DE2652841A1

DE2652841A1 - Verfahren zur herstellung von schraubenfoermigen laufbahnen und werkzeugmaschine zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2652841A1
Application number: DE19762652841
Authority: DE
Inventors: Manfred R Kuehnle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-20
Filing date: 1976-11-20
Publication date: 1977-05-26
Also published as: US4028992A; JPS5284579A; SE7612987L; BE848578A; NL7612911A; CH599825A5; FR2332097B1; IT1072026B; JPS5939263B2; CA1037308A; GB1556760A; FR2332097A1; SE429310B

Description

7652841

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH ο - sos* unterp^af-enhofen 16. Nov. 1976

PATENTANWALT postfach US/Ei

TELEFON (MÜNCHEN) 84 36 38

"" PATENDLICH MÜNCHEN DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. D-BO34 UNTERPFAFFENHOPEN, POSTF,

TELEX: B2 173O

Meine Akte: K-4122

Anmelder: Manfred R. Kuehnle

Verfahren zur Herstellung von schraubenförmigen Laufbahnen und Werkzeugmaschine' zur Durchführung das Verfahrens

Die Erfindung befaßt sich mit der Technik, mit der in einem vorgeformten Werkstück schneckenförmige Laufbahnen mit einem gleichförmigen Querschnitt eingeschnitten werden.

Es ist bereits ein Getriebe bekannt, welches von einer Antriebswelle auf eine Abnahmewe He mittels einer Vielzahl von kreisförmig angeordneten Kugellagereinheiten Kraft überträgt, die durch ein Gewinde an der Abnahmeweile angetrieben werden, und dessen Kugellager nebeneinanderliegenden, schneckenförmigen Laufbahnen folgen, die in der Wandung einee toroidförmigen Hohlraums eingeschnitten sind (US-PS No. RE26,476).

Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung des toroidförmigen Innenraums für solche Getriebe konventionelle Bearbeitungsverfahren und Maschinen nicht angewendet werden können, und selbst bei größter Sorgfalt keinen konstanten Rillenquerschnitt oder einen mathematisch korrekten Steigungswinkel ergeben. Es war bisher nicht möglich, richtig funktionierende Toroid-Getriebe herzustel-

709821/09^5

265284

len, die den mathematischen Ansprüchen von einem konstanten Querschnitt der Lufbahnen und dem ständig wechselnden Steigungswinkel Genüge tragen, in Übereinstimmung mit einer gleichförmig rotierenden Äbtriebsbewegung.

Es ist sehr wichtig, daß die als Toroid geformten schraubenförmigen Laufbahnen in solchen Transmissionen sehr gleichförmig und in genauester Relation zu der Schraubenachse verlaufen, die mit der Rotationsachse der Schnecke zusammenfällt, damit das Getriebe richtig funktionieren kann.

Ohne Erfüllung dieser Bedingungen würden die Kugellager ungleichmäßig belastet, was zu einem übermäßigen Kuge Hager-Verschleiß beitrüge. Außerdem beginnen sich gewisse Kugellager in den Kugellagereinheiten gelegentlich von der Antriebswelle loszulösen. Solche "losen" Lager fangen an, den anderen nachzuhängen, weil sie selbst nicht genügend rotiert werden und deswegen die Tendenz entwickeln, die Vorwärtsbewegung der Kugellagereinheiten innerhalb des Gehäuses zu bremsen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem exakt verlaufende, "schraubenförmige Bahnen, die innerhalb eines Toroides angeordnet sind, hergestellt werden können.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, die Herstellung solcher Laufbahnen mit einem gleichförmigen Querschnitt zu ermöglichen. Ferner sollen schraubenförmige Laufbahnen mit gleichförmigem Querschnitt und jeweils korrektem Steigungswinkel in der Oberfläche von einem toroidförmigen Getriebegehäuse hergestellt werden können.

Es ist deshalb auch Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine anzugeben, die genaue, als Toroid gekrümmte schraubenförmige Laufbahnen schneidet in einem konkaven toroidförmigen Gehäuse, die sowohl untereinander, als auch in Bezug auf die Achse des Gehäuses präzise verlaufen.

Demgemäß umfaßt die Erfindung sowohl die verschiedenen Arbeitsverläufe und die Beziehung dieser Arbeitsgänge zueinander, als auch die Werkzeugmaschine selbst, die die notwendigen Bearbei-

709821 /0946

tungsgänge ausführen kann, in der die Anordnung der Bauelemente und Teile so gestaltet ist, daß die gewünschten Arbeitsverläufe zuwege gebracht werden können.

Allgemein gesprochen, die hier besprochene Werkzeugmaschine erstellt schraubenförmige Laufbahnen in einem vorgeformten Werkstück, indem sie eine Doppelrotation von Schneidwerkzeug und Werkstück entlang rechtwinklig verlaufenden Achsen vollzieht. Die Rotationen sind so aufeinander abgestimmt, daß das Schneidwerkzeug einen gleichbleibenden Eingriffswinkel am Werkstück beibehält, solange die Laufbahnen geschnitten werden, mit dem Ergebnis, daß die Laufbahnen einen gleichförmigen Querschnitt entlang ihrer Gesamtlänge aufweisen.

Die Werkzeugmaschine hält das Werkstück auf einem rotierenden Drehtisch, welcher um eine vertikale Achse läuft. Das Schneidwerkzeug wird direkt über den Drehtisch gehalten durch ein schwenkbares Joch, welches sich um eine horizontale Achse dreht. Der Drehtisch und das Joch arbeiten so zusammen, daß, wenn der Drehtisch von einem zureichenden elektrischen Motor angetrieben wird, das Schneidwerkzeug in einem Kreis bewegt wird,.dessen Radius mit dem Radius der Laufbahnen, die in dem Werkstück hergestellt werden, übereinstimmt. Der Steigungswinkel der Laufbahnen andererseits wird bestimmt durch das Verhältnis der Vorwärtsbewegung des Drehtische und der Schwenkung des Jochs.

Die beschriebene Werkzeugmaschine ermöglicht zum ersten Mal die Herstellung von mathematisch richtigen, gleichmäßig schraubenförmigen Laufbahnen in toroidförmigen Getrieben von dem Typ, wie sie im obigen Patent beschrieben sind. Als Ergebnis von der genauestens kontrollierten Doppelrotation von Schneidwerkzeug und Werkstück können schneckenförmige Laufbahnen in toroidförmigen Getriebegehäusen hergestellt werden, die sowohl einen gleichförmigen Querschnitt haben als auch genau nebeneinander und in Bezug zur zentralen Achse des in sich geschlossenen Getriebes angeordnet sind. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Kugellager in Getrieben, die auf diese Weise hergestellt wurden, alle die gleiche Last tragen und alle gleichförmig mit der Antriebswelle in

709821/094S

Eingriff stehen. Folglich ist die Abnützung der Kugellager auf ein Minimum reduziert, und das Getriebe arbeitet mit maximalem Wirkungsgrad. Trotz allem ist die hier beschriebene Werkzeugmaschine relativ einfach zu handhaben und zu unterhalten.

Zusammenfassend werden deshalb die wesentlichen Merkmale der Erfindung darin gesehen, daß in einem konkaven Werkstück schraubenförmige Laufbahnen hergestellt werden, indem ein geeignetes Schneidwerkzeug und das Werkstück eine Doppelrotation entlang sich rechtwinklig kreuzenden Achsen ausführen. Die Doppelrotationsbewegung hält das Schneidwerkzeug in einem gleichbleibenden Eingriffswinkel zu dem Werkstück, solange es jede einzelne Laufbahn schneidet, mit dem Ergebnis, daß jede Laufbahn einen gleichförmigen Querschnitt aufweist entlang ihrer gesamten Länge.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 schematische Ansichten, die das Wechsel verhältnis von Werkstück und Schneidwerkzeug in Fig. 1 darstellen; und

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Steuerungssystems der in Fig. 1 gezeigten Werkzeugmaschine.

Die in Fig. 1 dargestellte Werkzeugmaschine hat eine kräftige, stabile rechteckige Grundplatte 10, die ein Paar Stützblöcke 12 und 14 trägt, die auf den beiden Enden der Grundplatte stehen. Eine aufrecht stehende Säule mit relativ großem Durchmesser 16 hat ihr unteres Ende in einem Drehzapfen 18 eingelagert, der in der Grundplatte IO halbwegs zwischen Stützblöcken 12 und 14 eingelassen ist.

Der D ehzapfen 18 ist gleichzeitig sowohl ein rotierendes als auch ein Antriebslager, so daß die Säule 16 unabhängig von der Unterlage und trotz der in der Säule nach unten wirkenden Kräfte frei rotieren kann. Oben auf der Säule 16 ist ein kreisförmiger Drehtisch 20 befestigt, der groß genug ist, das herzustellende Werkstück W zu tragen.

-τ-

Das abgebildete Werkstück W ist der untere Teil eines Gehäuses für ein toroidförmiges Schraubengetriebe (US-PS RE26476). Das Werkstück ist auf dem Tisch 20 durch Schrauben 22 befestigt, die durch entsprechende Öffnungen durchreichen, die sich in gewissen Abständen entlang einem Plansch W¹ an dem Werkstück befinden. Diese Schrauben sind so in Öffnungen mit Gewinden (nicht abgebildet) in der Oberfläche vom Drehtisch 20 eingedreht, daß das Werkstück W auf der Mittelachse der Säule 16 zentriert ist. Außerdem umschließt ein Schutzschild 23 den Drehtisch 20 und das Werkstück W, um den Arbeiter zu schützen.

Vorzugsweise ist das Werkstück ins Gesenk geschmiedet, so daß es schon die richtige Form für diesen Teil hat. Noch genauer ausgedrückt: es hat einen konkaven mittleren Teil W", in dem sich durch den Schmiedeprozeß eine Serie von grob vorgeformten einzelnen schraubenförmigen Rillen R befinden. In dem Getriebe laufen die Lager nicht ganz am Boden der Laufbahnen. Die Laufbahnen haben eher das Profil eines "Gothischen Bogens" oder einer runden Form mit einer Rille an der Unterseite; die Lager greifen an den Seiten der Laufbahnen ein an Punkten, die ungefähr durch einen Winkel von 60° getrennt sind. Vorzugsweise wird während des Schmiedeprozesses eine kleine Rille am Boden der Laufbahnen geformt, oder die Laufbahnen können profilmäßig so ausgestaltet werden, daß sie etwaigen Schmutz aufnehmen und einen Platz für das Schmieröl bieten können. Diese Rillen sind aufgezeigt als R¹ in Fig. 3. Die obige Werkzeugmaschine gibt den Rillen ihr endgültiges Profil, wie hier jetzt gleich beschrieben werden wird. Wenn es mit einer passenden oberen Hälfte des Getriebes zusammengefügt wird, formt das Werkstück W ein toroidförmiges Gehäuse, in dessen Wand die Laufbahnen geformt werden, welche' die Bewegung der Kugellager in diesem Getriebe bestimmen. Wie am besten aus Fig. 2 und 3 ersehen werden kann, hat der schüsseiförmige Teil W" des Werkstückseinen gleichförmigen ersten Radius um seine vertikale Achse A, aber ebenfalls einen gleichförmigen kleineren Krümmungsradius um eine Kreisachse B, die in einer senkrechten Ebene zur Achse A steht.

Der Drehtisch 2.0 (Fig. 1) und folgedessen auch das Werkstück W werden von einem großen Zahnrad 26 um die vertikale Achse

709821/OiUS

A angetrieben, das die Säule 16 an ihrem unteren Ende umschließt. Ein elektrischer Motor, der an der Grundplatte 10 montiert ist, treibt einen Zahnrad-Kupplungs-Mechanismus an. Zwei in Eingriff stehende Zahnradsegmente 32 und 33, die mit zwei Drehzapfen der Vorrichtung 30 verbunden sind, greifen in das Zahnrad 26 ein, wobei jeweils eines die Säule entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, wie durch den Pfeil in Fig. 1 angezeigt, ist und wie es später noch beschrieben werden wird.

Ein stabiles Joch 36 ist direkt über dem Drehtisch 20 angebracht. Eine kurze Kegelradwelle 38 steht horizontal aus der linken Seite des Jochs 36 heraus und wird bei 40 in dem Stützblock 12 engagiert. Eine ähnliche Kugelradwelle 42 steht horizontal aus dem rechten Ende des Jochs 36 heraus und wird bei 44 an den Stützblock 14 engagiert. Die Wellen 38 und 42 sind in solch einer Position in Bezug auf den Drehtisch 20, daß das Joch 36 um die Achse B des Werkstücks rotiert (Fig. 2 und 3).

In der Mitte des Jochs 36 ist eineAufspannvorrichtung 46 gezeigt, die das Schneidwerkzeug 48 hält. Werkzeug 48 stützt und rotiert die Vorrichtung, die ihrerseits den Laufrillen R ihre endgültige Form gibt. In der erläuterten Ausführung der Erfindung, welche so konstruiert ist, daß sie Laufrillen mit einem runden Querschnitt schneidet, besteht die Vorrichtung aus einem Fräser M mit einem Kugel-Ende, dessen Schneidquerschnitt mit dem Querschnitt einer fertigen Laufrille R übereinstimmt. Es ist ersiehtlieh, daß auch andere geeignete Schneidvorrichtungen benützt werden können, wie z.B. eine Schleifkugel, ein Kaltverformungswerkzeug, ein Schwingwerkzeug, eine Funken-Erosions-Elektrode oder ein konventionelles chemisches Bearbeitungsgerät.

So wird, wenn das Joch 36 um seine Achse gedreht wird, das Eingriffsende des Fräsers M in einem Halbkreis um die Achse des Jochs geschwungen, in Übereinstimmung mit Achse B, wie in Fig. und 3 ersichtlich. Der Abstand zwischen dem Ende des Fräsers und der Achse B ist dergestalt, daß der Fräser M nur gerade genügend Material von den unvollkommenen Laufrillen R, die während des Schmiedevorgangs geformt wurden, abnimmt, um den Laufrillen eine glatte Oberfläche und einen exakt gleichförmigen Querschnitt zu

709821/094 %

geben. Typischerweise wird etwa 0,5 mm (0,002 Zoll) an Material weggenommen.

Der Drehtisch 20 (Fig. 1) und des Joch 36 sind so angeordnet, daß sie sich, im Gleichlauf miteinander drehen. Genauer gesagt, ein Stirnrad 62 am Ende der Welle 63, die in der Grundplatte 10 eingelagert ist, steht im Eingriff mit dem Zahnrad 26. Das Zahnrad 26 steht mittels Zwischenrad 62 ebenfalls in Eingriff mit einem ähnlichen Zahnrad 64, "welches an einer vertikalen Welle angebracht ist. Das untere Ende der Welle 66 ist in der Grundplatte IO gelagert, während ihr oberes Ende verbunden ist zur Antriebswelle einer normalerweise in Eingriff stehenden, durch einen Elektromagneten angetriebenen Kupplung. Die Kupplungsabnahmewelle ist verbunden mit dem unteren Ende der Welle 68, die ihrerseits ebenfalls bei 72 in einem Lagerblock 74 abgefangen ist, der seitlich vom Stützblock 12 vorsteht. Das obere Ende der Welle 68 hört in einem Kegelrad 76 auf, das in Eingriff steht mit einem ebensolchen Kegelrad 78 und auf der Welle 38 sitzt. So dreht sich, wenn der Drehtisch 20 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird und in die Kupplung 67 eingreift, das Joch 36 in der Richtung gemäß dem Pfeil dicht neben dem Zahnrad 78 und bewegt den Fräser M abwärts von seiner Stellung in Fig. 1 in seine neue S ellung in Fig. 2. Andererseits, wenn die Kupplung 67 entkuppelt ist, können der Drehtisch und das Joch unabhängig voneinander bewegt werden.

Es können-natürlich auch andere mechanische oder elektromechanische Bindeglieder zwischen dem Joch 36 und der Säule 16 angebracht werden, um diese beiden Teile aufeinander abgestimmt zu bewegen, falls dies erwünscht ist.

Das Joch 36 kann auch durch einen Motor 82 angetrieben werden, der eine Zahnradkupplungsvorrichtung 84 antreibt, die oben auf dem Stützblock 12 angebracht ist. Die Vorrichtung 84 besteht aus einem Untersetzungs-Getriebegehäuseteil 84a und einem normalerweise ausgekuppelten, elektromagnetisch in Kraft gesetzten Kupplungsteil 84b. Der Abtrieb der Vorrichtung kommt von einer Welle 86, die von der Vorrichtung 84 herunterragt und in einem Kegelrad 88 aufhört. Das Kegelrad 88 kämmt mit einem ähnlichen Kegelrad 92, welches auf der Welle 38 hinter dem Zahnrad 78 ange-

709821/OnS

ordnet ist.

Der Kupplungsteil 84b ist normalerweise ausgekuppelt, wenn die Kupplung 67 eingekuppelt ist, solange der Fräser M eine Laufrille R schneidet. Nach Vollendung jeder Rille wird die Kupplung 67 ausgekuppelt und der Kupplungsteil 84b wird in Eingriff gebracht, so daß der Motor 82 die Welle 38 und das Joch 36 in einem ziemlich schnellen Tempo antreibt in der umgekehrten von dem Pfeil angezeigten Richtung, so daß der Fräser M von seiner Position wie in Fig.2 zu seiner Ausgangsstellung wie in Fig. 1 zurückkehrt.

Die Kupplungen 67 und 84b werden kontrolliert durch zwei Grenzschalter 94 und 96, die auf dem Stützblock 14 montiert sind und die durch einen Stift 98 ausgelöst werden. Dieser Stift ragt aus der Kegelradwelle 42 dicht bei dem Stützblock 14 heraus, wenn der Fräser M in der Position von Fig. 1 und 2 ist. Die Bewegung dieser Kupplungen und Schalter wird jetzt anschließend beschrieben werden im Zusammenhang mit Fig. 4.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und 4: Die Vorrichtung 3O in Fig. 1 umfaßt einen Zahnradteil 30a und einen Kupplungsteil 30b. Über dem Zahnradteil 30a werden von dem Motor 28 zwei Abtriebswellen 102 und 104 angetrieben, die zu dem Kupplungsteil 30b führen. Die Welle 102 ist verbunden zur Antriebswelle einer elektromagnetischen 36O°-Kupplung 106 in Sektor 30b, während die Welle 104 verbunden ist zur Antriebswelle einer ähnlichen 36O°-Kupplung 108 in diesem Sektor. Die Äbtriebswelle der Kupplung 106 treibt das Zahnrad 32, während die Äbtriebswelle der Kupplung 1O8 das Zahnrad 33 dreht. Der Motor 28 und der Zahnrad-Sektor 3Oa werden ständig durch eine Wechselspannungsguelle gespeist, wie in Fig. 4 aufgezeigt ist. Bevor jedoch die Kupplungen 1O6 und 108 in Tätigkeit gesetzt werden, wird keine Bewegung übertragen zu den Zahnrädern 32 und 33, wo sie mit ihren Arbeitswellen verbunden sind. Die Kupplung Io6 wird in Betrieb gesetzt, indem für einen Augenblick der Schalter S, der am Stützblock 14 angebracht und zwischen der Wechselspannungsquelle und der Kupplung angeschlossen ist, geschlossen wird. Nach dem Anschalten dreht die Kupplung 106 das Zahnrad 32 durch eine vollkommene Umdrehung. Wie in der Zeichnung angedeutet, hat nur ein kleiner Teil dieses Zahnrades Zähne, so

daß mit jeder Anschaltung des Schalters S das Zahnrad 32 das Zahnrad 26 um ein Stück drehen wird, das durch die Anzahl der Zähne auf dem Zahnrad 32 bestimmt ist.

In dem hier besprochenen Fall fräst die Werkzeugmaschine 72 schraubenförmige Laufrillen in einem als Toroid geformten gekuppelten Getriebegehäuse. In diesem Gehäuse ist der Steigungswinkel von jeder Rille R dergestalt, daß das Gehäuse und damit auch der Werktisch 20 jedesmal um 5 gedreht werden, solange der Fräser M jede einzelne Rille R aushebt. Deshalb hat das Zahnrad 32 einen mit Zähnen bestückten Abschnitt, dessen Winkelabschnitt so beschaffen ist, daß für jede ganze Umdrehung dieses Zahnrades sowohl das Zahnrad 26 und das Werkstück 20 genau um 5 gedreht werden. Außerdem läuft der Zahnradsatz im Getriebeabschnitt 30a so langsam, daß der Fräser M das nötige Material entfernen kann, um die fertigen Rillen R zu formen.

Während das Zahnrad 26, wie angedeutet, entgegen dem Uhrzeigersinn läuft, wird das Zahnrad 64 durch das Zahnrad 62 in der gleichen Richtung getrieben. Wie vorher angedeutet, ist die Kupplung 67 normalerweise in Eingriff, so daß diese Drehbewegung an die Welle 68 und mittels der Kegelräder 76 und 78 auch auf das Joch 36 übertragen wird. Wie ebenfalls schon vorher angedeutet, ist der Kupplungssektor 84b normalerweise nicht in Eingriff während dieses Arbeitsganges. Während so das Zahnrad 26 und der Drehtisch 20 um 5° gedreht werden, wird das Joch 36 und folglich auch der Fräser M um etwa 90° gedreht, von der Fräserstellung in Fig. 1 zu der Fräserstellung in Fig. 2. Auf diese Art, während sich der Fräser M in seine Position in Fig. 2 bewegt, wird eine fertige Rille R in das Werkstück W eingegraben. Sobald der Fräser M seine Position in Fig. 2 erreicht hat, stößt der Stift 98 auf der Kegelradwelle 42 gegen den Schalter 96, der normalerweise offen ist, und schließt für einen Augenblick diesen Schalter. Wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist der Schalter 96 parallel geschaltet mit dem normalerweise offenen Relais 112. Eine Seite dieses parallelen Stromkreises ist durch den Schalter 94, der normalerweise geschlossen ist, mit der Wechselspannungsquelle verbunden, während die gegenüberliegende Seite dieses Parallel-Stromkreises

709821/09U

durch die Relais-Spule 112a und durch die Kupplungen 67, 84b und 118 zur Erde verbunden sind. So wird, wenn der Schalter 96 geschlossen ist, die Relais-Spule 112a aktiviert, schließt dadurch das Relais und klinkt ein.

Das Schließen des Relais 112 bewerkstelligt mehrere Dinge. Erstens wird die Kupplung 67 ausgekuppelt, so daß das Zahnrad 26 nicht mehr das Joch 36 treibt. Außerdem wird die 36O°-Kupplung 108 eingekuppelt und verursacht dadurch, daß das Zahnrad 33 eine ganze Umdrehung macht. Das Zahnrad 33 hat einen mit Zähnen versehenen Sektor von der Größe, daß mit jeder Umdrehung des Zahnrads 33 das Zahnrad 26 und folglxchermaßen auch der Drehtisch 20 veranlaßt werden, sich um einen bestimmten kleinen Winkel zu drehen. In dem hier beschriebenen Fall hat der Anfang von jeder Rille R von dem Ende der vorhergehenden Rille in dem Werkstück 5 Abstand. Polglich ist der Zahnabschnitt des Zahnrads 33 so beschaffen, daß mit jeder Umdrehung des Zahnrads 33 das Zahnrad 26 um einen Winkel von 5 gedreht wird.

Außerdem, um Zeit einzusparen dreht der Zahnradsatz im Getriebesektor 30a, welches das Zahnrad 33 antreibt, dieses Zahnrad mit einem ziemlich schnellen Tempo, so daß der Zeitverlust zwischen dem Fräsen der nachfolgenden Rillen R minimal ist.

Das Schließen des Relais 112 kuppelt auch den Kupplungsteil 84b ein, so daß gleichzeitig mit der 5°-Drehung des Werktisches 20 das Joch 36 gedreht wird, um den Fräser M von der in Fig. 2 gezeigten Stellung zu der ungefähr horizontalen Ausgangsstellung in Fig. 1 zu drehen.

Damit der Fräser M auf diese Art und Weise in die Ausgangsstellung zurückgebracht werden kann, wird er abgehoben von der Rille R, welche er soeben geschnitten hat. Dies kann erreicht werden, indem man den Werktisch 20 im Verhältnis zur Säule 16 um einige mm senkt, durch eine geeignete hydraulische oder elektromagnetische Methode. In dem aufgezeigten Beispiel jedoch wird dies bewerkstelligt, indem man den Fräser M von dem Werkstück zurückzieht. Genauer gesagt, die Aufspannvorrichtung 46, welche den Fräser M trägt, besteht aus einem an dem Joch 36 befestigten Teil und

7Q9821/094S

einem bewegbaren Teil 46b, der verschiebbar angebracht ist an der Unterseite des Teiles 46a, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Das Werkzeug 48 und der Fräser M sind an dem Teil 46b befestigt. Der verschiebbare Sektor 46b kann bewegt werden zwischen einer voll ausgefahrenen Stellung in Fig. 1 und einer zurückgezogenen Stellung.

Der Sektor 46b wird normalerweise in seiner ausgefahrenen Stellung gehalten, durch eine geeignete Feder zwischen den Teilen 46a und 46b. in dieser ausgefahrenen Stellung reicht der Fräser M genügend we.it in eine unvollendete Rille R hinein, um eine genügende Menge an Material zu entfernen und die Laufrille fertigzustellen. Typischerweise besteht der Fräsvorgang aus der Entfernung von einigen Hundertsteln mm Material. Der bewegliche Sektor 46b kann durch das Solenoid 118, welches am Sektor 46a angebracht ist, zurückgezogen werden, und zwar gegenläufig zu einer Vorspannungsfeder, wobei ein Anker 118a am Sektor 46b befestigt ist. Sobald das Solenoid 118 betätigt wird, wird der Anker 118a genügend weit vorgestreckt, um den Fräser M von einer fertigen Rille R zurückzuziehen .

Der Sektor 46b wird festgehalten in seiner ausgefahrenen Position während jedes Fräsganges durch einen Elektromagneten 122, der an den Sektor 46b angefügt ist. Der Elektromagnet hat einen Magnetanker 122a, welcher durch eine Öffnung im Teil 46b bis in eine Einraste-Öffnung 124 im Teil 46a reicht.

So bewirkt das Schließen des Relais 112 auch die Erregung der Elektromagneten 118 und 122, so daß der Fräser M in seiner zurückgezogenen Position ist, während das Joch 36 in seine ursprüngliche aufrechte Stellung gebracht wird. Demgemäß, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind diese Elektromagneten parallel angeschlossen an die Kupplung 67 und den Kupplungssektor 84b.

So werden das Joch 36 und der Fräser M in ihre ursprüngliche aufrechte Stellung zurückgebracht, solange der Werktisch 20 sich zwischen jeder Rille um 5° weiterbewegt (Fig. 1) . Die Rückkehr des Jochs in seine Ursprungsposition wird signalisiert, indem der Stift 98 gegen den Schalter 94 anstößt. Dies öffnet den Schal-

709821/094 5

ter 94, der dadurch das Relais 112 abschaltet, was seinerseits in der Abschaltung von Kupplung 67, Kupplungssektor 84b und der Solenoide 118 und 122 resultiert. Daß das Joch 36 weiter als in seine Originalposition zurückkehrt, wird durch eine Nase 125 verhindert, die seitlich aus dem Joch hervorsteht und welche von einem Anschlag 126 gestoppt wird, der seitlich am oberen Ende des Stützblocks 14 herausragt.

Damit das Joch 36 genau zu der gleichen Stelle während jedes Arbeitszyklus der Vorrichtung zurückkehrt, ist ein Federstift in der Nase 128 vorgesehen, der in eine entsprechende Kerbe 130 in der Seite von dem Stützblock 14 genau vor dem Anschlag " 126 einrastet. Damit der Drehtisch W genau 5° zwischen dem Anfang der einen und dem Ende der nächsten Rille vorrückt, können geeignete Rasterlöcher 132 in 5° Abstand rund um die Peripherie des Drehtisches 20 angebracht werden, die einen Raststift 134 engagieren, welcher vom Maschinenrahmen (nicht abgebildet) herausragt, wenn der Drehtisch 2O zu Anfang jedes Arbeitsvorganges in die richtige Position gebracht wird.

Wie aus den vorangegangenen Ausführungen ersichtlich ist, ist die Bewegung des Drehtisches W gleichgeschaltet mit der Bewegung des Fräsers M, um eine doppelte Drehung auszuführen, wodurch genau distanzierte schraubenförmige Laufrillen R in einem Werkstück W produziert werden. Außerdem ist die Vorrichtung, die diese Rillen schneidet und fertig macht, so genau kontrolliert, daß das Schneidwerkzeug immer den gleichen Eingriffswinkel hat in Bezug auf das Werkstück. Demzufolge hat jede Laufrille R einen gleichförmigen Querschnitt entlang ihrer Gesamtlänge, vom oberen Teil des Werkstücks bis zu dessen unterem Teil.

Wenn man diese Methode benützt, können toroidförmige Getriebegehäuse, welche schraubenförmige Laufrillen mit präzisem Abstand haben, verhältnismäßig einfach in einem Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Außerdem, da diese Vorrichtung halb-automatisch ist und keine besonderen Fähigkeiten von dem Maschinisten verlangt, können solche Gehäuse in Massenproduktion zu relativ niedrigem Preis hergestellt werden.

Die hier besprochene Werkzeugmaschine kann, wenn gewünscht, noch mehr automatisiert werden, indem der Schalter S weggelassen wird und die 36Q°-Kupplung 102 mit Hilfe des Schalters 94 angeschaltet wird, wenn das Joch 36 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, in diesem Fall kann ein Zähler vorgesehen werden, welcher zählt, wie oft der Schalter 94 angeschaltet wird und der die Werkzeugmaschine ausschaltet, nachdem eine bestimmte Anzahl von Rillen in das Werkstück gefräst wurde. In dem hier beschriebenen Beispiel, in dem das Werkstück W ein toroidförmiges Kupplungsgehäuse mit 72 Latifrillen ist, würde der Zähler 72 Anschaltungen des Schalters 94 zählen und dann einen Schalter öffnen, der mit der Wechselspannungsquelle und der Werkzeugmaschine verbunden ist. Es ist ebenfalls aus dem Vorangegangenen ersichtlich, daß ein mehrköpf ige s Schneidewerkzeug angewandt werden kann, um gleichzeitig eine Mehrzahl von fertigen Lauf rillen R herzustellen. Zum Beispiel können drei dem Werkzeug 48 ähnliche Vorrichtungen im Abstand von 120° um die Achse A angebracht und im Gleichlauf mit dem Tisch 20 um die Achse B bewegt werden, wie oben beschrieben wurde. Ein zweites solches Werkzeug 48 ist mit gestrichelten Linien in Fig. 2 angedeutet·

709821/Q94S

Claims

16. November 1976 K-4122

Patentansprüche

( l.JVerfahren zur Herstellung von schraubenförmigen Laufbahnen in einem toroiden Getriebegehäuse, dadurch gekennz e ichne t , daß

A. das Gehäuse um eine erste Achse, die mit der Achse des toroidförmigen Getriebes übereinstimmt und senkrecht in der Getriebeebene gegenübersteht, gedreht wird, daß

B. ein Schneidwerkzeug nächst dem Gehäuse gebracht wird, so daß das schneidende Ende das Gehäuse anschneidet, daß

C. das Schneidwerkzeug um eine zweite Achse, die senkrecht zur ersten Achse steht und mit der Kreisachse des Gehäuses zusammenfällt, gedreht wird, und daß

D. das Gehäuse und das Schneidwerkzeug im Gleichlauf um ihre Umdrehungsachse gedreht werden, so daß das Schneidwerkzeug in einem konstanten Eingriffswinkel gegen das Gehäuse gehalten wird und eine Rille in das Gehäuse schneidet, welche einen gleichförmigen Querschnitt entlang ihrer gesamten Länge aufweist.

2. Werkzeugmaschine zum Schneiden von parallelen Rillen in einem Werkstück, das eine toroide Wölbung aufweist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

A. Mittel, mit denen das Werkstück in Position gehalten wird,

B. Mittel, um das Arbeitsstück um eine erste Achse, die mit der Symmetrieachse der toroiden Wölbung übereinstimmt und die senkrecht zur Ebene der Wölbung steht, zu drehen,

C. Mittel, um ein oder mehrere Schneidewerkzeuge so in der Nähe des Werkstückes anzubringen, daß jedes Werkzeug Rillen in die Wand der Hohlwölbung schneiden kann,

D. Mittel, um besagte Haltevorrichtung um eine zweite Achse, die zusammenfällt mit der Kreisachse der Toroid-Wölbung, so zu drehen, daß deren Ausgangsposition an einem bestimm-

709821/0945

-16*-

ten Punkt des Werkstücks liegt, der genau neben ihrer Schlußposition am nächsten Punkt liegt, und durch E. Mittel, um die Rotation des Werkstückes und die Rotation besagten Werkstückes so zu synchronisieren, daß ein Schneidwerkzeug, welches durch die Haltevorrichtung gehalten wird, in einem gleichbleibenden Eingriffswinkel gegen das Werkstück gehalten wird, von dessen Ausgangsposition bis zu dessen Endposition, wodurch das Werkzeug eine Rille schneidet, die einen exakt gleichförmigen Querschnitt entlang ihrer Gesamtlänge hat.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung einen Kugelfräser hält.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung ein chemisches Abschleifgerät hält.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich.net, daß die Haltevorrichtung eine Funken-Erosions-Elektrode hält.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Umdrehungsachsen rechtwinklig zueinander sind.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch

A. Mittel, die Bewegung des Werkstücks und der Haltevorrichtung auszukuppeln, sobald die besagte Endposition erreicht ist,

B. Mittel, jedes Werkzeug von dem Werkstück zu trennen, sobald die besagte Endposition erreicht ist, und durch

C. Mittel, die Haltevorrichtung in besagte Ausgangsstellung zurückzubringen, während das Werkstück sich weiterdreht, so daß, sobald die Ausgangsstellung erreicht ist, das Werk-

709821/0945

stück in der richtigen Position ist, damit die nächste Rille geschnitten werden kann.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn ze ichne t, daß der Rückdrehmechanismus die Haltevorrichtung in einem schnelleren Tempo in die Ausgangsstellung zurückbringt als das Tempo der Drehung ist im Gleichlauf mit dem Werkstück.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn ze ichnet, daß an der Haltevorrichtung ein Schwingwerkzeug angeordnet ist.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Haltevorrichtung eine Kaltfließ presse angeordnet ist.

7 rι q a 71 / 0 3