DE3011802C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Feinbearbeiten, z. B. Schaben, der Zahnflanken eines verzahnten Werkstücks, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs angegeben ist, nach Patent 29 30 997.

Mit der im Hauptpatent 29 30 997 beschriebenen Maschine ist es möglich, ballige oder konische Zähne zu erzeugen. Ein eine Vor­ schubbewegung ausführender Werkzeugträger ist einerseits um eine zur Drehachse des Werkzeugs rechtwinklige Achse kippbar aufge­ hängt 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 wäh­ rend des Vorschubs geneigt, und er führt gleichzeitig eine Zu­ stellbewegung zum Werkstück hin aus. Die exzentrische Aufhän­ gung des Werkzeugträgers ermöglicht in Verbindung mit einem Exzenterhebel, der auf verstellbaren Nocken oder auf einer auswechselbaren Schablone auf einem Steuerhebel aufliegt, der an einem mit dem Werkzeugträger verbundenen Führungsträger ange­ lenkt ist, die Balligkeit der Zähne entsprechend den jeweiligen Erfordernissen zu variieren oder zu "korrigieren". Mit dieser Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, die Konizität der Zähne entsprechend den jeweiligen Erfordernissen zu variieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Maschine nach dem Hauptpatent so weiter auszubilden, daß auf ihr durch Einstellung der Maschine be­ liebig konische und ballig-konische Zähne hergestellt werden kön­ nen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst, indem sich gemäß Merkmal (f) der Vorschubschlitten in der Ausgangsstellung verschwenken läßt und gemäß Merkmal (g1) oder (g2) oder (g3) die Ausgangsstellung des Hebels erhalten bleibt, an dem der Werkzeugträger exzentrisch aufgehängt ist.

Das Merkmal (f) ist für sich aus der DE-AS 12 95 324 be­ kannt und zum Erzeugen von konischen Zähnen erforderlich. Eine Veränderung der Länge des das Leitlineal tragenden Armes führt zu einer Schrägstellung des Vorschubschlittens. Gleichzeitig verbleiben aber der Hebel und der die Nocken oder die Schablone tra­ gende Steuerhebel in ihrer parallelen Normalstellung. Eine Längsbewegung des Vorschubschlittens und damit des Werkzeugs erfolgt dann in einer zur Werkstückachse entsprechend der gewünschten Konizität geneigten Richtung.

Um ballig-konische Zähne herzustellen, braucht lediglich das Leitlineal in bezug auf den Vorschubschlitten geneigt zu werden, so daß dieser bei seiner hin- und hergehenden Bewegung zugleich nach oben und nach unten verschwenkt und durch den mit den Nocken oder mit der Schablone zusammenwirkenden Hebel in den beiden Endbereichen seiner Bewegung angehoben wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Maschine nach der Erfindung in einer Ansicht,

Fig. 2 eine Ansicht der gleichen Maschine in Pfeilrich­ tung II,

Fig. 3 ein unter gekreuzten Achsen mit dem Werkstück zusammenwirkendes Werkzeug,

Fig. 4 den Einstellschlitten in einer räumlichen Dar­ stellung,

Fig. 5 den Einstellschlitten nach Fig. 4 in einer schematischen Darstellung,

Fig. 6 die gleiche Ausführung des Einstellschlittens mit verschiedenen Positionen des Vorschub­ schlittens,

Fig. 7 und 8 andere Ausführungen des Einstellschlittens in schematischen Darstellungen ähnlich Fig. 5, und

Fig. 9 ein Detail von Fig. 5.

Auf einem Maschinenbett (1) (Fig. 1) ist an einem Ende ein vertikaler Ständer (2) starr angebracht. An diesem Stän­ der (2) ist in einer zum freien Ende des Bettes (1) ge­ richteten senkrechten Geradführung (3) ein dieses freie Bettende zumindest teilweise überragender Vertikal­ schlitten (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 ver­ bundene Spindelmutter (9). An seiner Unterseite trägt der Vertikalschlitten (4) einen sogenannten Einstell­ schlitten (70), auf den noch eingegangen wird. An der Unterseite des Einstellschlittens ist in einer Rund­ führung (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 Feinbearbei­ ten geeignetes Werkzeug sein. Es ragt unten aus dem Werkzeugkopf heraus.

Auf dem Maschinenbett (1) sind in Längsführungen (15) (Fig. 2) zwei Reitstöcke (16, 17) längsverschiebbar und feststellbar angeordnet. Die Reitstöcke sind mit Pinolen (18, 19) zum selbständigen Spannen eines Werkstücks (20) ausgerüstet. Um auch längere, z. B. wellenförmige Werk­ stücke 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) dem 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 Werkzeugs (14) ist am Ständer (2) ein Antriebsmotor (25) angebracht, der über ein Riemenvorgelege (26) und eine homokinetische Gelenkwelle (27) sowie ein im Werkzeugkopf (13) untergebrachtes Stirnradgetriebe (28, 29) antreibt. Zur Durchführung der Gelenkwelle (27) durch den Ständer (2) ist in diesem eine Öffnung (30) vorhanden.

Der Einstellschlitten (70) (Fig. 4) besteht im wesent­ lichen aus drei zueinander beweglich angeordneten Tei­ len: einer Schwenkplatte (71), einem Führungsträger (72) und einem Vorschubschlitten (73 ). Die Schwenkplatte (71) ist in einer vorgespannten Rundführung (74) im Vertikal­ schlitten (4) um eine vertikale Achse, die mit der Achse (12) zusammenfällt, schwenkbar und feststellbar auf­ genommen. Damit kann die Vorschubrichtung (75, 75′, 75′′) (Fig. 3) des Werkzeugs (14) beim Parallel-, Diagonal- oder Underpasschaben beliebig eingestellt werden. An der Schwenkplatte (71) ist an einem Kipplagerzapfen (100) der Führungsträger (72) um eine horizontale Achse (103) kippbar exzentrisch aufgehängt. Hierauf wird noch näher eingegangen. Der Führungsträger nimmt an seiner Unterseite in einer vorgespannten Längsführung (78) den Vorschubschlitten (73) auf. Die Längsführung (78) ist quer zur Achse (103) gerichtet.

Wie bereits erwähnt, ist der Werkzeugkopf (13) in einer Rundführung (11) im sogenannten Einstellschlitten (70) bzw. im Vorschubschlitten (73) um eine vertikale Achse schwenkbar. 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 unterschied­ lichen Höhenlagen und Abstände der Werkzeugachse (41) gegenüber der Motorache (24) infolge unterschiedlicher Werkstückabmessungen und der Vertikal- und Horizontal­ bewegungen des Werkzeugs während jedes Bearbeitungs­ zyklus.

Zum Erzeugen der Vorschubbewegung (75, 75′, 75′′) ist im Führungsträger (72) ein nicht gezeichneter doppelt­ wirkender Hydraulikzylinder vorgesehen, dessen eben­ falls nicht gezeichnete Kolbenstange mit dem Vorschub­ schlitten (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.

Der Vorschubschlitten (73) (Fig. 4 und 5) 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 Schwenk­ platte (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. Der Arm (86) ist in seiner Länge verstellbar. Im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist er in seinem unteren Teil mit einem Gewinde (86′) versehen, das durch eine Öffnung im Vorschubschlitten (73) hindurchgeführt ist, an dem die jeweils erforderliche Länge mit Muttern (85, 85′) eingestellt werden kann. Das Verstellen der Länge kann jedoch auch mit anderen Mitteln erreicht werden.

In der Regel ist die Länge des Arms (86) so einge­ stellt, daß der Vorschubschlitten (73) waagerecht steht. Dann können, wie in der Patentschrift 29 30 997 be­ schrieben ist, normale oder auch ballige Zähne bear­ beitet werden. Ein Verkürzen oder Verlängern des Armes (86) gegenüber seiner in Fig. 4 gezeigten Länge bewirkt ein Schwenken des Vorschubschlittens (73) gegen (Fig. 5) oder mit dem Uhrzeigersinn. Wird der Vorschubschlitten - wie oben beschrieben - nach links oder rechts bewegt, dann bewegt er sich entsprechend seiner Schrägstellung in einer zur Werkstückachse geneigten Ebene. Die zu bearbeitenden Zähne werden konisch. Voraussetzung dafür ist, daß das Leitlineal (87) waagerecht eingestellt und geklemmt ist. (Ist - ebenfalls bei waagerechter Ein­ stellung und Klemmung des Leitlineals - die Länge des Armes (86) so eingestellt, daß der Vorschubschlitten (73) waagerecht steht, dann macht der Vorschubschlitten eine normale, geradlinig verlaufende Hin- und Herbewe­ gung.) Ist das Lineal dagegen, wie in Fig. 5 dargestellt, im Uhrzeigersinn um einen beliebig wählbaren Winkel β schräg eingestellt, dann geschieht folgendes: Beim Ver­ fahren des Vorschubschlittens nach links wird der Arm (86) infolge der Kulisssenführung 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 Werk­ zeugs (14) gegenüber dem Werkstück erreicht. Diese Schiefstellung wird auch als Sturz bezeichnet. Der Winkel α des Sturzes (Fig. 6) kann durch Verändern des Winkels β um den das Lineal geneigt ist, variiert wer­ den. Die Rotationsebene (91) des Werkzeugs (14) ist bei ballig-konischen Zähnen in der Regel auf die Mitte der auf die Werkstückachse projizierten Zahnlänge 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 Werkzeug­ kopfes (12) ergebende Zustellung des Werkzeugs (14) zum Werkstück (20) verringert werden. Hierzu dienen die nachstehend beschriebenen Einrichtungen.

Der Kipplagerzapfen (100) ist mit einem ersten Zapfen­ teil (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 Führungs­ trägers (72) ist, ist um einen Abstand (104) zur Achse (77) des ersten Zapfenteils (101) versetzt und liegt in einer Ebene mit der schon erwähnten Schwenkachse (12). Auf dem Zapfenteil (101) ist ein Hebel (105) drehfest auf dem Kipplagerzapfen (100) aufgebracht. Ein Steuer­ hebel (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 (105) aufliegt. Der andere Arm (113) wird von einer Druckfeder (114) beaufschlagt, die sich am Führungsträger (72) abstützt. Soll ein Zahnrad mit ballig-konischen Zähnen bearbeitet werden, wird der Arm (86) auf die erforderliche Länge gebracht. Der Vorschub­ schlitten (73) nimmt eine entsprechende Schrägstellung ein, desgleichen der Führungsträger (72). Dabei wird über den Lenkerhebel (109), den Steuerhebel (106) und einen der Nocken (110, 111) der Hebel (105) an seinem Hebelarm (112) angehoben. Für eine einwandfreie Ballig­ keit sollen der Hebel (105) und der Steuerhebel (106) in der Ausgangsstellung parallel zueinander stehen. Der Lenkerhebel (109) ist deshalb so ausgebildet, daß seine wirksame Länge veränderlich ist. Im Beispiel der Fig. 5 ist der Lenkerhebel hierzu zwischen seinen beiden Anlenk­ punkten in der Länge verstellbar, z. B. zweigeteilt und die beiden Teile (124, 124′) sind mittels Langlöcher durchdringender Schrauben (125, 125′) verbunden (Fig. 9). Mit dieser Einrichtung können der Hebel (105) und der Steuerhebel (106) trotz geneigten Vorschubschlittens in die normale Stellung parallel zueinander eingestellt werden. 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 Kipp­ bewegung 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 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 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 Exzenter­ hebel 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 der Achse (108) des Steuerhebels (106) und dem Anlenkpunkt des Lenker­ hebels (109) am Steuerhebel variiert werden kann (Fig. 8).

Wenn die Korrektureinrichtung nicht benötigt wird, z. B. beim Schaben von nicht-balligen Zahnflanken, ruht der Hebel (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 Hebel oder die Stellung des Werkzeugs, da der Hebel (105) immer im gleichen Abstand zur Achse (108) bleibt.

In Fig. 7 ist für die Verstellung des Lenkerhebels (109) eine andere Möglichkeit aufgezeigt. Hier ist der Lenker­ hebel nicht unmittelbar am Führungsträger (72) angelenkt, sondern an einer etwa quer zu ihm gerichteten Lasche (126), die um eine Achse (127) schwenkbar und mit einer Schraube (128) am Führungsträger feststellbar ist. Nach Lösen der Schraube (128) kann durch Schwenken der Lasche (126) nach oben oder nach unten der Lenkerhebel (109) und damit auch der die Schablone (115) tragende Abschnitt des Steuerhebels (106) nach oben oder unten bewegt werden. Wenn sich der Steuerhebel (106) in der gewünsch­ ten Lage befindet, muß die Schraube (128) natürlich wieder festgezogen werden.

Anstatt zum Einstellen des Steuerhebels (106) den Lenker­ hebel (109) zu verstellen, ist es auch möglich, die Auflagefläche für die beiden Nocken (110, 111) am Hebel (105) zu verändern. Zu diesem Zweck kann am Hebel (105) eine Leiste (129) od. dgl. angebracht sein (Fig. 8), die sowohl in vertikaler Richtung als auch in ihrer Neigung verstellbar ist. Zum Fixieren ihrer Lage sind wieder Langlöcher od. dgl. durchdringende Schrauben vorgesehen, die mit (130) bezeichnet sind.

Claims (2)

1. Maschine zum Feinbearbeiten, z. B. Schaben, der Zahn­ flanken eines im Maschinengestell drehbar gelagerten ver­ zahnten 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 längsvorschubbeweglich geführt ist, der zum Ballig- und/oder Konischbearbeiten mittels eines Kipplagerzapfens, dessen Achse die senkrechte Verdrehachse des Werkzeugkopfes in Normallage rechtwink­ lig schneidet, aus der Normallage nach beiden Seiten kippbar an einer zum Einstellen der Längsvorschubrich­ tung an einem Vertikalschlitten schwenk- und feststell­ bar angeordneten Schwenkplatte gelagert ist, und welcher
   • b) mit einem in seiner Neigung veränderbaren und feststell­ baren Leitlineal über eine Kulisse od. dgl. an der Schwenk­ platte geführt ist, wobei das Leitlineal in einem Abstand vom Vorschubschlitten an einem vom Vorschubschlitten abstehenden Arm drehbar getragen ist, wobei der Kipplagerzapfen mit an sei­ nen beiden Enden exzentrisch angeordneten Zapfenteilen drehbar an der Schwenkplatte gelagert ist, und wobei an einem der exzentrischen Zapfenteile ein Hebel drehfest angeordnet ist, dessen freies Hebelende sich mittels Federkraft auf einem im wesentlichen parallel zum Hebel angeordneten Steuerhebel abstützt, wobei dieser Steuer­ hebel
   • c) an einer fest mit ihm verbundenen zum Hebelende weisenden Lasche um eine parallel zu den Achsen der beiden Zapfen­ teile gerichteten Achse pendelnd an der Schwenkplatte auf­ gehängt ist, und mittels eines versetzt zur Lasche ange­ ordneten Lenkerhebels gelenkig mit dem Führungsträger verbunden ist und dabei entweder
   • d) wenigstens zwei Nocken trägt und das Hebelende je nach Stellung des Vorchubschlittens auf einem oder auf zwei Nocken aufliegt, oder
   • e) eine Schablone trägt und das Hebelende je nach Stellung des Vorschubschlittens auf unterschiedlichen Abschnitten der Schablone aufliegt, nach Patent 29 30 997,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • f) der Arm (86) längenverstellbar ist, und entweder
   • g1) die Länge des Lenkerhebels (109) zwischen seinen beiden Ablenkpunkten am Führungsträger (72) und am Steuerhebel (106) verstellbar ist (Fig. 9), oder
   • g2) der Anlenkpunkt des Lenkerhebels (109) am Führungsträger (72) verstellbar ist (Fig. 7), oder
   • g3) das Ende (112) des Hebels (105) mit einer an diesem ver­ stellbar angeordneten Leiste (129) auf den Nocken (110, 111) oder auf der Schablone (115) aufliegt (Fig. 8).