-
Maschine zum Bearbeiten von verzahnten Werkstücken
-
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von verzahnten
Werkstücken, insbesondere von Schaltzahnrädern mit einer Lauf- und einer Kuppelverzahnung.
-
Schalträder mit einer Lauf- und einer daneben angeordneten Kuppelverzahnung
werdeii hauptsächlich bei mehrgängigen Fahrzeuggetrieben verwendet. Dabei weist
die im Durchmesser meist kleinere Schaltverzahnung auf der der Laufverzahnung abgewendeten
Stirnseite abgedachte Zahnenden auf. Dadurch wird ein leichteres Eingreifen einer
entsprechenden Schaltmuffenverzahnung ermöglicht, die in axialer Richtung über die
Kuppelverzahnung geschoben wird. Für das Herstellen der Abdachung an den Zahnenden
werden spezielle Maschinen verwendet, wie sie z.B. von der DE-AS 2 042 212 her bekannt
sind. Für die Laufverzahnung ist es üblich geworden, nach dem Verzahnen, aber vor
dem Feinbearbeiten der Zahnflanken durch Schaben oder andere Verfahren die Zahnstirnkanten
maschinell zu entgraten oder mit einem Kantenbruch zu versehen (Zeitschrift "Moderne
Fertigung", Februar 1979, S. 54).
-
Die genannten Maschinen werden in der Großserienfertigung über Werkstücktransporteinrichtungen
mit Zuführ- und Entnahmestationen mit den anderen für die Herstellung der Verzahnung
erforderlichen Maschinen verbunden. Der Platzbedarf für die
Maschinen
und die Transporteinrichtungen ist erheblich, insbesondere dann, wenn die für Folgeoperationen
benötigten Maschinen aus räumlichen oder anderen Gründen nicht nebeneinander aufgestellt
werden können.
-
Von diesen Schwierigkeiten ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Maschine zu schaffen, auf der mehrere Operationen ausgeführt werden
können unter Verkürzung der Transportwege und dem damit verbundenen Wegfall von
Werkstückzuführ- und -Entnahmestationen.
-
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Maschine, die die kennzeichnenden
Merkmale des Hauptanspruches aufweist. Dadurch, daß die Bearbeitungsstationen auf
einem gemeinsamen Maschinenbett angeordnet sind, ergibt sich eine erhebliche Platzersparnis,
da das Bett bei weitem nicht so groß ausgeführt sein muß wie bei zwei Einzelmaschinen.
Eine weitere Platzersparnis ist mit einer Ausgestaltung nach dem Merkmal des Anspruchs
2 erreichbar, da die integrierte Werkstückzuführ- und -transportvorrichtung den
Wegfall je einer externen Zufiihr- und Entnahmestation ermöglicht. Die Aufstellfläche
für die Maschine kann noch weiter verringert werden, wenn entsprechend dem Merkmal
des Anspruchs 3 für die beiden Bearbeitungsstationen eine gemeinsame elektrische
und/oder eine gemeinsame hydraulische Steuerung vorhanden ist. Die Schaltschränke
für die ganze Elektrik einer Werkzeug maschine und ebenso die meist auf einem Ständer
zusammengefaßte Hydraulik beanspruchen einen erheblichen Anteil am Platzbedarf einer
Maschine. Durch das Zusammenfassen kann dieser
Anteil reduziert
werden1 da viele Steuerelemente gleichzeitig auf beide Bearbeitungsstationen einwirken
können.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben und in den Figuren 1 bis 5 dargestellt.
-
Figur 1 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht einer Maschine nach
der Erfindung, Figur 2 zeigt eine vereinfachte Draufsicht der Maschine, Figur 3
zeigt die erste Bearbeitungsstation in Pfeilrichtung III gemäß Figur 1, Figur 4
zeigt die zweite Bearbeitungsstation in Pfeilrichtung IV gemäß Figur 1, Figur 5
zeigt ein Werkstück, das auf der Maschine nach der Erfindung bearbeitet werden kann.
-
Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematisch den Aufbau einer Maschine zum
Fräsen von Schalterleichterungen (Dachformfräsen) und zum stirnseitigen Entgraten
der Laufverzahnung von Schalträdern.
-
Ein derartiges Werkstück 1 ist zur Erläuterung in Figur 5 gezeigt.
Der mit einer Bohrung 3 versehene Radkörper 2 weist am Umfang eine Laufverzahnung
4 und daneben eine Kuppelverzahnung 5 auf. Auf der Maschine werden - wie noch ausgeführt
wird -die dachförmigen Flächen 6, 7 an der Kuppelverzahnung und die beidseitigen
Fasen 8, 9 an der Laufverzahnung hergestellt.
-
Auf einem Maschinenbett 10 ist in einer Längsführung 12 ein Schlitten
13 verschiebbar und feststellbar angeordnet, der einen Werkstückspindelkasten 14
zur Aufnahme und zum schrittweisen Drehen des Werkstücks 1 trägt. In einer zweiten
Längsführung 15 ist ein Schlitten 16 verschiebbar und feststellbar angeordnet, der
eine Fräseinheit 17 mit Fräsern 18, 19 und Einrichtungen zum drehenden Antreiben
der Fräser und zum Erzeugen einer in Achsrichtung hin- und hergehenden Bewegung
der Fräser trägt. Die mit 12 bis 19 bezeichneten Teilc und Einrichtungen gehören
zu einer ersten Bearbeitungsstation 11, auf die noch näher eingegangen wird.
-
Hinter den Längsführungen 12, 15 sind zwei Böcke 22, 22a auf dem Maschinenbett
10 aufgebaut, auf denen in Längsführungen 23, 23a zwei Reitstöcke 24, 24a zur drehbaren
Aufnahme des Werkstücks 1 verschiebbar und feststellbar angeordnet sind. Auf einem
weiteren Bock 26, der ebenfalls auf dem Maschinenbett befestigt ist, ist in einer
Längsführung 27 parallel zum Schlitten 16 ein Schlitten 28 verschiebbar und feststellbar
angeordnet, der Einrichtungen 30 zur Aufnahme und zum drehenden Antreiben eines
Entgratwerkzeuges 29 und zum Erzeugen einer radialen Bewegung des Entgratwerkzeuges
zum Werkstück 1 und wieder weg davon trägt. Die mit 22 bis 30 bezeichneten Teile
und Einrichtungen gehören zu einer zweiten Bearbeitungsstation 21, auf die noch
näher eingegangen wird.
-
Zwischen dem Schlitten 13 und dem Schlitten 23 einerseits und dem
Schlitten 16 und dem Bock 26 andererseits verläuft eine Werkstücktransportvorrichtung
31, z.B. in Form einer schrittweise
vorwärtsbewegten Kette 32 mit
an die zu bearbeitenden Werkstücke 1 angepanten Mitnehmern 33. Diese Transportvorrichtung
nimmt ein Werkstück nach dem anderen an einem Werkstückzulauf 34 auf und bringt
es zur ersten Bearbeitungsstation 11, wo es von einer Spanneinrichtung 44 oder Bohrung
3 aufgenommen und gespannt wird. Nach erfolgter Bearbeitung wird das Werkstück wieder
von der Transportvorrichtung aufgenommen und zur zweiten Bearbeitungsstation 21
gebracht.
-
Hier wird es an die Aufnahmeeinrichtung 25 abgegeben und von dieser
spannend in der Bohrung 3 aufgenommen. Gleichzeitig wird ein nächstes Werkstück
von der Aufnahmeeinrichtung 14 aufgenommen. Nach erfolgter Bearbeitung werden beide
wieder von der Transporteinrichtung weiterbefördert. Das fertigbearbeitete Werkstück
1 wird am Ende der Transporteinrichtung auf eine nicht gezeichnete Fördereinrichtung
zur Weiterbeförderung zu einer anderen Maschine übergeben oder von Hand entnommen.
-
Seitlich am Maschinenbett 10 sind ein Schaltschrank 36 zur Aufnahme
der elektrischen Aggregate für die Maschinensteuerung und gegenüber davon auf einem
separaten Ständer 37 die hydraulischen Aggregate 38 angeordnet.
-
Es wurde bereits erwähnt, daß die erste Bearbeitungss'tation 11 zum
Fräsen der Schrägflächen 6, 7 an der Kuppelverzahnung 5 dient. Der Werkstückspindelkasten
14 ist quer zur Längsführung 12 auf dem Schlitten 13 verschiebbar und feststellbar
geführt (Querführung 40). In dem Werkstückspindelkasten ist eine Werkstückspindel
41 gelagert, die von einem Motor 42
über ein nicht dargestelltes
Schrittschaltwerk oder dergleichen antreibbar ist. Stirnseitig ist an der Werkstückspindel
ein Werkstück 1 in bekannter Weise mittels einer bekannten und deshalb nicht näher
dargestellten Spanneinrichtung 44 aufspannbar. Die Betätigungseinrichtung hierfür
ist auf der anderen Seite der Werkstückspindel angeordnet, z.B. ein hydraulischer
Spannzylinder 43, der von der Hydraulikanlage 38 mit Drucköl versorgt wird.
-
Dank der Querführung 40 kann der Werkstückspindelkasten 14 immer so
eingestellt werden, daß das Werkstück 1 ohne weitere Bewegungen in der Bearbeitungsposition
von der Transportvorrichtung 31 abgegeben und von der Spanneinrichtung 44 aufgenommen
wird. Alle Einstellungen bezüglich der Höhe oder des Winkels werden ausschließlich
mit den Fräsern 18, 19 ausgeführt. Auf dem Schlitten 16 ist die Fräseinheit 17 parallel
zur Längsführung 15 verschiebbar und feststellbar (Querführung 45) und quer zur
Längsführung 15 um eine Achse 39 schwenkbar und feststellbar angeordnet. Die Fräseinheit
enthält zwei in ihr gelagerte Spindeln 46, 47, an deren dem Werkstückspindelstock
zugekehrten Enden mittels Futter 48, 49 die Fräser 18, 19 eingespannt sind. Die
Spindeln werden von einem Motor 50 über einen Riementrieb, dessen Gehäuse mit 51
bezeichnet ist, in Drehung versetzt. Während sich das Werkstück 1 schrittweise dreht,
führen die Fräser eine hin- und hergehende Bewegung längs ihrer Achsen aus, um so
im sogenannten Stoßfräsverfahren die Schrägflächen 6, 7 an den Zähnen der Kuppelverzahnung
5 zu bearbeiten. Zum Antrieb dieser Stoßbewegung sind in
der Fräseinheit
Nockensteuerungen vorhanden, die bekannt und deshalb nicht dargestellt sind. Die
beiden Frässpindeln sind in ihrem Abstand zueinander verstellbar, um die Lage der
Fräser 17, 18 der jeweiligen Werkstückgröße oder -verzahnung anpassen zu können.
-
In der zweiten Bearbeitungsstation 21 werden die Fasen 8, 9 an den
Stirnseiten der Zähne der Laufverzahnung des Werkstücks 1 erzeugt. Das Werkstück
1 wird von der Transporteinrichtung 31 zwischen die beiden Reitstöcke 24, 24' gebracht,
wo es in bekannter Weise mittels der nicht näher dargestellten Spanneinrichtung
25 von in den Reitstöcken drehbar gelagerten Spindeln 54, 54' aufgenommen wird.
Die Betätigungseinrichtungen für die Spanneinrichtung 25, z.B. hydraulische Zylinder
55, 55', die von der Hydraulikanlage 38 mit Drucköl versorgt werden, sind auf den
dem Werkstück 1 abgewendeten Seiten der Reitstöcke angeordnet.
-
In dem Schlitten 28 ist ein Arm 56 um eine Achse 57 schwenkbar gelagert.
An seinem freien Ende nimmt er das Werkzeug 29 zum Herstellen der Masern 8, 9 drehend
antreibbar auf. Über den Arm kann das Werkzeug zum Werkstück hin und von diesem
wieder weg geschwenkt werden. Das Werkzeug selbst in bekannt und braucht deshalb
nicht im Detail beschrieben und dargestellt zu werden. Es besteht im wesentlichen
aus einem mit dem Werkstück kämmenden Führungsrad 60 und zwei seitlich davon angeordneten
Entgraträdern 61, die die stirnseitigen
Zahnkanten abtragen. Werkstück
1 und das Werkzeug 29 stehen immer achsparallel zueinander. Für den Drehantrieb
des Werkzeugs 29 ist auf dem Schlitten 28 ein Motor 58 angeordnet, dessen Drehbewegung
über Zahnräder auf das Werkzeug übertragen wird. Zum Erzeugen der Schwenkbewegung
ist eine hydraulische Einrichtung 59 vorgesehen, die ebenfalls von der Hydraulikanlage
38 mit Drucköl versorgt wird. Für den Fall, daß beim Hinschwenken des Werkzeugs
zum Werkstück eine Zahn-vor-Zahn-Stellung auftritt, die einen Zahneingriff verhindert,
sind bekannte Einrichtungen vorgesehen, die ein Zurückschwenken in die Ausgangslage
mit einem gleichzeitigen Drehen des Werkzeugs um einen geringen Winkel und ein erneutes
Hinschwenken veranlassen. Der Drehantrieb setzt erst ein, wenn ein ordnungsgemäßer
Zahneingriff hergestellt ist.
-
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das beschriebene Ausführungsbeispiel,
sondern soll vielmehr alle unter die Ansprüche fallenden Ausführungen mit einschließen.