DE2930997C2 - Maschine zum Feinbearbeiten, z.B. Schaben, von Zahnflanken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Feinbearbeiten, z. B. Schaben, der Zahnflanken eines verzahnten Werkstücks, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist

Eine derartige Maschine ist von der DE-OS 29 27 976 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 Leitlineals wird der Werkzeugträger und damit das Werkzeug während des Vorschubs geneigt und führt gleichzeitig eine Zustellbewegung zum Werkstück hin aus.

In der Rege! 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 vergrößern oder aber die erwähnte Zustellbewegung zu verringern, beispielsweise um eine breitere Druckfläche an den Zahnflanken zu erhalten. Dies ist mit entsprechend gekrümmten Leitiinealen zwar ohne weiters möglich, aber derartige Lineale sind teuer in der Herstellung und erfordern zudem besondere Ausgestaltungen an der sie führenden Kulisse.

Von der DE-PS 1121 906 her ist eine Einrichtung zum Balligschaben von Zahnflanken bekannt, die auf einer Maschine mit unterhalb des Werkstücks angeordnetem Schabrad anwendbar ist Hier führt der das Schabrad tragende Schlitten eine Hin- und Herbewegung in axialer Richtung aus, der eine Pendelbewegung des Schabrades um eine exzentrisch, in dem besagten Schlitten gelagerte, senkrecht zur Hin- und Herbewegung gerichtete Achse überlagert wird, wobei die Pendelbewegung abhängig vom Schlittenweg gegenüber dem Maschinengestell gesteuert wird. Auf Grund des unterschiedlichen Aufbaues der beiden bekannten Maschinen ist eine Übertragung der Exzenteranordnung der Maschine nach der DE-PS 11 21 906 auf die Maschine nach der DE-OS 29 27 976 nicht möglich.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Feinbearbeitungsmaschine so weiterzubilden, daß auch bei ihr nach dem Vorbild gemäß der DE-PS 11 21 906 mittels einer Exzentereinrichtung ein Heben und Senken des Werkzeugkopfes beim Ballig- und/oder Konischbearbeiten ermöglicht wird, um auch dort die mit der Sturzänderung verbundene Zustellbewegung des Werkzeugs soweit wie möglich von der Sturzänderung während der Vorschubbewegung unabhängig und dafür frei wählbar zu machen.

Als Lösung wird eine Maschine aufgezeigt die die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches aufweist. Mit dieser Anordnung der Kipplagerzapfen und des Hebels wird erreicht, daß die Zustellung des Werkzeugs verringert wird, da der Hebel 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 (Anspruch 2) 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 3 wird eine sehr zweckmäßige Möglichkeit zum Abstützen des Exzenterhebels bei Nichtgebrauch der Korrektureinrichtung aufgezeigt

Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 bis 7 näher beschrieben. Es zeigt

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 Einsteüschiitten nach Fig.4 in einer schematischen Darstellung,

Fig.6 die gleiche Ausführung des Einstellsdilittens mit verschiedenen Positionen des Vorschubschlittens,

Fig. 7 eine andere Ausführung des Einstellschlittens in schematischen Darstellungen ähnlich F i g. 5.

Auf einem Maschinenbett 1 (F i g. 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 Einstellschütten 70, auf den noch eingegangen wird. An der Unterseite des Einstellschlittens wiederum ist in einer Rundführung 11 ein um eine verikale 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.

Auf dem Maschinenbett 1 sind in Längsführungen 15 (F i g. 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. wellenförmige Werkstücke aufnehmen zu können, kann der neben dem Ständer 2 angeordnete Reitstock 16 in eine Ausnehmung 21 des Ständers 2 verschoben werden.

Zum Bearbeiten des Werkstückes 20 wird das Werkzeug 14 in Richtung 22 zum Werkstück genähert und mit diesem in Eingriff gebracht. Die hierfür vorgesehenen Einrichtungen wie Schrittmotor 5 und Vertikalschlitten 4 sind bereits oben beschrieben. Für den Drehantrieb des V/erkzeugs 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.

Der Einstellschlitten 70 (Fig.4) besteht im wesentlichen aus drei zueinander beweglich angeordneten Teilen: einer Schwenkplatte 71, einem Führungsträger

i» 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 Underpaßschaben beliebig eingestellt werden. An der Schwenkplatte /1 ist an einem Kipplagerzapfen 100 der Führungsträger 72 um eine - horizontale Achse 103 kippbar aufgehängt Hierauf wird noch näher eingegangen. Der Führurr. träger 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. Die Längsführung 78 ist quer zur Achse 103 gerichtet Die Längsführung 78 liegt ebenso wie die Geradführung 3 infolge des über dem ortsfest aufgenommenen Werkstück 20 angeordneten Werkzeug 14 so iioch, 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 Rundführung 74 der Schwenkplatte liegen oberhalb des Spänebereiches und können somit nicht verschmutzen.

Wie bereits erwähnt, ist der Werkzeugkopf 13 in<einer Rundführung 11 im sogenannten Einstellschlitten 70 bzw. im Vorschubschlitten 73 um eine vertikale Achse schwenkbar aufgenommen. Damit kann ein Achskreuzwinkel γ (Fig.3) zwischen Werkzeugachse 41 und Werkstückachse 42 eingestellt werden. Die dann um den gleichen Winkel in einer horizontalen Ebene vorhandene Schrägstellung 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.

Die Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück im Sinne tiner Achsabstandsverringerung bzw. das Außer-Eingriff-Bringen von Werkstück und Werkzeug erfolgt mit dem Schrittmotor 5. Seine Umschaltbsjkeit 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. hydraulische Klemmvorrichtungen, vorgesehen. Zum Erzeugen der Vorschubbewegung 75, 75', 75" ist im Führungsträger 72 ein nicht.

ο gezeichneter doppeltwirkender Hydraulikzylinder vorgesehen, dessen ebenfalls nicht gezeichnete Kolbenstange mit dem Vorschubschlitten 73 verbunden ist. Mit dieser Einrichtung wird der Vorschubschlitten im Sinne

der F i g. 1 und 4 bis 7 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. '

Um im Zuge der Vorschubbewegung 75, 75', 75" des Werkzeugs 14 ballige Zähne am Werkstück 20 erzeugen zu können, ist am Einstellschlitten 70 folgende Vorrichtung angebracht (F i g. 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 zum Kipplagerzapfen 100 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 F i g. 5 dargestellt, im Uhrzeigersinn um einen beliebig wählbaren Winkel β schräg eingestellt, dann geschieht folgendes: Beim Verfahren des Vorschubschlittens nach links wird der Arm 86 infolge der Kulissenführung des Führungslineals 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 α 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 Achsmitte 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 ^M der Kippbewegung des Werkzeugkopfes 13 ergebende Zustellung des Werkzeugs 14 zum Werkstück 20 verringert werden. Hierzu dienen die nachstehend beschriebenen Einrichtungen.

Der Kipplagerzapfen 100 ist mit einem ersten ^ä5 Zapfenteil 101 in der Schwenkplatte 71 gelagert Auf einem zweiten Zapfenteil 102 ist der Führungsträger 72 kippbar aufgenommen. Die Achse 103 des Zapfenteils 102, die gleichzeitig die Kippachse des Führungsträgers 72 ist, ist um einen Abstand 104 zur Achse 77 des ersten ^M Zapfenteils 101 versetzt und liegt in einer Ebene mit der schon erwähnten Schwenkachse IZ Auf dem Zapfenteil 101 ist noch ein Hebel 105 drehfest auf dem

Kipplagerzapfen 100 aufgebracht.

Ein Steuerhebel 106 ist über eine Lasche 107 um eine Achse 108 pendelnd an der Schwenkplatte 71 aufgehängt 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 Hebels 103 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 Hebels 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 dadurch zu einer Kippbewegung um die Achse 108 gegen den Uhrzeigersinn veranlaßt wird. Dabei wird "der Arm 112 des Hebels 105 über den Nocken 111 angehoben und dadurch auch der Führungsträger 72 infolge seiner gegenüber der Achse 77 exzentrischen Aufhängung. 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 dadurch auch zu einer Kippbewegung im Uhrzeigersinn veranlaßt wird. Dabei wird der Arm 112 des Hebels 105 wieder angehoben (diesmal über den Nocken 110), wodurch auch das Werkstück wieder nach oben bewegt wird. Die Kombination Lenkerhebel, Steuerhebel, Nocken, Hebel und exzentrische Aufhängung des Führungsträgers bewirkt, daß jedes Kippen des Führungsträgers, unabhängig in weicher Richtung, eine Bewegung des Hebel-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 Hebels vorwählbar eingestellt werden. Die Bewegung des Hebels 105 kann auch über eine am Steuerhebel 106 statt der Nocken befestigte Schablone 115 (Fig.7) erfolgen, auf der der Exzenterhebel gewissermaßen abrollt Die von der Schablone gebildete Kurve kann in Annäherung auch von mindestens drei verstellbaren Einzelnocken gebildet werden. Eine weitere Feineinstellung von Sturz bzw. Zustellung wird erreicht wenn der Abstand c zwischen dem Auflagepunkt des Hebe.' .rmes 112 auf der Schablone 115 und dem Lenkerhebel 109 variiert werden kann.

Wenn die Korrektureinrichtung nicht benötigt wird, z. B. beim Schaben von nicht-balligen Zahnflanken, ruht der Hebel 105 bzw. sein Arm 112 auf einer 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 Werkzeugs, da der Hebel 105 immer im gleichen Abstand zur Achse 108 bleibt

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Feinbearbeiten, z. B. Schaben der Zahnflanken eines im Maschinengestell drehbar gelagerten verzahnten Werkstücks mit einem zahnradartigen Werkzeug, z.B. Schabrad, das im wesentlichen oberhalb des Werkstücks drehantreibbar in einem Werkzeugkopf gelagert ist, der zum Zwecke der Achskreuzung von Werkstück und Werkzeug um eine zur Werkstückachse senkrechte Achse dreheinstellbar an einem Vorschubschlitten aufgenommen ist, welcher

a) in einem Führungsträger längsvorschubbeweg- is lieh geführt ist, der zum Ballig- und/oder Konischbearbeiten mittels eines Kipplagerzapfens, dessen Achse die senkrechte Verdrehachse des Werkzeugkopfes in Normallage rechtwinklig s&jaeidet, aus der Normallage nach beiden Seiten kippbar an einer zum Einstellen der Längsvorschubrichtung an einem Vertikalschlitten schwenk- und feststellbar angeordneten Schwenkplatte gelagert ist, und welcher

b) mit einem in seiner Neigung veränderbaren und feststellbaren Führungslineal über eine Kulisse od. dgl. an der Schwenkplatte geführt ist

dadurch gekennzeichnet, daß der Kipplagerzapfen (100) mit an seinen beiden Enden exzentrisch angeordneten Zapfenteilen (101, 102) drehbar an der Schwenkplatte (71) gelagert ist, und daß an einem der exzentrischen Zapfenteile ein Hebel (105) drehfest angeordnet ist, dessen freies Hebelenoe (112) sich mittels Federkraft (Feder 114) auf einem im wesentlichen parallel zum Hebel (105) angeordneten Steuerhebel (106) abstützt,

—wobei der Steuerhebel (106) an einer fest mit ihm verbundenen zum Hebelende (112) weisenden Lasche (107) um eine parallel zu den Achsen (77, 103) der beiden Zapfenteile (101, 102) gerichteten Achse (108) pendelnd an der Schwenkplatte (71) aufgehängt ist und mittels eines versetzt zur Lasche (107) angeordneten Lenkerhebels (109) gelenkig mit dem Führungsträger (72) verbunden ist,

— und wobei der Steuerhebel (106) wenigstens zwei Nocken (110,111) trägt und das Hebelende v> (112) je nach Stellung des Vorschubschlittens (73) auf einem oder auf zwei Nocken aufliegt,

— oder wobei der Steuerhebel (106) eine Schablo-. ne (115) trägt und das Hebelende (112) je nach Stellung des Vorschubschlittens (73) auf unterschiedlichen Abschnitten der Schablone aufliegt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (HO, 111) verstellbar im Sinne einer Veränderung der wirksamen Hebellängen (a, 6J angeordnet sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Hebelende (112) nach Unwirksammachen des Steuerhebels (106) durch Entfernen der Nocken (110,111) bzw. der Schablone (115) auf einer kreisbogenförmigen Kontur (118) der Lasche (107) abstützt, wobei der Mittelpunkt des Kreisbogens auf der Pendelachse (108) des Steuerhebels (106) liegt