DE2737598A1

DE2737598A1 - Zahnrad-bearbeitungsmaschine fuer stirnkanten von zahnraedern

Info

Publication number: DE2737598A1
Application number: DE19772737598
Authority: DE
Inventors: Manfred Erhardt; Max Stoeckl
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1977-08-20
Filing date: 1977-08-20
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2400407B1; US4265575A; IT7849805A0; IT1156816B; FR2400407A1; GB1583739A

Description

Zahnrad-Bearbeitungsmaschine für Stirnkanten von Zahnrädern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnkanten-Bearbeitungsmaschine wie sie in Oberbegriff dea HauptanSpruchea beschrieben ist.

Es sind Zahnkanten-Bearbeitungsmaschinen bekannt, auf denen die Zahnenden der Werkstücke im sogenannten Stoßfräsverfahren mit einem Stirnfräser oder sogenannten Glockenfräser mit Schrägflächen versehen werden, d.h. gewissermaßen angespitzt oder ab· gedacht aber nicht abgerundet werden können. (DT-PS 1206280) Es sind auch Maschinen bekannt, auf denen die Zahnenden mit einem Fingerfräser od. dgl. abgerundet aber nicht abgedacht werden können. (DT-PS 2044379)

Aufgabe der Erfindung ist eine Maschine, auf der die Zahnenden von Zahnrädern mit einem geringen Aufwand an Umrichtarbeit sowohl angespitzt oder abgedacht als auch abgerundet werden können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Maschine gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dabei sind Vechselräder bei einer Maschine für mehrere gleichgeartete Werkstücke wirtschaftlich. Statt Wechselräder kann selbstverständlich auch ein Wechselgetriebe vorgesehen sein, so daß im Sinne der Erfindung Wechselräder und Wechseigetrieb· äquivalent sind.

Eine vorteilhafte Bauweise, die gewissermaßen einer Baukastenbauweise entspricht ergibt eine Ausgestaltung mit den Merkmalen

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des Anspruchs 2.

Für die Funktion der schrittweisen Drehung der Werkstückspindel ist eine Weiterbildung der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 vorteilhaft, wobei die Merkmale des Anspruchs k einen kleinen Bauaufwand erfordern. Ein sehr einfaches und betriebssicher arbeitendes Getriebe ergeben auch die Merkmal· des Anspruchs 5t wobei eine Ausgestaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 die Funktionssicherheit fördert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergeben

die Merkmale des Anspruchs 7·

Die Maschine nach der Erfindung hat auch den Vorteil, daß alle Axialbewegungen für das Abrunden und das Stoßfräsverfahren (Abdachen) der Werkstückspindel zugeordnet sein kann, so daß der Werkzeugspindelstock sehr einfach ausgebildet werden kann.

Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 bis 11 erläutert, die Ausführungsbeispiele zeigen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Maschine, auf der die Erfindung angewendet ist, von oben.

Fig. 2 zeigt die Maschine nach Fig. 1 von der Seite.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Werkstückspindelkasten mit Wechselräder für das Abrunden.

Fig. k zeigt den Werkstückspindelkasten nach Fig. 3· der durch ein Zusatzgehäuse für ein Anspitzen oder Abdachen der Zahnenden ergänzt ist.

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Fig. 5 zeigt ein Getriebeschema für das Abrunden mit einem Fingerfräser.

Fig. 6 zeigt ein Getriebeschema mit einem Schrittschaltwerk für das Arbeiten mit einem Stirn- oder Glockenfräser.

Fig. 7 zeigt das Getriebe im Grundgehäuse für den Antrieb der Werkstückspindel im Schnitt.

Fig. 8 zeigt das Getriebe nach Fig. 7 in einer anderen Ebene geschnitten.

Fig. 9 zeigt ein Schrittschaltwerk in Form eines Malteserkreuzgetriebes.

Fig.10 zeigt ein Malteserkreuzgetriebe mit einer Vorrichtung für eine konstante Abtriebs-Drehgeschwindigkeit.

Fig.11 zeigt ein Schrittschaltwerk in Form eines Zahnradgetriebes.

Auf einem Maschinengestell 10 ist ein Werkstückspindelkasten Il in einer Prismenführung 13 od. dgl. längsverschiebbar geführt und mittels in T-Nuten 12 eingreifenden Hammersehrauben feststellbar angeordnet. In dem Werkstückspindelkasten ist eine Werkstückspindel gelagert, die von einem Motor 15 antreibbar ist. Stirnseitig an der Werkstückspindel lk ist ein Werkstück W in bekannter Weise aufgespannt. Auf der anderen Seite der Werkstückspindel ist der Antrieb einer bekannten selbsttätigen Spanneinrichtung, z.B. ein hydraulischer Spannzylinder l6 vorgesehen. An einer vertikalen Wand 17 des Maschinengestell* ist in bekann-

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ter Weise ein Werkzeugspindelstock l8 längsverschiebbar, höhenverstellbar, um eine vertikale Achse schwenkbar und in allen genannten Lagen feststellbar angeordnet. In dem Werkzeugspindelstock ist in bekannter Weise eine Werkzeugspindel 19 drehbar gelagert, die von einem Elektromotor 20 aus über ein Getriebe antreibbar ist. Auf der Werkstückseite der Werkzeugspindel kann ein Werkzeug T eingespannt werden. Das Werkzeug kann ein Fingerfräser sein, der die negative Form der gewünschten Abrundung des Werkstück-Zahnendes aufweist, wie gezeichnet ist; es kann aber erfindungsgemäß auch ein Stirnfräser oder Glockenfräser sein.

Während beim Abrunden der Zähne sich das Werkzeug T dreht und die Zahnenden bearbeitet, dreht sich auch das Werkstück um die Achse der Werkstückspindel, die sich dabei axial hin- und herbewegt. Das Getriebe hierfür wird im folgenden beschrieben. Die Werkstückspindel l4 wird von einem Motor 15 aus, der ein Elektromotor oder ein Hydraulikmotor sein kann, über eine Schnekke 22 ein Schneckenrad 23, über Wechselräder 24, 24a, 24b, über weitere nicht gezeichnete Getriebeelemente, über eine zweite Schnecke 25. die auf einer Schneckenwelle 25a sitzt (Fig. 8) und über ein Schneckenrad 26 angetrieben. Das letztere ist auf einer Spindelhülse 27 verkeilt und mit Muttern 28 axial gehalten. Die Spindelhülse ist in einem Grundgehäuse 30 des Werkstückspindelstocks mit Kugellagern 31t 32 gelagert und mit bekannten

ist Mitteln axial gehalten. Die Werkstückspindel/einerseits in dem Gehäuse 30 und andererseits in der Spindelhülse drehbar und längsverschiebbar gelagert.

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Auf der dem Werkstück abgewendeten Seite ist an der Spindelhülse ein Führungsring Jk befestigt und zwar mit Langlöchern 35 und Schrauben J6 so, daß der Führungsring relativ zur Spindelhülse winkelverstellbar ist. Zur Feineinstellung sind in dem Führungsring in bekannter Weise (DT-PS 2044379) zwei Einstellschrauben und an der Spindelhülse eine Knagge vorgesehen, gegen die sich die Einstellschrauben abstützen können. Durch Drehen der Einstellschrauben kann somit die winkelige Lage des Führungsrings zur Spindelhülse eingestellt und mit den Schrauben j6 festgestellt werden. In dem Führungsring sind zwei Führungsrollen auf Bolzen drehbar gelagert. Beide Führungsrollen haben einen gewissen Abstand voneinander, der von einer Führungsleiste ausgefüllt wird. Die Führungsleiste sitzt an einem Klemmring 42 der mittel· einer Paßfeder kj auf der Werkstückspindel gegen Drehung gesichert und mit Sprengringen od. dgl. axial gehalten ist. Der Klemmring ist mit einem radialen Schlitz 45 versehen. Rechtwinkelig dazu sind Klemmschrauben 46 vorgesehen. Mit dem besagten Schlitz und diesen Klemmschrauben kann der Klemmring spielfrei auf der Werkstückspindel befestigt werden. Mit dem so angeordneten Führungsring 34 und dem Klemmring 42 wird eine einstellbare Abhängigkeit zwischen der Drehbewegung und der später beschriebenen hin- und hergehenden Bewegung des Werkstücks geschaffen und zwar dadurch, daß die Winkellage zwischen der Werkstückspindel l4 und der Spindelhülse 27 einstellbar ist. An der dem Werkstück abgewendeten Seite ist die Werkstückspindel mit einem nicht gezeichneten Gewinde versehen zum Anbringen einer automatischen Werkstückspanneinrichtung z.B. des Spannzylinder· 16.

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Auf der Welle 47 des vorher erwähnten Schneckenrades 23 sitzt mit einem Stift 48 gegen Drehung gesichert und mit einer Ankerschraube 49 auswechselbar befestigt eine Kurvenscheibe 50. Diese Kurvenscheibe steuert den Verlauf der hin- und hergehenden Bewegung des Werkstücks W nach Auswechseln derselben wahlweise für das Abrunden der Zahnenden oder für die hin- und hergehende Bewegung des Werkstücks relativ zum Werkzeug für das sogenannte Stoßfräsverfahren zum Anspitzen oder Abdachen der Zahnenden.

In dem Gehäuse JO ist ein Hebel 52 gelagert, auf dem eine erste Rolle 53 gelagert ist. Die Achsen der Kurvenscheibe und der ersten Rolle 53 liegen im wesentlichen parallel. An dem Hebel ist eine Druckplatte 54 befestigt, an der eine zweite Rolle 55 anliegt. Diese ist in einem Schieber 56 gelagert, der in einem Schlitten 57 verschiebbar geführt ist. Die Richtung der Verschiebbarkeit verläuft im wesentlichen rechtwinkelig zu der durch die Achsen der Kurvenscheibe und der ersten Rolle gelegten Ebene. Der Schlitten 57 ist in dem Gehäuse 30 parallel zur Achse der Werkstückspindel längsverschiebbar geführt. Zu diesem Zweck sind im Gehäuse Führungselemente 58, 59 vorgesehen auf denen der Schlitten 57 aufliegt. Er ist gegen Abheben mit Bügeln od. dgl. gesichert. Unter dem Schlitten sind Rollen 60, 6l, 62, 63 gelagert, die zwischen die Führungselemente ragen und den Schlitten seitlich führen. Mindestens eine der Rollen ist in einer exzentrischen Buchse 64 gelagert, damit die betreffende Rolle in Bezug auf das Führungselement spielfrei eingestellt werden kann. Der Schieber 56 ist mit einer Spindelmutter 65 versehen, in die eine Schraubspindel 66 eingreift. Letztere ist alt einem 4-kant 66a versehen, auf den ein Schlüssel aufgesteckt werden

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kann. Durch Drehen der Schraubspindel 66 kann der Schlitten und damit die zweite Rolle längs dem die erste Rolle tragenden Hebel verstellt werden, wodurch der auf den Schlitten wirkende Hub der Kurvenscheibe verändert werden kann. Wie weiter unten beschrieben wird, wirkt der Schlitten auf die Werkstückspindel, so daß mit der beschriebenen Verstelleinrichtung die Weglänge des hin- und hergehenden Werkstücks gewählt werden kann.

Auf der Werkstückspindel ist eine Platte 67 relativ zu ihr drehbar gelagert und mit Wälzlagern 69· 70 od. dgl. und einer Mutter 71 axial gehalten, und relativ zum Gehäuse gegen Drehung gesichert. Auf diese Platte wird mit einer nachgiebigen Kraft, vorzugsweise mit Federn 72, 72a, eine Axialkraft ausgeübt, die die Werkstückspindel und damit das Werkstück stets vom Werkzeug fort drückt. Im Bereich des bereits genannten Schlittens 57 ist auf der Platte 67 eine dritte Rolle 73 gelagert. Die genannten Federn drücken über die Platte diese Rolle gegen einen Keil 7k, der sich gegen den Schlitten abstützt und in ihm geführt ist. Der Keil ist mit einer Kolbenstange 75 und an ihrem Ende mit einem Kolben 76 versehen. Der Kolben ist in einem Zylinder geführt, der mit dem Kolben zwei Kammern 771 78 bildet. Die Kammern können über je einen Anschlußstutzen, von denen einer gezeichnet und mit 79 bezeichnet ist, mit Druckmittel, z.B. mit Öl, beschickt werden. Der Hub des Kolbens wird nach der einen Seite hin durch einen einstellbaren Anschlagkolben 8l begrenzt. Für die andere Seite ist ein Festanschlag vorgesehen. Der Anschlagkolben 8l ist im Zylinder längsverschiebbar geführt und gegen Drehung gesichert. Er ist mit einem Innengewinde versehen, in das eine Schraubspindel 83 eingreift. Diese stützt sich wie die vorgenannt· Schraub-

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spindel 66 an einer Leiste 8k ab, die am Schlitten festgeschraubt ist. Wie die Schraubspindel 66 ragt auch die Schraubspindel aus der Leiste heraus und ist mit einem Vierkant 83a versehen, auf den ein Schlüssel gesteckt werden kann. Durch Drehen der Schraubspindel kann der Anschlagkolben 8l verschoben werden. Dadurch wird der Verstellweg des Keils 7^ eingestellt. In Fig. ist der Anschlagkolben so gezeichnet, daß überhaupt kein Verstellweg für den Keil vorhanden ist. Wird gemäß Fig. 8 der Anschlagkolben weiter nach unten gestellt, so kann je nach dem, welche der beiden Kammern 77, 78 mit Drucköl gefüllt ist, der Keil zwei Stellungen einnehmen, die zwei verschiedenen Entfernungen der Platte 67 bzw. der Werkstückspindel bzw. de· Werkstücks von der ortsfest gelagerten Kurvenscheibe und damit auch von dem ortsfest gelagerten Werkzeug entspricht. Diese beiden Stellungen des Keils bzw. des Werkstücks relativ zum Werkzeug werden für ein sogenanntes Zweiechnittverfahren ausgenutzt, d.h. in der ersten Stellung des Keils wird beispielsweise die Abrundung an den Zahnenden vorgefräst und in der zweiten Stellung mit einem zweiten Schnitt fertiggefräst.

Auf der dem Werkstück abgewendeten Seite der Spindelhülse oder der Werkstückspindel sind nicht gezeichnete Nocken verstellbar angeordnet, die mit Schaltern 90 zusammenwirken. Ferner ist die Welle 47« welche die Kurvenscheibe 50 trägt mit einer Nockenbuchse 91 versehen, die mit einem Schalter 92 zusammenarbeitet. Diese Nocken und Schalter dienen dem automatischen Arbeiteablauf der Maschine.

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Fig. 3 zeigt schematisch den beschriebenen Werkstückspindelkasten, der für das Abrunden der Zahnenden eingerichtet ist. Fig. 5 zeigt das Getriebeschema dazu.

Fig. 5 zeigt den Werkstückspindelkasten 11 bei dem an das Grundgehäuse 30 ein Zusatzgehäuse 101 angeschraubt ist, um so die Maschine für ein Anspitzen oder Abdachen der Zahnenden im Stoßfräsverfahren einzurichten. Fig. 6 zeigt das Getriebeschema dazu. Der Getriebezug verläuft zunächst, wie vorher beschrieben wurde von dem Motor 15 aus über die Schnecke 22, das Schneckenrad 23 auf das Wechselrad 2k. Das Wechselrad 2k kämmt mit einem ersten Zwischenrad 102, das ebenfalls im Grundgehäuse 30 gelagert sein kann. Dieses erste Zwischenrad greift in ein Antriebszahnrad ein, das mit einem Antriebsglied 104 eines Schrittschaltwerkes

105 gekuppelt ist. Das Antriebsglied treibt ein Abtriebsglied

106 dieses Schrittschaltwerkes an, das mit einem Abtriebszahnrad

107 gekuppelt ist. Das Antriebs- und das Abtriebszahnrad und somit auch das Schrittschaltwerk sind in dem Zusatzgehäuse 101 gelagert. Das Abtriebszahnrad 107 kämmt mit einem zweiten Zwischenrad 108, das in ein drittes Zwischenrad 109 eingreift. Das dritte Zwischenrad treibt das Wechselrad 2*tb an, das mit der Schnecke 25 gekuppelt ist, die über das Schneckenrad 26 die Werkstückspindel antreibt. Das Wechselrad 2k\> ist in dem Grundgehäuse gelagert. Die zuletzt genannten Zwischenräder können ebenfalls im Grundgehäuse gelagert sein. Auf der Welle k7 sitzt auch bei der so eingerichteten Vorrichtung eine Kurvenscheibe 50a, die für das Stoßfräsverfahren aber üblicherweise eine andere Kontur hat als für das Abrunden.

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Fig. 9 zeigt als Beispiel für ein Schrittschaltwerk ein an aich bekanntes, sogenanntes Malteserkreuzgetriebe. Das Abtriebeglied stellt ein Abtriebsrad 110 dar, das mit vier radialen Schlitzen 111 versehen ist. Zwischen den Schlitzen weist das Abtrieberad konkave Konturen 112 auf. Als Antriebeglied dient ein Stift 113, der am Ende eines drehbar gelagerten Armes 1 ΐΛ angeordnet ist und der in die vorgenannten Schlitze eingreifen kann. Gleichachsig mit dem Arm und drehfest mit diesem verbunden ist ein Sperrrad 115 Angeordnet, das auf "}/k seines Umfangs so konvex ausgebildet ist, daß dieser Teil in die konkave Kontur des Abtriebsrades paßt. Dieser Teil dient als Drehsperre, l/k des Umfangs ist so konkav ausgebildet, daß sich das Abtriebsrad drehen kann. Bei einer Umdrehung des Antriebsrades 115 führt das Abtriebsrad schrittweise \/k Umdrehung aus. Bei dem Malteserkreuzgetriebe nach Fig. 10 ist das dem Stift 113 entsprechende Mitnahmeglied Il6 im Antriebsrad 117 radial federnd gelagert. Während der Mitnahmephase greift das Mitnahmeglied in eine Kurvenführung 118 ein, die es auf einem Kreisbogen um die Achse des Abtriebsrades 119 führt. Dadurch wird erreicht, daß im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 9 - das Abtriebsrad sich mit im wesentlichen konstanter Umfangsgeschwindigkeit dreht (während der Mitnahmephase).

Fig. 11 zeigt eine andere Aueführungsform eines Schrittschaltwerkes. Das Antriebsglied ist ein Antriebsrad 120, das lediglich ein oder zwei Zähne 121 aufweist. Beispielsweise etwa 3/k des Umfangee weist keine Zähne auf. Dieser zahnlose konvexe Teil de· Umfangee dient ala Drehsperre für das Abtriebsrad 122. Dieses

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ist mit einer Triebstockverzahnung 123 versehen, dessen Teilung der Teilung bzw. Zahnstärke der Verzahnung des Antriebsrades entspricht. Der Umfang 12*t des nicht verzahnten Teils des Antriebsrades tangiert die Triebstockverzahnung 123 so, daß ein ungewolltes Drehen des Abtriebrades verhindert ist. Eine sicherere spielfreie Übertragung der schrittweisen Drehung findet statt, wenn zwei Antriebsräder ähnlich 124 vorgesehen sind.

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Claims

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ί. 8. 1977

o., »Una* ae PL

T«Wm(MI1)1H11

ANSPRUCHE
1.\Zahnkanten-Bearbeitungsmaschine für Stirnkanten von Stirn-,

Kegel- und ähnlichen -Rädern, bei der ein in einer Werkstückspindel aufgenommenes, drehantreibbares Werkstück von mindestens einem, in einer Werkzeugspindel eingespannten, drehantreibbaren Werkzeug bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel ( ΐΛ) in einem Werkstückspindelkasten (ll) gelagert ist, der wahlweise mit Wechselrädern (24,24a, 24b)für einen kontinuierlichen Drehantrieb der Werkzeugspindel oder mit einer Getriebekette versehbar ist, die ein Organ (1Ο5) od. dgl. für eine schrittweise Drehung der besagten Werkstückspindel enthält.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückspindelkasten (H) ein Grundgehäuse (30) enthält, an das ein das Organ (105) od. dgl. für eine schrittweise Drehung der Werkstückspindel enthaltendes Zusatzgehäuse( lOl) anbringbar ist.

3· Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (10$). od. dgl. für eine schrittweise Drehung ein Schrittschaltwerk ist, bei dem der drehende Anteil des Abtriebs eine im wesentlichen annähernd konstante Geschwindigkeit aufweist.

k. Maschine nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß das . Schrittschaltwerk ein Malteserkreuzgetriebe mit zusatz-

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lieber Steuerung, z.B. Kurvensteuerung (ll8), für eine im wesentlichen konstante Geschwindigkeit des Drehanteils des Abtriebs ist.

5. Maschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk ein ein- oder zweizähniges Antriebsrad (120) enthält, dessen Zfihnflanken für eine mindestens teilweise konstante Abtriebsdrehgeschwindigkeit gestaltet sind.

6. Maschine nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk mit einer Rücktriebssperre versehen ist.

7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindedestens zwei Räder (24,24a) der Wechselräder und der Getriebekette im Grundgehäuse und mindestens das Organ für eine schrittweise Drehung der Werkstückspindel, z.B. das Schrittschaltwerk (105) in dem Zusatzgehäuse (1O]) gelagert sind.

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