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Maschine zum Feinbearbeiten,
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z.B. Schaben, von Zahnflanken Die Erfindung betrifft eine Maschine
zum Feinbearbeiten, z.B. Schaben, der Zahnflanken eines verzahnten Werkstücks, wio
sie im Oberbegriff des Ilauptanspruchs beschrieben ist.
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Eine derartige Maschine ist von der DE-OS... (Patentanmeldung P 29
27 976.3) bekannt. Auf Grund ihrer Bauart ist sie zum Herstellen balliger oder konischer
Zahnflanken geeignet: der die Vorschubbewegung ausführende Werkzeugträger ist einerseits
um eine horizontale Achse kippbar aufgehängt und andererseits über ein verstellbar
geneigtes Leitlineal an einem festen Teil geführt. In- Abhängigkeit von der Neigung
des Leitlineales wird der Werkzeugträger und damit das Werkzeug während des Vorschubs
geneigt und führt gleichzeitig eine Zustellbewegung zum Werkstück hin aus.
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In der Regel ist die Rotationsebene des Werkzeugs auf die Achsmitte
des Werkstücks gerichtet. Bei breiten Werkstücken ist es vielfach erwünscht, zumindest
gegen Ende des Vorschubs die Schrägstellung, d.h. den Sturz, des Werkzeugs zu vergrösserin
oder aber die'erwähnte Zustellbewegung zu verringern, beispielsweise um eine breitere
Druckfläche an den Zahnflanken zu erhalten. Dies ist mit entsprechend gekrümmten
Leitlinealen zwar ohne weiteres möglich, aber derartige Lineale sind teuer
in
der Herstellung und erfordern zu dem besondere Ausgestaltungen an der sie führenden
Kulisse.
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Von daher ergab sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine
einfachere Korrektureinrichtung für das Balligschaben und ähnliche Feinbearbeitungsverfahren
zu schaffen, die auf der bekannten Maschine anwendbar ist.
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Als Lösung wird eine Maschine aufgezeigt, die das kennzeichnende Merkmal
des Hauptanspruches aufweist. Dieses Prinzip wird gemäß Anspruch 2 weitergeführt.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung wird mit dem Merkmal des Anspruchs 3 aufgezeigt,
das nach den Ansprüchen 4 und 5 oder nach Anspruch 6 in zweckmäßiger Art ausgestaltet
wird. Mit der Anordnung des exzentrischen Kippzapfens und des Exzenterhebels wird
erreicht, daß die Zustellung des Werkzeugs verringert wird, da der Exzenterhebel
den Führungsträger und damit das Werkzeug immer etwas anhebt, unabhängig davon,
in welcher Richtung die Vorschubbewegung erfolgt. Somit steht das Werkzeug an jedem
Punkt seiner Kurvenbahn senkrecht oder in einem anderen gewünschten Winkel zur Verzahnung
des Werkstücks. Das Maß für die Verringerung der Zustellung kann mit der Anordnung
der Nocken verändert werden. Statt der Nocken ist auch eine werkstückabhängig gestaltete
Schablone anwendbar, die in jedem Falle leichter herzustellen ist als ein in zwei
Richtungen gebogenes Leitlineal. Mit dem Merkmal des Anspruchs 7 wird ein Prinzip
aufgezeigt, wie die Zustellung des Werkzeugs noch weitergehend gesteuert werden
kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird nach Anspruch 8 erreicht Mit der Schablone
ist es möglich,
die Balligkeit in fast jeder gewünschten Form zu
variiert ren. Mit dem Merkmal des Anspruchs 9 wird eine sehr zweckmäßige Möglichkeit
zum Abstützen des Exzenterhebels bei Nichtgebrauch der Korrektureinrichtung aufgezeigt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 8 näher beschrieben.
Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Maschine nach der Erfindung in
einer Ansicht, Fig. 2 eine Ansicht der gleichen Maschine in Pfeilrichtung II, Fig.
3 ein unter gekreuzten Achsen mit dem Werkstück zusammenwirkendes Werkzeug, Fig.
4 den Einstellschlitten in einer räumlichen Darstellung, Fig. 5 den Einstellschlitten
nach Fig. 4 in einer schematischen Darstellung, Fig. 6 die gleiche Ausführung des
Einstelischlittens mit verschiedenen Positionen des Vorschubschlittens, Fig. 7 und
8 andere Ausführungen des Einstellschlittens in schematischen Darstellungen ähnlich
Fig. 5.
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Auf einem Maschinenbett 1 (Fig.1) ist an einem Ende ein vertikaler
Ständer 2 starr angebracht. An diesem Ständer 2 ist in einer zum freien Ende des
Bettes 1 gerichteten senkrechten Geradführung 3 ein dieses freie Bettende zumindest
teilweise überragender Vertikalschlitten 4 höhenverstellbar und antreibbar geführt.
Zu diesem Zweck ist auf dem Ständer 2 ein Schrittmotor 5 angeordnet, der über ein
Stirnradgetriebe
6,7 eine Gewindespindel 8 antreibt. Diese Gewindespindel
8 wirkt auf eine mit dem Vertikalschlitten 4 fest verbundene Spindelmutter 9. An
seiner Unterseite trägt der Vertikalschlitten 4 einen sogenannten Einstellschlitten
70, auf den noch eingegangen wird. An der Unterseite des Einstellschlittens wiederum
ist in einer Rundführung 11 ein um eine vertikale Achse 12 drehbarer Werkzeugkopf
13 aufgenommen. (Diese Achse 12 ist identisch mit der gemeinsamen Normalen von Werkzeug
14 und Werkstück 20.) In dem Werkzeugkopf 13 ist ein Werkzeug 14 drehbar gelagert.
Das Werkzeug 14 kann ein bekanntes Schabrad oder ein anderes zum Feinbearbeiten
geeignetes Werkzeug sein. Es ragt unten aus dem Werkzeugkopf heraus.
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Auf dem Maschinenbett 1 sind in Längsführungen 15 (Fig.2) zwei Reitstöcke
16,17 längsverschiebbar und feststellbar angeordnet. Die hierfür erforderlichen
Einrichtungen sind bekannt und deshalb nicht dargestellt. Die Reitstöcke sind mit
ebenfalls bekannten und deshalb nicht im einzelnen dargestellten Einrichtungen,
z.B.Pinolen 18,19 zum selbständigen Spannen eines Werkstücks 20 ausgerüstet. Um
auch längere, z.B.
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wellenförmige Werkstücke aufnehmen zu können, kann der neben dem Ständer
2 angeordnete Reitstock 16 in eine Ausnehmung 21 des Ständers 2 verschoben werden.
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Zum Bearbeiten des Werkstückes 20 wird das Werkzeug 14 in Richtung
22 dem Werkstück genähert und mit diesem in Eingriff gebracht. Die hierfür vorgesehenen
Einrichtungen wie Schrittmotor 5 und Vertikalschlitten 4 sind bereits oben beschrieben.
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Für den Drehantrieb des Werkzeugs 14 ist am Ständer 2 ein
Antriebsmotor
25 angebracht, der über ein Riemenvorgelege 26 und eine homokinetische Gelenkwelle
27 sowie ein bereits im Werkzeugkopf 13 untergebrachtes Stirnradgetriebe 28,29 antreibt.
Als Antriebsmotor 25 kann ein Elektromotor verwendet werden oder ein regelbarer
Hydraulikmotor. In diesem Falle kann auf das Riemenvorgelege 26 u.U. verzichtet
werden. Zur Durchführung der Gelenkwelle 27 durch den Ständer 2 ist in diesem eine
Öffnung 30 vorhanden.
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Der Einstellschlitten 70 (Fig.4) besteht im wesentlichen aus drei
zueinander beweglich angeordneten Teilen: einer Schwenkplatte 71, einem Führungsträger
72 und einem Vorschubschlitten 73. Die Schwenkplatte 71 ist in einer vorgespannten
Rundführung 74 im Vertikalschlitten 4 um eine vertikale Achse, die mit der Achse
12 zusammenfällt, schwenkbar und feststellbar aufgenommen. Damit kann die Vorschubrichtung
75,75',75" (Fig.3) des Werkzeugs 14 beim Parallel-, Diagonal- oder Underpaßsschaben
beliebig eingestellt werden. An der Schwenkplatte 71 ist an Bolzen 100 der Führungsträger
72 um eine horizontale Achse 77 kippbar exzentrisch aufgehängt. Hierauf wird noch
näher eingegangen. Der Führungsträger nimmt an seiner Unterseite in einer vorgespannten
Längsführung 78 den Vorschubschlitten 73 auf. Vorgespannte Längsführungen sind ebenso
wie die schon erwähnten vorgespannten Rundführungen bekannt, sie brauchen hier nicht
näher beschrieben zu werden.
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Die Längsführung 78 ist quer zur Achse 77 gerichtet. Die Längsführung
78 ist ebenso wie die Geradführung 3 infolge des über dem ortsfest aufgenommenen
Werkstück 20 angeordneten Werkzeug 14 so hoch angebracht, daß sie im wesentlichen
außerhalb des
Spänebereiches liegt. Damit ist sichergestellt, daß
sich zumindest auf den während eines Arbeitszyklus benutzten Abschnitten keine Späne
absetzen können und somit kein Verschleiß der Führungsbahnen auftreten kann. Auch
die Rundführung 11 des Werkzeugkopfes sowie die Rundfübrung 74 der Schwenkplatte
liegen oberhalb des Spänebereiches und können somit nicht verschmutzen.
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Wie bereits erwähnt, ist der Werkzeugkopf 13 in einer Rundführung
11 im sogenannten Einstellschlitten 70 bzb. im Vorschubschlitten 73 um eine vertikale
Achse schwenkbar. Damit kann ein Achskreuzwinkel t (Fig.3) zwischen Werkzeugachse
41 und Werkstückachse 42 eingestellt werden. Die dann um den gleichen Winkel in
einer horizontalen Ebene vorhandene Schräg stellung der Werkzeugachse 41 zur Motorachse
24 wird von der Gelenkwelle 27 ebenso überbrückt wie die unterschiedlichen Höhenlagen
und Abstände der Werkzeugachse 41 gegenüber der Motorachse 24 infolge unterschiedlicher
Werkstückabmessungen und der Vertikal- und Horizontalbewegungen des Werkzeugs während
jedes Bearbeitungszyklus.
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Die Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück im Sinne einer Achsabstandsverringerung
bzw. das Außer-Eingriff-Bringen von Werkstück und Werkzeug erfolgt mit dem Schrittmotor
5. Seine Umschaltbarkeit auf verschiedene Drehzahlen ermöglicht in Verbindung mit
dem Stirnradgetriebe 6,7 und der reibungsarmen Geradführung 3 sowohl eine feineinstellbare
Zustellung als auch ein schnelles Zurückfahren des Werkzeugs. Zum Halten des
Vertikalschlittens
in einer bestimmten Lage sind ebenfalls bekannte und daher nicht gezeichnete Einrichtungen,
z.B.
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hydraulische Klemmvorrichtungen, vorgesehen. Zum Erzeugen der Vorschubbewegung
75,75',75" ist im Führungsträger 72 ein nicht gezeichneter doppeltwirkender Hydraulikzylinder
vorgesehen, dessen ebenfalls nicht gezeichnete Kolbenstange mit dem Vorschubschlitten
73 verbunden ist. Mit dieser Einrichtung wird der Vorschubschlitten nach links oder
rechts bewegt, Je nach Beaufschlagung der Zylinderkammern. Auf diese Weise ist es
möglich, das Werkzeug 14, z.B. ein Schabrad, über die ganze Breite des Werkstücks
hin- und herzubewegen. Die Steuermittel hierfür und für die Zustellung des Werkzeugs
zum Werkstück im Sinne einer Achsabstandsverringerung und umgekehrt bzw. für einen
automatischen Arbeitsablauf sind bekannt, sie brauchen hier nicht beschrieben zu
werden. Sie sind auch nicht gezeichnet.
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Um im Zuge der Vorschubbewegung 75,75',75'¢ des Werkzeugs 14 ballige
Zähne am Werkstück 20 erzeugen zu können, ist am Einstellschlitten 70 eine einfache
Vorrichtung angebracht (Fig.5). Der Vorschubschlitten 73 weist an einem Ende einen
nach oben gerichteten Arm 86 auf, an dessen freiem Ende ein Leitlineal 87 angebracht
ist. Das Leitlineal ist um eine horizontale Achse 88, die parallel zur Kippachse
77 gerichtet ist, schwenkbar und am Arm 86 feststellbar. Die Schwenkplatte 71 weist
einen Ausleger 89 auf, an dessen freiem Ende eine kulisse 90 frei drehbar angelenkt
ist. In dieser Kulisse ist das Lineal 87 geführt Wenn das Lineal waagerecht eingestellt
und
geklemmt ist, macht der Vorschubschlitten eine normale, geradlinig verlaufende Hin-
und Herbewegung. Ist das Lineal dagegen, wie in Figur 5 dargestellt, im Uhrzeigersinn
um einen beliebig wählbaren Winkel ß schräg eingestellt, dann geschieht folgendes:
Beim Verfahren des Vorschubschlittens nach links wird der Arm 86 infolge der Kulissenführung
des Führungslineales 87 angehoben, gleichzeitig aber nach links bewegt. Infolge
der Aufhängung des Vorschubschlittens 73 mit dem Führungsträger 72 an der Schwenkplatte
71 führt der Vorschubschlitten und damit auch der Führungsträger eine Kippbewegung
94 gegen den Uhrzeigersinn aus. Beim Verfahren des Vorschubschlittens nach rechts
wird der Arm 86 dagegen gesenkt, der Vorschubschlitten 73 und der Führungsträger
72 führen eine Kippbewegung 95 im Uhrzeigersinn aus. Mit der Kippbewegung des Vorschubschlittens
wird eine Schiefstellung des Werkzeugs 14 gegenüber dem Werkstück erreicht. Diese
Schiefstellung wird auch als Sturz bezeichnet. Der Winkel OC des Sturzes (Fig.6)
kann durch Verändern des Winkels ß, um den das Lineal geneigt ist, variiert werden.
Die Rotationsebene 91 des Werkzeugs 14 ist in der Regel auf die Verzahnung des Werkstücks
gerichtet. Bei breiten Werkstücken, wo ein langer Vorschubweg erforderlich ist,
soll oftmals zumindest gegen Ende jeder Bewegung, z.B. um eine breitere Berührungsfläche
zu bekommen, die sich aus der Kippbewegung des Werkzeugkopfes 13 ergebende Zustellung
des Werkzeugs 14 zum Werkstück 20 verringert werden. Hierzu dienen die nachstehend
beschriebenen Einrichtungen
Der Kippbolzen 100 ist mit einem ersten
Durchmesser 101 in der Schwenkplatte 71 gelagert. Mit einem zweiten, versetzt dazu
angeordneten Durchmesser 102 ist er im Führungsträger 72 aufgenommen. Die Achse
103 des Durchmessers 102 ist um einen Abstand 104 zur Kippachse 77, die gleichzeitig
die Achse des Durchmessers 101 ist, versetzt und liegt in einer Ebene mit der schon
erwähnten Schwenkachse 12. Auf dem Durchmesser 101 ist noch ein Exzenterhebel 105
drehfest auf dem Kippbolzen 100 aufgebracht.
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Ein Steuerhebel 106 ist über eine Lasche 107 um eine Achse 108 kippbar
an der Schwenkplatte 71 angebracht und über einen Lenkerhebel 109 am Führungsträger
72 angelenkt. Beiderseits der Lasche 107 ist je ein Nocken 110,111 angebracht, auf
denen ein Arm 112 des Exzenterhebels 105 aufliegt. Der andere Arm 113 wird von einer
Druckfeder 114 beaufschlagt, die sich am Führungsträger 72 abstützt. Mit der Feder
114 ist die Auflage des Exzenterhebels 105 auf den Nocken sichergestellt. Die Wirkung
dieser Einrichtung ist folgende: Wird der Vorschubschlitten 73 beispielsweise nach
links verschoben, so führt er, wie schon erwähnt wurde, zusammen mit dem Führungsträger
72 eine Kippbewegung 94 gegen den Uhrzeigersinn aus. Diese Kippbewegung wird über
den Lenkerhebel 109 auf den Steuerhebel 106 übertragen, der ebenfalls zu einer Kippbewegung
um die Achse 108 gegen den Uhrzeigersinn veranlaßt wird. Dabei wird der Arm 112
des Exzenterhebels 105 über den Nocken 111 angehoben und dadurch auch der Führungsträger
72 infolge seiner exzentrischen Aufhängung0 Mit dem Anheben des Führungsträgers
72 wird auch
das Werkzeug entsprechend nach oben bewegt (Fig.6).
Wird der Vorschubschlitten 73 nach rechts verschoben, dann führt er zusammen mit
dem Führungsträger 72 die schon erwähnte Kippbewegung 95 im Uhrzeigersinn aus. Diese
Bewegung wird über den Lenkerhebel 109 auf den Steuerhebel 106 übertragen, der jetzt
zu einer Kippbewegung im Uhrzeigersinn veranlaßt wird. Dabei wird der Arm 112 des
Exzenterhebels 105 wieder angehoben (diesmal über den Nocken mio), wodurch auch
das Werkstück wieder nach oben bewegt wird. Die Kombination Lenkerhebel, Steuer~
hebel, Nocken, Exzenterhebel und exzentrische Aufhängung des Führungsträgers bewirkt,
daß jedes Kippen des Führungsträgers, unabhängig in welcher Richtung, eine Bewegung
des Exzenterhebel-Armes 112 nach oben verursacht und so ein Teil der Zustellbewegung
aufgehoben wird. Durch Verstellen der Abstände a und/oder b der Nocken 110,111 von
der Achse 108 kann das Maß der Bewegung des Exzenterhebels vorwählbar eingestellt
werden.
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Die Bewegung des Exzenterhebels 105 kann auch über eine am Steuerhebel
1G6 statt der Nocken befestigte Schablone 115 (Fig.7) erfolgen, auf der der Exzenterhebel
gewissermanen abrollt. Die von der Schablone gebildete Kurve kann in Annäherung
auch von mindestens drei verstellbaren Einzelnocken gebildet werden Eine weitere
Feineinstellung von Sturz bz.
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Zustellung wird erreicht, wenn der Abstand c variiert werden kann.
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Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem außer der
Kippbewegung des Führungsträgers noch die Vorschubbewegung des Vorschubschlittens
zur Sturz- bzw. Zustellungskorrektur
herangezogen wird. Der Steuerhebel
106 ist über die Lasche 107 um die Achse kippbar an der Schwenkplatte 71 angebracht.
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Im Führungsträger 72 ist eine Verbindungsstange 116 senkrecht verschieblich
geführt. An ihrem unteren Ende ruht sie auf einer am Vorschubschlitten angebrachten
Schablone 117, ihr oberes Ende liegt am Steuerhebel oo6 an. Bei einer Verschiebung
des Vorschubschlittens 73 wird nicht nur die schon oben beschriebene Kippbewegung
des Führungsträgers bzw. des Vorshubschlittens auf den Steuerhebel 106 übertragen,
sondern es kann eine zusätzliche Bewegung überlagert werden1 je nachdem1 welche
Kontur die Schablone besitzt. Auch Sonderformen der Balligkeit lassen sich mit entsprechend
gestalteten Schar lonen, z.B. 118, herstellen.
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Wenn die Korrektureinrichtung nicht benötigt wird, z.B. beim Schaben
von nicht-balligen Zahnflanken, ruht der Exzenterhebel 105 bzw. sein Arm 112 auf
der die Achse 108 konzentrisch umgebenden halbrunden Kontur 118 der Lasche 107,
auf der er sich über eine Schraube 119 abstützt. Die Nocken 110,111 oder die Schablone
115 sind dann entfernt. Ein Kippen des Steuerhebels 106, aus welchem Grunde auch
immer, hat dann keine Auswirkung auf den Exzenterhebel oder die Stellung des Werkstücks,
da der Exzenterhebel immer im gleichen Abstand zur Achse 108 bleibt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sie soll vielmehr alle unter die Ansprüche fallenden Möglichkeiten mit
einschließen
Begriffsliste t Maschinenbett 2 Ständer 3 Geradführung
4 Vertikalschlitten 5 Schrittmotor 6 7) Stirnräder 8 Gewindespindel 9 Spindelmutter
10 11 Rundführung 12 Achse 13 Werkzeugkopf 14 Werkzeug 15 Längsführung 16 Reitstock
18 19) Pinole 20 Werkstück 21 Ausnehmung 22 Zustellung 23 24 Achse des Motors 25
Antriebsmotor 26 Riemenvorgelege 27 Gelenkwelle 28 29) Stirnräder 30 Öffnung 41
Achse des Werkzeugs 42 Achse des Werkstücks 70 Einstellschlitten 71 Schwenkplatte
72 Führungsträger 73 Vorschubschlitten 74 Rundführung 75 Vorschubrichtung 76 77
Achse 78 Längs führung 86 Arm 87 Lineal 88 Achse 89 Ausleger 90 Kulisse 91 Rotationsebene
92 93 94 95) Kippbewegung 100 Bolzen 101 102) Durchmesser 103 Achse 104 Abstand
105 Exzenterhebel 106 Steuerhebel 107 Lasche 108 Achse 109 Lenkerhebel 110 111)
Nocken 112 113) Arm
114 Feder 115 Schablone 116 Verbindungsstange
117 Schablone 118 Kontur 119 Schraube
Leerseite