DE2258236A1

DE2258236A1 - Zahnrad-schabemaschine fuer sehr breite zahnraeder

Info

Publication number: DE2258236A1
Application number: DE19722258236
Authority: DE
Inventors: Arthur Bair Bassoff; Richard William Tersch
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1973-06-07
Also published as: US3731591A; CA976008A; GB1407440A; JPS5646932B2; FR2250304A5; JPS4864586A; IT973765B; DE2258236B2

Description

Zahnrad-Schabemaschine für sehr breite Zahnräder

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Balligbearbeiten großer Zahnräder mit einem Maschinengestell, einem an diesem angeordneten umlaufenden Werkstückträger, einem Drehantrieb für den Werkstückträger und mit einem am Maschinengestell auf den Werkstückträger zu und von diesem weg bewegbaren Werkzeugträger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Maschine zu schaffen, die den gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise entspricht.

Diese Aufgabe ist mit einer Maschine der eingangs beschriebenen Art gelöst, die erfindungsgemäß einen Werkstückträger mit senkrechter Achse und eine Vorrichtung zum Antreiben des V/erkstückträgers in zwangläufiger Drehung aufweist. An einer · Seite des Werkstückträgers befindet sich in .im wesentlichen seitlichem Abstand von einem am Werkstückträger aufgenommenen V/erkzahnrad ein senkrechter Ständer, der bis zu einer beträchtlichen Höhe über der Ebene des WerkZahnrades aufragt.

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Ein Support ist schwenkbar um eine waagerechte Schwenkachse angeordnet, die senkrecht zur Achse des Werkstückträgers verläuft, und weist gerade Führungsbahnen auf, an denen ein Schneidwerkzeugschlitten geführt ist. Ein Schneidwerkzeugkopf ist am Schneidwerkzeugschlitten so angeordnet, daß sich in ihm ein mit dem V/erkzahnrad kämmendes Schneidwerkzeug aufnehmen läßt, und ist im Winkel verstellbar, so daß ein vorbestimmbares Achskreuzungsverhältnis zwischen dem Werkzahnrad und dem Schneidwerkzeug hergestellt werden kann.

An den oberen Enden von Schneidwerkzeugschlitten und Ständer ist eine Kulissenvorrichtung vorgeshen, die entsprechend der Bewegung des Schneidwerkzeugschlittens längs des Schneidwerkzeugsupportes eine"hin- und hergehende Schwenkbewegung des Supportes um sein Schwenklager bewirkt.

Der Werkzeugträger bzw. der Schneidwerkzeugträger, einschließlich dem Ständer, dem Support und dem Schneidwerkzeugschlitten, bildet ein Aggregat, das zur Erzielung einer Tauchvorschubbewegung am Maschinenbett radial zum Werkstückträger bewegbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung, die in einer Teilseitenansicht die wesentlichen Bauteile der Zahnradschabemaschine zeigt, mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Entsprechend der Zeichnung weist die Maschine ein Maschinengestell mit einem Maschinenbett 10 auf, das einen Werkstückträger 12 abstützt. An diesem ist drehfest mit senkrechter Achse ein Werkzahnrad W aufgenommen. Zum Drehantrieb des Werkzahnrades W ist eine (nicht gezeichnete) geeignete Vorrichtung vorhanden, beispielsweise in Gestalt einer Antriebsschnecke und eines Schneckenrades.

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Am Maschinenbett 10 stützt sich ein in seiner Gesamtheit mit 14 bezeichneter Werkzeugträger ab, der einen in im wesentlichen seitlichem Abstand vom Werkstückträger 12 angeordneten Ständer 16 und eine Tauchvorschubvorrichtung aufweist, die beispielsweise als Vorschubvorrichtung mit (nicht gezeichneter) Mutter und (nicht gezeichneter) Schraube ausgebildet sein kann, mit der sich der Werkzeugträger zur Erzielung von Tauchvorschub in waagerechter Richtung auf den Werkstückträger zu und von diesem weg bewegen läßt.

Der Ständer 16 weist eine gegen den Werkstückträger gerichtete Schwenklagerkonsole 18 auf, die mit einem Schwenklager 20 ausgerüstet ist, an der sich ein um deren Achse hin- und herschwenkbarer Support 22 abstützt'. Dieser Support 22 ist mit senkrecht ausgerichteten geraden Führungsbahnen 24 versehen, in denen ein Schneidwerkzeugschlitten· 26 verschieblich aufgenommen ist. Mit diesem ist fest eine Mutter^28 verbunden, die in eine vom Support 22 getragene und zu den Führungen parallele "Verstellmutter—bzw. Verstellgewindespindel 30 eingreift.

Der Schneidwerkzeugsehlitten 26 trägt einen Schneidwerkzeugkopf 32, der zur Aufnahme eines mit dem V/erkzahnrad W kämmenden Schneidwerkzeuges 0 eine umlaufende Schneidwerkzeug-Aufnahme 34 aufweist. Zwischen dem Schneidwerkzeugschlitten und dem Schneidwerkzeugkopf 32 sind vereinfacht dargestellte bogenförmige Führungsbahnen 36 angeordnet, die eine Winkelverstellung des Schneidwerkzeugkopfes um eine waagerecht durch die Mittelebene des Schneidwerkzeuges gehende und radial zum Werkzahnrad W verlaufende Achse ermöglichen. Diese Verstellung dient dazu, Schneidwerkzeug und V/erkzahnrad mit begrenzter Achskreuzung, wie es beim Zahnradschaben mit gekreuzten Achsen üblich ist, in Eingriff miteinander zu bringen.

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Zum Drehen der Verstellgewindespindel 30 ist eine Vorrichtung vor^eseher,, die gleichzeitig eine hin- unf hergehende Schwenkbewegung oder Neigung des Supportes 22 um die Achse des Schwenklagers 20 zuläßt. Diese Vorrichtung weist ein Kegelrad 38 auf, das am unteren Ende der Verstellgewinde spindel 30 fest angeordnet ist und mit einem Kegelrad 40 kämmt, dessen Achse mit der Achse des Schwenklagers 20 zusammenfällt. Das Kegelrad 40 ist seinerseits von einem an einer Antriebswelle 44 fest angeordneten Kegelrad 42 antreibbar. Dementsprechend wird durch Drehen der Antriebswelle 44 Drehung der Verstellgewindespindel 30 bewirkt, wobei eine Neigung oder eine hin- und hergehende Schwenkbewegung des Supportes 22 möglich ist.

Um das Schneidwerkzeug C zum Ausbilden einer Balligkeit an den Zähnen des Werkzahnrades V/ entsprechend bzw. in Abhängigkeit von seinem Verstellweg schwenken zu können, ist am oberen Ende des Ständers 16 ein Ausleger 46 befestigt, der eine winkelverstellbare Kulisse 48 mit einer längsgerichteten Kulissen- bzw. Führungsnut 50 trägt. An das obere Ende des Schneidwerkzeugschlittens 26 ist fest ein Lagerbock 52 mit einem Arm 54 angeschlossen, der einen am oberen Ende des Supportes 22 ausgebildeten Schlitz durchdringt und einen in der Rut 50 aufgenommenen Führungszapfen 56 trägt.

Bei der vorbeschriebenen Ausbildungsform bewirkt Drehung der Antriebswelle 44 senkrechte Bewegung des Schneidwerkzeugschlittens um einen Betrag, der ausreicht, das Schneidwerk- . zeug C von einer Stirnfläche zur anderen durch das Werkzahnrad W hindurchzuführen, so daß die Schneidwerkzeugzähne die Zahnradzähne von Zahnende zu Zahnende ausschaben. Es oei darauf hingewiesen, daß das Schneidwerkzeug aus Gründen der Einfachheit mit senkrechter Achse gezeichnet ist. In der Praxis ißt es jedoch um einen kleinen Winkel von weniger al rs 30 Grad gegen die Senkrechte geneigt, um dati übliche Zahnr.-idcjchuben Mit ^o kreuz ton Achnon ausführen zu können.

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Während der Schneidwerkzeugschlitten 26 an den im schwenkbaren Support 22 ausgebildeten Führungen 24 entlangfährt, zwängt der Führungszapfen 56 ,dem Support 22 eine hin- und hergehende Schwenkbewegung auf, die natürlich zu einer von ihr abhängigen hin- und hergehenden Schwenkbewegung des Schneidwerkzeugkopfes führt.

Die Arbeitsweise ist ganz verschieden von einer herkömmlichen Balligbearbeitung, bei der das Schneidwerkzeug normalerweise

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bei.ortsfester Anordnung arbeitet und ein Werkstücktisch an ortsfesten Führungsbahnen entlang hin- und herverfähren wird, während der Balligarbeitstisch entsprechend dem Verstellweg des Werkstücktisches relativ zu diesem hin- und hergeschwenkt wird.

Im vorliegenden Fall bleibt die Achse, um die der Support 22 hin- und herschwenkt, räumlich fixiert, während das Schneidwerkzeug eine Bewegung ausführt, die zusammengesetzt ist aus seiner Verstellbewegung parallel zu den Führungsbahnen 24 und aus einer Schwenkbewegung, die sich aus der Schwenkung dieser Führungsbahnen ergibt, wenn die Kulissenvorrichtung dem Support 22 die hin- und hergehende Schwenkbewegung um die Achse des Schwenklagers 20 aufdrängt. Auf diese Weise werden im vorliegenden Fall die Relativverstellung zwischen dem · Zahnrad und dem Schneidwerkzeug ermöglichenden geraden Führungsbahnen selbst entsprechend bzw. in. Abhängigkeit von Relativverstellung hin- und hergeschwenkt oder geneigt.

Die Zeichnung, in der, wie bereits erwähnt, das Aehskreuzungsverhältnis nicht berücksichtigt ist, zeigt das Schneidwerkzeug C in der Mittelstellung, Bei Bewegen des Schneidwerkzeuges C nach oben aus dieser Mitelstellung heraus, verläuft, entsprechend dem Vorstehenden, die anfängliche Aufwärtsbewegung in exakt senkrechter Richtung. Nimmt man für die Kulisse 48 eine/Stellung an, wie sie in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt ist, ergibt sich aus der Aufwärtsbewegung des

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Schneidwerkzeugschlittens 26 und des Schneidwerkzeuges C eine zeitlich auf die senkrechte Bewegung abgestimmte hin- und hergehende Schwenkbewegung des Supportes 22. Während der Support 22 eine ständig zunehmende ITgigung nach linke erhält, führt die fortgesetzte im wesentlichen nach oben gerichtete Bewegung des Schneidwerkzeugschlittens 26 und des Schneidwerkzeuges C zu einer körperlichen Verschiebung des Schneidwerkzeuges C nach links. Dies stellt einen im wesentlichen radial gerichteten Tauchvorschub des Schneidwerkzeuges relativ zum Werkstück V/ dar. Zusätzlich zum Tauchvorschub ergibt sich atis der stärker v/erdenden Winkelverstellung des Supportes 22 eine entsprechende Neigung des Schneidwerkzeuges um die Achse des Schwenklagers 20. Die Neigungsrichtung des Schneidwerkzeuges C während dieses anfänglichen Teils des Zyklus ist so, daß die rechte Kante des Schneidwerkzeuges C, d.h. die Kante, die der dem Werkzahnrad W benachbarten Kante entgegengesetzt ist, sich von der Mittelebene des Zahnrades weiter entfernt als die dem Zahnrad zugewandete Kante des Schneidwerkzeuges.

Diese aus Tauchvorschub und Schwenkung kombinierte Bewegung des Schneidwerkzeuges kann zustande kommen, ohne daß ein Kantenschneiden eintritt, da der Eingriff zwischen dem Schneidwerkzeug C und dem Werkzahnrad V/ mit sich kreuzenden Achsen entsprechend dem für das Zahnradschaben mit gekreuzten Achsen charakteristischen und bekannten Achskreuzungsverhältnis stattfindet.

Sobald das Schneidwerkzeug C seine oberste Stellung erreicht hat, wird die Drehung der Verstellgewindespindel 30 umgekehrt und die Bewegung des Schneidwerkzeuges wird umgekehrt, bis dieses erneut die anfängliche Mittelstellung einnimmt.

Durch Abwärtsbewegen des Schneidwerkzeuges aus der Mittelstellung heraus schwenkt der Support 22 aus der dargestellten senkrechten Richtung im Uhrzeigersinn heraus, so daß sich bei

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weiterer Abwärtsbewegung des Schneidwerkzeugschlittens 26 und des Schneidwerkzeuges G für dieses erneut ein radialer Tauchvorschub ergibt, der begleitet wird von einer fortgesetzten Schwenkung, bis das Schneidwerkzeug eine Stellung erreicht, in der seine Zähne an den unteren Zahnenden der Zähne des Werkzahnrades W stehen.

Das Vorstehende kann in einfacher V/eise als ein Vorgang beschrieben v/erden, bei dem das Schneidwerkzeug, während es im Eingriff mit dem Werkzahnrad bei gekreuzten Achsen gedreht wird, im wesentlichen parallel zur Achse des Werkzahnrades aus einer Mittelstellung-heraus bewegt wird, in der die gemeinsame Normale zu den Achsen von Werkzahnrad und Schneidwerkzeug im wesentlichen mittig zwischen den Stirnflächen sowohl des Werkzahnrades als auch des Schneidwerkzeuges liegt. Dieser Relativbewegung wird eine zusätzliche Relativbewegung überlagert, die einem auf die im wesentlichen parallel zur Achse des Werkzahnrades verlaufende Bewegung des Schneidwerkzeuges zeitlich abgestimmten Radialvorschub des Schneidwerkzeuges in das Werkzahnrad hinein entspricht. Weiterhin ist diesen Bewegungen eine auf diese zeitlich abgestimmte Schwenkung des Schneidwerkzeuges überlagert, wobei die Schwerikrichtung so gewählt ist, daß sich die vorn Werkzahnrad abgewandte Kante des Schneidwerkzeuges von der Mittelebene des Werkzahnrades weiter entfernt als die dem Werkzahnrad benachbarte Kante des Schneidwerkzeuges.

/Ansprüche. 3 (J 9823/03 4 1

Claims

ANSPRÜCHE

Maschine zum Balligbearbeiten großer Zahnräder mit einem Maschinengestell, einem an diesem angeordneten umlaufenden Werkstückträger, einem Drehantrieb für den Werkstückträger und mit einem am Maschinengestell auf den Werkstückträger zu und von diesem weg bewegbaren Werkzeugträger, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeugträger (14) ein Schwenklager (20) angeordnet ist, dessen Achse senkrecht zum Werkstückträger (12) in beträchtlichem Abstand von diesem und im wesentlichen in der Mittelebene eines am Werkstückträger (12) aufgenommenen Werkzahnrades (W) verläuft, daß ein Support (22) im Schwenklager (20) schwenkbar aufgenommen ist und gerade, zur Achse des Werkstückträgers (12) im wesentlichen parallele Führungsbahnen (24) aufweist, an denen ein Schneidwerkzeugschlitten (26) von überwiegender Längsausdehnung verschieblich geführt ist, daß der Schneidwerkzeugschlitten (26) einen Schneidwerkzeugkopf (32) trägt, der um eine zur Achse des Werkstückträgers (12) im wesentlichen radiale Achse schwenkbar ist, daß am Schneidwerkζeugkopf (32) eine umlaufende Schneidwerkzeug-Aufnähme (34) vorgesehen ist, in der ein zahnradähnliches Schneidwerkzeug (C) so aufnehmbar ist, daß es mit gekreuzten Achsen mit einem am Werkstückträger (12) aufgenommenen Werkzahnrad (W) kämmt, daß zwischen dem Support (22) und dem Schneidwerkzeugkopf (32) eine Verstollvorrichtung (28,30,38,40,42,44) zum Bewegen des Schneidwerkzougschlittens (26) entlang den Führungsbahncn (24) des Supportes (22) angeordnet ist, und daß eine verstellbare Kulissenvorrichtunp (Ί8,56) vorhanden ist, von der ein Bauteil (Ί3) am Maschinengestell und ein Bauteil (56) am 'Jchncidwerkzeuiicchlittcn (26) angebracht ist und mit der sich

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beim Verfahren des Schneidwerkzeugschlittens (26) an den Mhrungsbahnen (24) des Supportes (22) dieser um die Achse des Schwenklagers (20) hin-und herschwenken läßt.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der "Werkstückträger (12·) mit senkrechter Achse angeordnet ist, daß zum Werkzeugträger (14) ein im seitlichen Abstand vom Werkstückträger (12) angeordneter und diesen beträchtlich überrragender Ständer (16) gehört, und daß die Bauteile (48,56) der Kulissenvorrichtung am Oberteil des Ständers (16) und am oberen Ende des Schneidwerkzeugschlittens (26) angeordnet sind.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das am Oberteil des Ständers (16) angeordnete Bauteil (48) der Kulissenvorrichtung ein verstellbares genutetes Bauteil ist, und daß das am oberen Ende des Schneidwerkzeugschlittens (26) angeordnete Bauteil (56) der Kulissenvorrichtung ein Pührungsglied ist, das in der Nut (50) des genuteten Bauteils (48) beweglich aufgenommen ist.
4. Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das genutete Bauteil (48) in eine Lage verstellbar ist, in der die Nut (50) senkrecht ausgerichtet ist, so daß keine Balligbearbeitung stattfindet.
5. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (28,30,38,40, 42,44) eine Vorschubschraube (30) mit Mutter (28) und ein Übertragungs-Rädergetriebe (38,40,42,44) mit einem zum Schwenklager (20) koaxialen Zahnrad (40) aufweist.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichne t, daß zur Verstellvorrichtung (28,30,38,40, 42,44) eine umlaufende, zu den Führungsbahnen (24) am

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ORfGlNAk INSPECTED

Support (22) parallele Vorschubgewindespindel (30) und ein an dieser fest angeordnetes Kegelrad (38) gehöreni und daß das zum Schwenklager (20) koaxiale Zahnrad (40) ein zweites Kegelrad ist, das mit dem an der Gewindespindel (30) fest angeordneten Kegelrad (38) kämmt.
7. Maschine zum Balligbearbeiten von Zahnrädern mit einem Maschinengestell, einem an diesem angeordneten umlaufenden Werkstückträger und mit einem am Maschinengestell' auf den Werkstückträger zu und von diesem weg bewegbaren Schneidwerkzeugträger, dadurch gek ennz ei ohne t, daß am Schneidwerkzeugträger (14) ein Schwenklager (20) angeordnet ist, dessen Achse senkrecht zum Werkstückträger (12) in beträchtlichem seitlichem Abstand von dessen Achse und etwa in der Mittelebene eines am Werkstückträger (12) aufgenommenen Werkzahnrades (W) verläuft, daß ein Support (22) von überwiegender Längsausdehnung mit einem Ende im Schwenklager (20) schwenkbar aufgenommen ist und gerade, zur Achse des Werkstückträgers (12) im wesentlichen parallele Führungsbahnen (24) aufweist, an denen ein Schneidwerkzeugschlitten (26) verschieblich geführt ist, daß am Schneidwerkzeugschlitten (26) eine umlaufende Schneidwerkzeug-Aufnahme (34) angeordnet ist, daß der Werkstückträger (12) in Drehung antreibbar ist, daß eine Verstellvorrichtung (28,30,38,40, 42,44) zum Verstellen des Schneidwerkzeugschlittens (26) entlang den Führungsbahnen (24) vorhanden ist, und daß der Schneidwerkzeugschlitten (26) und der Schneidwerkzeugträger (14) über eine Kulissenvorrichtung (48,56) so miteinander verbunden sind, daß sich der Support (22) entsprechend der Verstellung des Schneidwerkzeugschlittens (26) entlang den Führungsbahnen (24) des Supportes (22) um die Achse des Schwenklagers (20) hin- und herschwenken läßt.
8. Maschine nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (12) mit senkrechter Achse angeordnet ist, daß der Support (22) mit seinem unteren

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Ende im Schwenklager (20) schwenkbar aufgenommen ist und von diesem sich nach oben erstreckt, und daß die !"iihrungsbahnen (24) des Supportes (22) in dessen Mittelstellung senkrecht ausgerichtet sind.
9. Verfahren zum Balligschaben eines breiten Zahnrades unter Verwendung eines wesentlich sehmaleren zahnradähnlichen Schabwerkzeuges, dadurch gek enn zeichnet, daß . das Schabwerkzeug und das Zahnrad mit spielfreiem Eingriff bei gekreuzten Achsen gedreht werden, daß dem Schabwerkzeug und dem Zahnrad eine relative Hin- und Herbewegung in entgegengesetzten, zur Achse des Zahnrades im wesentlichen parallelen Richtungen aus einer Mittelstellung heraus, in v/elcher die gemeinsame Normale zu den Achsen des Zahnrades und des Schabwerkzeuges im wesentlichen mittig zwischen den Stirnflächen sowohl des Zahnrades als auch des Schabwerkzeuges liegt, in Endstellungen aufgedrängt wird, in denen das Schabwerkzeug an Zahnenden der Zahnradzähne angreift, und daß dieser relativen Hin- und Herbewegung mit zeitlicher Abstimmung,auf diese eine einem Tauchvorschub entsprechende erste zusätzliche Bewegung, die sich aus radial in das Zahnrad gerichteter körperlicher Bewegung des Schabwerkzeuges während der Phase der Relativbewegung ergibt, in welcher die Berührungsstelle zwischen den Zähnen des Zahnrades und des Schabwerkzeuges aus den Mittelteilen der Zahnradzähne nach beiden Zahnenden hin und in umgekehrter Richtung wandert, und eine mit zeitlicher Abstimmung auf die relative Hin- und Herbewegung zweite zusätzliche Bewegung aufgedrängt wird, die einem Schwenken des Schabwerkzeuges um eine Achse entspricht, die auf der Achse des Zahnrades senkrecht steht und im seitlichen Abstand von der dem Zahnrad abgewandten Stirnseite des Schabwerkzeuges verläuft.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Schwenkbewegung so gerichtet ist, daß die vom Zahnrad abgewandte Kante des Schabwerkzeuges sich von der Mittelebene des Zähnrades weiter entfernt als die dem Zahnrad zugewandte Kante des Schabwerkzeuges.

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