int gleichen Sinne, wie die Schneidkanten eines Abwälzfräsers bein Verzahnen eines Zahnrades nur eine Zahnflanke eines gedachten Zahnrades beschreiben, das mit dem zu verzahnenden Werkstück kämmt.

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Ausführungsformen des Kurbelantriebes für die Schwenkbewegung des Werkzeughalters

Das Aggregat, welches die spanabhebende Werkzeugflache stets in tangentialer Lage an der zu erzeugenden Fläche 30 hält,-kann'wahlweise gemäß Fig. 3A oder gemäß Fig, 3B ausgestaltet werden. Bei jeder dieser beiden Ausführungsformen ist davon ausgegangen, daß die Maschine das in Fi g_o 2C veranschaulichte Iunematische Modell der Abwälzbewegung verkörperte In den Fig. 3A und 3B führt daher das Werkstück W dieselbe Umlaufbewegung und kreisende Bewegung aus, wie es vorstehend mit Bezug auf Figo 2C erläutert wurde. Auch das Werkzeug T bewegt sich entsprechend. Die Achse seiner spanabhebenden Fläche schwingt daher avisgehend von der Stelle 27 bis in die neue Lage 27c.

Bei der Aus führungs form der Fig. 3A sitzt das Werkzeug T auf einem schwingend gelagerten Träger 42, der um die Bearbeitimgslinie M hin- und hersehwingt_o Dieser Werkzeugträger 42 hat einen Längsschlitz 44 zur Aufnahme eines Kurbelzapfens 46 eines Kurbelarmes 46, dessen Kurbelwelle gleichachsig zur Achse 24 des größeren Kreis Zylinders 24, Fig« 2C, angeordnet i.st„ Die wirksame Länge des Kurbelarmes 48 gleicht dem Radius des gedachten Kreiszylinders 24. Die Drehung dieses Kurbelarmes um die Achse 25 erfolgt in der' Richtung des Pfeiles 5° u^m einen DrehwinleL, der so bemessen ist, daß die Achse des Kurbelzapfens 46 stets mit der jeweiligen Berührungslinie 36 der beiden Kreiszylinder 22 und 24 zusammenfällt. Infolgedessen bleibt die Werkzeugachse 27 stets in der gedachten Ebene, die einerseits die Bearbeitungslinie M und andererseits die Tangentiallinie zwischen den beiden Kreis zylindern 24 und 25 enthält. In Fi^o 3A ist der Kurbelarm 48 gestrichelt in der Lage wiederge^eben, die er erreicht hat, wenn die anderen Maschinenelemente die gestrichelt dargestellte Lage erreicht haben,.

Die in Figo 3B veranschaulichte Ausführungsform dieses Aggregats ist jedoch vorzuziehen.,, Dort führen Werks tuck W -und das Y/erkzeu?i T dieselben Iielativbewegungen aus wie in den Fifo 2C um! 5A gezeigt. Auch wie dort sitzt das Werkzeug T

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auf einem Werkzeugträger, der um die Bearbeitungslinie M hin- und herschwingt. Dieser Träger 52 hat auch einen Längsschlitz 54 zur Aufnahme eines Kurbelzapfens 56 eines Kurbelarmes 58, dessen Kurbelwelle 60 wiaderum parallel zur Bearbeitungslinie M und zur ortsfesten Achse 25 des größeren Zylinders 24 verläuft. Abweichend von der Anordnung gemäß Fig. 3A jedoch ist die Kurbelwelle 60 in einem erheblichen Abstand von den anderen Maschinenelementen angeordnet und der Radius der Kreisbahn des Kurbelzapfens 56 ist entsprechend größer bemessen. Jedenfalls schwingt der Werkzeugträger 52 mit seiner Mittellinie derart, daß diese stets in der gedachten Ebene N verbleibt. Auch hier ist die relative Bewegung der Teile des Werkzeugaggregats durch gestrichelte Linien angedeutet, welche die relative Lage dieses Aggregats in einem Zeitpunkt des Betriebes der Maschine wiedergeben, in welchem die Maschinenelemente die gleiche relative Lage einnehmen, wie sie in den Pig. 2C und 3A dargestellt ist. Der Kurbelarm 58 dreht sich also in der gleichen Richtung wie der Kurbelarm 48 in Fig. 3A und auch in der gleichen Richtung wie die Kurbel 26 der Fig. 2C. Während der Kurbelarm den gleichen Drehwinkel durchläuft wie die momentane Beriihrungslinie der beiden Zylinder (vergleiche die Lagen 36 und 36c dieser Beriihrungslinie in Fig. 2C) ist doch der Kurbelzapfen 56 um i80 phasenverschoben zur momentanen Tangentiallinie angeordnet«

Abweichend von der Ausführungsform der Fig. 3A, bei der der schwingende Werkzeugträger durch eine Kurbel angetrieben wurde, deren Kurbelwelle gleichachsig zur Achse 25 angeordnet ist, ist die Kurbelwelle 60 bei der zweiten Ausführungsform der Fig. 3B in erheblichem Abstand von. der Achsei und dem das Werkstück tragenden Aggregat angeordnet. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, die Maschinenelement gedrängt dicht aneinander anzuordnen„ Man kann sie daher leichter unterhalten und starrer ausgestalten.

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Bevorzugtes Ausführunffsbeispiel

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Pig« 4, 5 und 6. wird der Werkstückträger, an dem das Werkstück W "befestigt ist, von einer Kurbel getragen, die ein Lager für den Wellenzapfen des Werkstückträger aufnimmt. Der Exzenterabstand dieses Lagers von der Achse der Kurbelwelle ist verstellbar. Dabei ist diese Kurbelachse gleichachsig zu einer ersten Achse angeordnete Die Kurbel läuft also um diese erste Achse um, Der Werkstückträger läuft gleichzeitig um seine eigene Achse um. Diese stellt also eine zweite Achse dar, die durch das auf dem Kurbelarm befindliche Lager hindurchgeht und zur Wellenachse der Kurbel parallel verläuft. Der Werkstückträger dreht sich daher um die zweite Achse, während diese um die erste Achse kreist. Die Winkel, die das Werkstück bei Drehung um seine eigne Achse zurücklegt und um die es um die erste Achse kreist, sind von vornherein so bemessen, daß sich dieselben BewegungsVerhältnisse ergeben wie beim Abwälzen eines ersten gedachten Zylinders von geeignetem Durchmesser auf der Innenseite eines zweiten gedachten Zylinders vom größerem Durchmesser mit Bezug auf einen ortsfesten Punkt außerhalb des größeren Zylinders, wobei durch diese Abwälzung die Epitrochoide hergestellt wird«,

Drehtisch für das Werkzeug

Das Werkstück W (Fig, 4 und %) ist auf einem Drehtisch 62 starr befestigt, dessen Wellenzapfen 64 in einem Lager 66 gelagert ist. Die Achse 23 dieses Wellenzapfens stellt die Achse des gedachten inneren Kreiszyiinders 22 der Pig, 2C dar und muß daher dieselbe kreisende Bewegung ausführen wie in Figi SSG die Achse 23 des Kreiszylinders 22,wem stehdieser innen auf dem ortsfesten Kreiszylinder 24 abwälzt. Die in Pig, 20 bei 26 gezeigte Kurbel wird bei der Ausführungsfore der Fig« ¹H und 5 durch einen Maschinenteil 68 dargestellt, der ebenfalls als Kurbel wirkt» Er wird von einer Trommel gebildet, die um ihre lotrechte Achse, 25

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umlaufend in einem topfförmigen Schlitten 70 gelagert ist. Dieser Sehlitten ist auf einer waagerechten Gleitbahn 69, Pig. k_f geführt, die vom Maschinengestell 71 gebildet wird und in Fig„ h parallel zur Zeichenebene verläuft« Diese Trommel 68 hat in ihrem Boden einen Kulissenschlitz 72» Flg. 5» dessen Längskanten lh als Gleitbahn ausgestaltet sind. In diesem Schlitz befindet sich das Lager 66. Es wird durch die Gleitbahn 74 in Durchmesserrichtung in der Trommel 68 verschiebbar geführt. Durch Verschiebung dieses Lagers kann man daher den Kurbelradius, d. h. den Abstand der Achsen 23 und 25» verändern. In der jeweiligen Einstellage wird dann das Lager 66 auf der Gleitbahn Jk festgeklemmt. Wird die Trommel um ihre ortsfeste Achse 25 angetrieben, dann versetzt sie daher das Lager 66 und mit ihm den Drehtisch 62 in eine kreisende Bewegung um die Achse 25. Mithin wirkt die Trommel 68 als Kurbel. Sie stellt ein kinetisches Äquivalent der Kurbel 26 der Fig. 20 dar. Durch Verstellen des Abstandes der Achsen 23 und 25 voneinander kann man die Maschine auf die Große und die Abmessungen der im Abwälzverfahren zu erzeugenden Fläche einstellen.

Antrieb

Zunächst sei erläutert, wie der Drehtisch 6g um seine Achse 23 angetrieben wird. Parallel zur Gleitbahn 69 des Schlittens 70 erstreckt sich eine waagerechte Teleskopwelle 82, die im Maschinengestell gelagert ist und ihren Antrieb durch einen elektrischen Regelmotor 76 über kämmende Zahnräder 78 und 80 erfährt. Diese Welle treibt eine im Schlitten 70 an» diesem gelagerte erste Schnecke 81 an, die mit einem Schneckenrad 86 klimmt, Dieses Schneckenrad ist im topfförmigen Schlitten 70 gleichachsig zu dessen Lage 25 gelagert und zu diesem Zweck mit einer Nabe 88 versehen. Im topfförmigen Schlitten 70 ist in einigem Abstand oberhalb der Welle 82 eine zweite dazu parallele Welle 98 gelagert, die eine zweite Schnecke 90 in Drehung versetzt.

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Diese kämmt mit einem zweiten Schneckenrad 92, das an der Trommel 68 befestigt ist«, Die beiden Wellen 82 und 98 sind durch kämmende Stirnräder 94 und 96 miteinander verbunden« In Fig. 4 sind Teile der Trommel 68, der Schnecke 90 und des Schneckenrades 92 weggebrochen dargestellt, um die Figur übersichtlicher zu gestalten. Das gilt auch für die Welle 98«, Während die Schnecke 90 die Trommel 68 um die Achse 25 antreibt, dient dem Antrieb des Wellenzapfens 64 des Drehtisches 62 die Schnekke 84 und das Schneckenrad 86. Dieses Schneckenrad ist nämlich in der später erläuterten Weise mit dem Wellenzapfen 64 durch Kreuzschlitten gekuppelt, welche die Drehung unabhängig von der Größe des Abstandes der Achsen 23 und 25 übertragene

Will man das Durchmesserverhältnis der beiden gedachten Zahnräder 22 und 24 verändern, dann brauent man zu diesem Zweck nur die Wechselräder 94, 96 auszuwechseln«, Denn die beiden Schneckenräder 86 und 92 verkörpern nicht die gedachten Zahnräder 22 und 24 und kämmen daher auch gar nicht etwa miteinander. (Beläuft sich das Durehmesserverhältnis der beiden gedachten Zahnräder 24 und 22 auf 3 ; 2, dann hat die Epitrochoide die für den Wankel-Motor erforderliche Gestalt mit zwei einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen., ) ·

Nunmehr sei die Kreuzschlittenkupplung beschrieben, die das um die Achse 25 umlaufende Schneckenrad 86 mit dem um die Achse 23 umlaufenden Drehtischzapfen synchron kuppelt, obgleich die Achse 25 feststeht und die Achse 23 um sie kreiste Diese Kupplung besteht aus drei Teilen, nämlich aus einer mittleren Scheibe 100, die auf ihrer Oberseite eine Führungsleiste 102 und auf ihrer Unterseite eine Führungsleiste 104 aufweist, wobei sich, diese Leisten in Durchmess errichtung der Scheibe 100 erstrecken und um 90 zueinander versetzt sind« Unten am Wellenzapfen 64 ist eine Scheibe 110 befestigt, die auf ihrer Unterseite eine in Durchmesserrichtung verlauf e*nde Nut 106 zur Aufnahme der Führungsleiste 102 hat; Oberi-äüf" dem Schneiekenrad 86

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ist eine Scheibe 112 befestigt, die auf ihrer Oberseite eine in Durchraesserrichtung verlaufende Nut 108 hat, in der die Führungsleiste 104 gleitet. Diese Kupplung überträgt die Winkelbewegung des Schneckenrades 86 synchron auf den Wellenzapfen 64 des Drehtisches 62, und zwar unabhängig von der Größe des Abstandes der Achsen 23 und 25. Durch Verändern dieses Achsabstandes kann man daher die Größe der zu erzeugenden Epitrochoi— de verstellen, ohne daß man hierzu irgendwelche Maschinenelemente des Abwälzgetriebes auswechseln müßte.

Werkzeugträger

Das Gestell besteht aus dem die Gleitbahn 69 des Schlittens 70 bildenden Bett und aus zwei beiderseits, dieser Gleitbahn 69 angeordneten Ständern 114, die miteinander durch eine waagerechte Traverse verbunden sind. Diese Traverse hat in der Mitte einen ringförmigen Ausschnitt. In diesem ist um die lotrechte Achse M drehbar ein ringförmiger Teil 118 des schwingenden Werkzeugträgers 52 drehbar gelagert. Ein zweiter Teil dieses Werkzeugträgers besteht aus einem Schieber 120, der auf den Längsrändern 124 eines waagerechten Kulissenschlitzes 126 des Teiles 118 durch Kugellager 122 geführt ist.

Um nun diesen Werkzeugträger um die mit der Bearbeitungslinie zusammenfallende lotrechte Achse M hin- und herzuschwingen, ist ein Kurbeltrieb vorgesehen, dessen Kurbelwelle 28 von der Teleskopwell ο 82 angetrieben wird. Diese trägt zu diesem Zweck eine Schnecke 130, die mit einem im Bett 71 des Gestells drehbar gelagerten, auf der Kurbelwelle 128 befestigten Schnekkenrad 132 kämrat. Der Kurbelzapfen 56 des Kurbelanaes 58 ist gleitend in einem Schlitz 54 eines Armes II6 dejs Werkzeugträgerteiles 118 geführt. Der Schlitz 154 erstreckt sich radial zur lotrechten Achse M. Beim Umlauf des Kurbeltriebs um die Achse 60 der Kurbelwelle 128 schwenkt daher der Kurbelzapfen 56 den Werkzeugträger um die Bearbeitungslinie M hin und her, vergleicheFig. 3B,

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Die Werkzeugspindel 134 ist gegen Verschiebung gesichert in einem Gehäuse 136 gelagert, das seinerseits im Schlitten 120 auf- und abverschiebbar geführt ist» Angetrieben wird sie durch einen am Spindelgehäuse 136 angebrachten Motor 138 über einen Riementrieb 14Oi

Um die Oberflächengüte der vom Werkzeug T am Werkstück W bearbeiteten Fläche zu erhöhen, wird das Spindelgehäuse 136 in Richtung der Spindelachse 27 durch einen Motor 142 hin- und herbewegt, der zu diesem Zweck eine Nockentrommel 144 mit einer Schubkurve auf ihrer unteren Stirnseite trägt_o Diese Nockentrommel stützt sich auf eine am Schlitten 120 gelagerte Nockenrolle 146.

Als zylindrisches Werkzeug T dient vorzugsweise eine Schleifscheibe ο Abgerichtet wird sie durch ein mit Diamanten besetztes Abrichträdchen 148, das als Schleifscheibe wirkend durch einen kleinen Motor 150 angetrieben wird. Dieses Abrichtaggregat 150, 48 ist mittels eines Schlittens 151 verstellbar, der an dem ringförmigen Teil 118 verschiebbar geführt und in seiner jeweiligen Einstellage festklemmbar ist. Das Abrichten der Zylinderfläche des Werkzeugs T erfolgt bei dessen Aufwärtsverschiebung durch die Kante 152 des Abrichträdchens 148„ Zu diesem Zweck ist das Spindelgehäuse 136 durch einen hydraulisehen Antrieb 153 verschiebbar, der in dem Schlitten 120 untergebracht ist«

Die durch das Abrichten bedingte Abnahme des Durchmessers des Werkzeugs T muß durch einen waagerechten Vorschub des Werkzeugs in Richtung auf die Kante des Abrichträdchens 148 ausgeglichen werden. Diesem Zweck dient ein Vorschubmotpr 154, der an einem aufrechten Flansch I56 des ringförmigen Teils 118 des Werkzeugträgers,angebracht ist und mittels einer Schraubspindel 158 den Schlitten 120 auf der Gleitbahn 124 verschiebt« Der Schlitten hat zu diesem Zweck einen aufrechten Flansch l6o mit einer Gewindebohrung zur Aufnähme der Schraubspindel 158> die parallel zur Gleitbahn 124 angeordnet ist« Der Schlitten verschiebt sich also angetrieben durch den Vorsehübmötor 154 längs der Mittellinie des schwingenden Werkzeugträgers 52* Üä der Kurbeltrieb 5&> 128 dem Zweck dient _t diese Mittellinie'

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ständig in der gedachten Ebene N zu halten, muß diese Verstelleinrichtung zum Ausgleich der Abnutzung des Werkzeugs die Werkzeugspindelachse 27 stets genau zur gedachten Normalebene :s ausgerichtet halten,, Gleichgültig, welchen Durchmesser die spanabhebende Fläche des Werkzeugs T haben möge, so verbleibt doch diese Fläche stets tangential zu der am Werkstück W im Abwälzverfahren herauszuarbeitenden Fläche„

Das Abrichtaggregat wird durch Verschieben des Schlittens 151 so eingestellt, daß die abrichtende Kante 152 des Abrichträdchens 148 genau zur Bearbeitungslinie M ausgerichtet ist_o Man kann indessen gewunschtenfalls diese Kante 152 gegenüber der ßearbeitungslinie M aus Gründen verstellen, die dem Fachmann geläufig sind. So ist es bekannt, daß man die Schleifscheibe T aus ihrer Bearbeitungslage nicht einfach unmittelbar aufwärts verschieben darf, während sie noch in Berührung mit der bearbeiteten Fläche des Werkstücks W stehtj denn dadurch würde diese Fläche markiert werden. Aus diesem Grunde zieht man das Werkzeug T vor seiner Aufwärtsverschiebung von der bearbeiteten Fläche zurück, was im vorliegenden Falle durch den Vorschubmotor 154 geschieht0 Erst dann verschiebt man durch den hydraulischen Antrieb 153 das Spindelgehäuse I36 aufwärts, etwa um dabei die Schleifscheibe abzurichten oder um das Werkstück W auszutragen. Diese Arbeitsweise erfordert aber, daß die Abrichtkante 152 des Abrichträdchens 148 gegenüber der Beärbeitungslinie M etwas verstellt wird, damit die Abrichtkante genau gegenüber dem etwas zurückgezogenen Werkzeug T ausgerichtet ist. Wie dem Fachmann geläufig, dient der Vorsehubmotor 154 auch bei Beginn der Bearbeitung des Werkstücks dazu, das Werkzeug T allmählich bis in seine endgültige Lage vorzuschieben» Das muß langsam geschehen, damit das Werkzeug nicht überhitzt oder durch die Schnittkräfte überlastet wird. Natürlich könnte dieser Vorschub auch durch ein Verschieben des Schlittens 70 auf der Gleitbahn 69 herbeigeführt werden. Man könnte auch daran denken, die

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Ständer 114 auf dem Bett 71 des Gestells verschiebbar anzuordnen, um auf diese Weise den relativen Vorschub zwischen Werkzeug T und Werkstück W herbeizuführen-o

Wie aus der oben erwähnten GB-PS bekannt ist, schwankt bei einer gleichbleibenden Abwälzgeschwindigkeit der die Epitrochoide erzeugenden Zahnräder die Geschwindigkeit sehr stark, mit der das Werkzeug sich relativ zum Werkstück längs dieser Trochoide verschiebt«, Um diese Schwankungen zu verhindern, empfiehlt es in bekannter Weise, die Abwälzung mit einer ungleichförmigen Geschwindigkeit vorzunehmen. Für die Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug T längs der Trochoide relativ zum Werkstück W vorgeschoben wird, gibt es in der Regel einen Höchstwert. Damit man diesen einstellen kann, erfährt beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Welle 128 ihren Antrieb durch den Regelmotor ?6₀ An der Welle 128 ist eine die Geschwindigkeit steuernde Schubkurvens.cheibe i62 befestigt, die mittels einer Nockenrolle l6k einen Hebel 166 verstellt. Dieser Hebel steuert beispielsweise über einen Regelwiderstand 168 die Drehzahl des Motors 76 auf elektrischem Wege_o Die Kurvenscheibe I62 ist so gestaltet, daß der Motor 76 die Geschwindigkeit konstant hält, mit der das Werkstück W an der Bearbeitungslinie M vorbeiläuft.

Abwälzerzeugung anders gekrümmter Flächen

Zwar ist bei der vorstehenden Beschreibung unterstellt worden, daß die zu erzeugende Fläche ein EpItrochoid istj doch lassen sich mit der beschriebenen Maschine auch andere Flächen erzeugen. Man kann das Werkzeug T so einstellen, daß die von ihm bearbeitete Fläche mit der Bearbeitungslinie M nicht zusammenfällt, sondern in einem gewissen Abstand parallel zu ihr verläuftο Dann stellt die herausgearbeitete Fläche eijie Kurve dar, die zu einem Epitrochoid äquidistant verläuft. Das ist bei dein Zylinder einer ^rehit'oibenmasctiine häufig erwünscht, weil der Drehkolben an seinen Kanten Dichtungslei-

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aten trägt) die sehr häufig über die Kanten des Drehkolbens hinausragen und daher kein genaues Epitrochoid beschreiben sondern eine dazu äquidistante Kurve,, Diese Kurve stellt genaugenommen kein Epitrochoid dar, weil eine geometrische Figur einer zu ihr äquidistanten Figur nur dann ähnlich ist, wenn sie aus geraden Linien oder aus Kreisbögen besteht.

Man kann auch während irgendeines bestimmten Abschnitts des Arbeitsspiels den Motor 154 in Gang setzen, um dadurch den Schlitten 120 auf dem ringförmigen Teil 118 des Werkzeugträgers 52 zu verschieben. Eine solche Verschiebung würde dazu führen, daß die spanabhebende Fläche des Werkzeugs T von der Bearbeitungslinie M zurückgezogen oder über sie hinaus— geschoben würde. Auch dadurch würde sich die Gestalt der bearbeiteten Kurvenfläche des Werkstücks ändern.

Man kann auch durch Andern des ZahnradtibersetzungsVerhältnisses im Antrieb die Größe der gedachten Zylinder ändern, um eine entsprechende Änderung der Trochoidenflache zu bewirken. Zu beachten ist, daß durch Verschieben des Lagers 66 auf der Gleitbahn 74 der Trommel 68 die Achsen 23 und 25 aneinander bis auf Null genähert werden können» In diesem Falle erzeugt das Werkzeug T eine genau zylindrische Fläche.

Eine Ausführungsform der Erfindung, welche die Bewegungsgesetze der Fig. 2A verkörpert, würde sich von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch unterscheiden, daß der Drehtisch 62 ortsfest und undrehbar durch ein entsprechendes Maschinengestell gehalten wird. In diesem Falle würde das Gestell 71» 114, 113 um die Achse 23 kreisen. Bei einer die Bewegungsgesetze der Fig. 2B verkörpernden Ausführungsforra der Erfindung würde die Trommel 68 im Räume feststehen, also als ortsfestes Maschinengestell ausgebildet sein, um dessen Achse 25 das Gestell 71, 114, 113 umläuft und der Werkstücktisch 62 mit seiner Achse 23 kreist.

Diese beiden Ausführungsformell erfordern daher sehr viel mehr Platz als diejenige der Figuren 4-6, welche die Bowegun^sgesctze dor Fig. 2C"verkörpert.

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Claims

ANSPHÜCHE

1.!Werkzeugmaschine zum Erzeugen einer epitrochoiden oder älinlich. gekrümmten Fläche eines Werkstücks im Abwälzvci-faiiren, bei dem um eine erste Achse (25) eine Kurbel (68) und um eine zweite Achse (23) gleichzeitig ein Werkstückhalter (62, 64) mit der Kurbel (68) umläuft und ein Werkzeughalter (52) das Werkzeug (T) so führt, daß es das Werkstück (w) längs einer Linie (M) bearbeitet, die parallel zur ersten Aclisc (25) und in einem bestimmten Abstand von ihr verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (68) und der Werkstückhalter (62, 64) durch einen Antrieb (76, 82, 84,90, 94, 96) getrennt in.Drehungen versetzt werden, die zeitlieh in einer solchen Beziehung zueinander abgestimmt sind, daß diese Drehungen die gegenseitige Abwälzung einer ersten am Werkzeughalter (62, 64) befestigten gedachten Zylinderfläche (22) am inneren Umfang einer zweiten größeren gedachten Zylinderfläche (24) nachahmen, deren Achse mit der ersten Achse (25) zusammenfallt, wobei der Abstand der Bearbeitungslinie -(H) von der ersten Achse (25) großer ist als der Radius der zweiten gedachten Zylinderfläche (24).

2o Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen ersten, mit dem Werkstückhalter (62, 64) gekuppelten Triebling (86) und einen zweiten, mit der Kurbel (68) gekuppelten Triebling (92) enthält, die in der erahnten Beziehung zeitlich zueinander abgestimmt getrennt Um Achsen aiitroibbar sind, die relativ zueinander festliegen,,

3» Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet j daß die Umlatifachsen der beiden Trieblinge (86, 92) mit der ersten Achse (25) zusammenfallen*

4. Na»chine nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekemizeichne L, daß. die Kurbel (68) ein versteilbares Kiu'belzapfen<i%cr (60") tragLj durch das infolge entsprechender Anordnung (lon V/orkHblickhalters (62) die zweite Achse (23) hindurchgeht,

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deren Abstand von der ersten Achse (25) durch dio Verstellung veränderlich ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichriet, daß die Umlaufachsen der beiden Trieblingo (86, 92) auch dann weiter mit der ersten Achse (25) zusammenfallen, wenn durch Verstellen des Kurbelzapfenlagers (66) der Abstand der ersten von der zweiten Achse (23) verstellt wird.

6. Maschine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dnij der eine (86) der beiden Trieblinge (86, 92) mit dem Werkstückhalter (62, 64) durch eine Kreuzschlittenkupplung (lOO, 110, 112) gekuppelt ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden getrennt antreibbaren Trieblinge (86, 92) von zylindrischen Trommeln gebildet werden, deren hu-

fünge denjenigen der größeren gedachten Zylinderfläche (24) übertreffen.

8o Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (52) um eine mit der Bearbeitungslinie (M) zusammenfallende Schwingachse hin- und herschwingend angeordnet ist und das Werkzeug (T) mit seiner zylindrischen, zur ersten Achse (25) parallelaohsigen Arbeitsfläche dicht an der Bearbeitim-islinie (M) und mit seiner Achse (27) jederzeit in einer gedachten Ebene (N, Nc) hält, die diircii die Bearbeitungslinie und durch den momentanen Berührungspunkt (36, 36c) der beiden gedachton Zylinderflächen (22, 24) geht.

9· Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (52) einen um die Schwingachse (M) schwingenden Halter (II6, 118) und einen zweiten daran angreifenden Kurbeltrieb (58) aufweist, dessen Kurbelwelle (l28) um'eine vierte Achse (60) umläuft und durch den Antrieb (76, ijO) des Workotücklmlters 0>-, (>4) mit der Drehzahl der Werks tticklinlterkurbel (68) antroibbar i«t.

10» Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dn.5 dio erste Achse (25) von der viorton Achse (6(>) weiter als von der Dcarbeitungsllnie (M) entfernt'ist.

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lic Maschine nach einein der Ansprüche 1 his 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine zylindrische Schleifscheibe ist.

12. Maschine nach Anspmch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß eine gegenüber der Schleifscheibe (T) verschiebbare Abrichteinrichtung (148, 150, 15i) die Schleif*lache längs einer Linie berührt, die parallel zur Schleus eheibenaehse in der gedachten Ebene (N, Nc) verläuft.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abrichtlinie mit der Beerbeitimgslinie (M) zusammenfällt. . > '

14. Maschine nach einem der Ansprüche S bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaehse (2?) relativ zur Bearbeitimgslinie (M) längs der gedachten Ebene (H, Nc) durch ein Stellwerk (154, 158) verschiebbar ist.

15. Maschine nach einen der Ansprüche 9 his 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellwerk (154, 158)■ von dem schwingenden Halter (II6) getragen "wird.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 Ms 15, dadui-ch. gekennzeichnet, daß der Antrieb (76, 82, 84, 90, 94-, 96) die Kurbel (6S) um die erste Achse (25) in der einen Richtung und den Werkzeughalter (62, 64) um die zweite Achse (23) in der
entgegengesetzten Richtung antreibt.

17. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (76, 82, 84, 90, 94, 96) die erste Kurbel (68) und den zweiten Kurbeltrieb (128, 58) um
gleiche Viiikelbeträge antreibt. .

iS. Maschine nach einein der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,, daß, der Antrieb (76, 82, 84, 90, 94, 96)
Einrichtungen (162, 164, I66, l68) zur Änderung der Drehzahl von-Kurbel (68) und Werkstückhalter (62) und zur Änderung
der Sohwingunesfrequenz vom Werkzeughalter (52) in Abhängigkeit von ihrer relativen Lage aufweist„

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