DE312859C - - Google Patents

Description

Zahnräder mit bogenförmigen Zähnen konnten bisher nur durch Ausfräsen der Zahnlücken mit einem Profilfingerfräser aus dem vollen Material oder durch Nacharbeiten der gegossenen Zähne hergestellt werden. Beide Herstellungsarten sind sehr kostspielig und zeitraubend, sie können auch niemals theoretisch vollkommen einwandfreie Verzahnungen liefern.

ίο Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung solcher Zahnräder durch rotierende Hobelstähle ohne jede Nacharbeit von Hand, wodurch an Fabrikationskosten wesentlich gespart und absolut genau kämmende Zähne erzeugt werden. Unter Benutzung des bekannten Bilgramschen Abwälzverfahrens werden mit Hilfe der Erfindung Zahnräder mit kreisbogenförmigen Zähnen hergestellt, die genau so wie Pfeil-

ao räder mit vergrößertem, stoßfreiem Eingriff ohne einseitigen Achsialdruck miteinander kämmen, dabei aber einen noch ruhigeren Gang haben.

Durch . einen derartigen Kreislauf der Hobelstähle lassen sich¹ jedoch korrekte Verzahnungen nur herstellen, indem man genau wie beim Bilgramschen Verfahren Werkzeug und WerkstückTniiteinander abwälzen läßt. Der Hauptgedanke der Erfindung ist also die Anwendung des an sich bekannten Rund-:

. hobelverfahrens auf die Herstellung korrekter Verzahnungen, und die Kombination dieser Arbeitsweise mit dem bekannten Abwälzverfahren. An Stelle des vor-und zurückgehenden Hobelstahls, (nach: Bilgxam) ,.wird also ein auf seiner Stirnseite mit mehreren Hobel-.stählen besetzter Messerkopf, um. seine zur Symmetrieachse des Hobelstahlprofils par-· allele Achse rotieren, und gleichzeitig mit dem Werkstück die Abwälzbewegung ausführen. Der Messerkopf ist im Vergleich zu dem AVerkstück so groß, daß er nur auf einem Teile seines Umfanges zur Wirkung kommt und die Hobelstähle nur in einer Richtung die betreffende Zahnlücke in einem Kreisbogen 45· durchlaufen. Je nachdem eine Zahnlücke nach der anderen völlig fertiggestellt oder sämtliche Zahnlücken nacheinander zunächst angeschnitten und im weiteren Arbeitsverlauf allmählich .vertieft werden, lassen sich zwei -grundsätzlich verschiedenartige Verfahren ausbilden, die in nachstehendem nacheinander beschrieben sind.

Eine nach dem ersten Verfahren arbeitende Aiaschine ist in der Zeichnung in Fig. 1 bis 4 dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen in Seitenansicht' und Aufsicht eine. Maschine, welche in dem Werkstück die Zahnlücken einzeln nacheinander völlig fertigstellt, während die Fig. 3 und 4 den hierbei verwendeten 6b-Messerkopf in Seiten- und Vorderansicht veranschaulichen. '

Auf einem Maschinengestell 1 ist um seine vertikale Achse ein Aufsatz 2 .mit Schneckenradverzahnung 3 mit Hilfe einer Schnecke 4 drehbar. Auf dem Aufsatz 2 wird das Werk-

2. Auflage, ausgegeben am ig. Ma'r\ 1920.)

stück (der zu verzahnende Radkörper) 5 in bekannter Weise befestigt. Ein aus der Wand des Maschinengestells 1 seitlich emporragender Arm 6 trägt eine prismatische Führungsbahn 7, auf welcher ein Schlitten 8 mittels einer Spindel 9 hin und her bewegt werden kann.

Der Schlitten 8 besitzt ein Lager, für die horizontale Werkzeugachse lo, die am einen Ende den Messerkopf 11, am andern die Riemenscheibe 12 trägt. Die Schlittenspindel 9 und die Schneckenwelle 4 sind durch die Stirnräder 13 und 14 zwangläufig miteinander verbunden. Vor dem Stirnrad 13 sitzt auf der Schlittenspindel9 das Handrad 15.

Der Messerkopf 11 ist auf seiner flachen Stirnseite mit im Kreise angeordneten Hobelstählen 16 versehen, deren Schneiden die Gestalt von- Zahnstangenzähnen haben. Der

ao Messerkopf 11 ist im Vergleich zu dem zu . verzahnenden Werkstück S so groß, daß nur ein bogenförmiger Teil seines Umfanges den zu verzahnenden Radkörper durchdringt.

Die Wirkungsweise dieser Maschine ist

folgende: .

Beim Beginn des Arbeitsganges befindet sich der Schlitten 8 in der in Fig. 2 punktiert angedeuteten Stellung. Der Messerkopf 11 rotiert beständig infolge des Antriebes durch die Riemenscheibe 12, berührt aber das zunächst noch stillstehende Werkstück 5 nicht. Der tangential zum Umfange des Werk-. Stückes 5 gerichtete geradlinige Vorschub des Messerkopfes 11 mittels des Schlittens 8 erfolgt beim Drehen des Handrades 15.. Dabei wird der Schlitten 8 in der Richtung des Pfeiles χ langsam vorgeschoben und gleich-. zeitig der Aufsatz 2 mit dem Werkstück 5 in der Richtung des Pfeiles y langsam gedreht.

Zur Erzielung einer genauen Abwälzbewegung ist das Übersetzungsverhältnis . der Stirnräder 13 und 14 sowie des Schneckenrades 3 und der Schnecke 4 so gewählt, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schlittens 8 genau gleich der Unifanggeschwindigkeit des Werkstückes 5 im Teilkreise der.herzustellenden Verzahnung ist. Der während dieser Abwälzbewegung ständig rotierende Messerkopf schneidet nach und nach die Zahnlücke in das Werkstück 5 bis zur gewünschten Tiefe ein und formt gleichzeitig die Flanken des stehenbleibenden Evolventenzahnes, welcher im übrigen an Stelle der geraden Form (nach dem Bilgramschen Verfahren) eine kreisbogenförmige Gestalt erhält.

Hat der Schlitten 8 die in Fig. 2 gezeichnete Stellung erreicht, so ist die Lückenbildung beendet und der Schlitten wird in seine Anfangsstellung zurückgekurbelt. Nachdem

ßo das Werkstück um eine Zahnteilung ohne entsprechende Schlittenbewegung· weitergeschaltet ist, wiederholt sich der beschriebene Vorgang von neuem zwecks Bildung der nächsten Lücke.

Formt man bei dieser Maschine die Schneiden der Hobelstähle genau nach dem Profil der zugehörigen Zahnstange (Fig. 2), so wird für jede Zahnteilung¹ wegen der verschiedenen Lückenweiten ein besonderes Werkzeug mit Hobelstählen von der entsprechenden Breite erforderlich; außerdem erhält man ein ungenaues Anliegen der Zahnflanken im Teilkreise, weil beim späteren Zusammenarbeiten zweier. Räder stets eine konkav gekrümmte Zahnflanke eine konvex gekrümmte des Gegenrades trifft, und konkave und konvexe Zahnflanken nach Fig. 2 nicht, nach demselben Krümmüngsdurchmesser, sondern den verschiedenen äußeren und inneren Durchmessern D¹ und D² des Messerkopfes gekrümmt werden. Diese einen Fehler bedingende Differenz zwischen D¹ und D² (Fig. 4) verhindert eine vollkommene Zahnanlage über; die ganze Radbreite und nimmt zu mit der Breite der angewandten Hobelstähle.

Durch Anwendung von zweierlei Messerköpfen für konkave und konvexe Flanken,. von denen der Außendurchmesser der Schneiden des einen gleich dem Innendurchmesser der Schneiden des anderen ist, kann dieser Fehler beseitigt werden. .

Während die beschriebene Maschine stets die nächste Zahnlücke erst nach vollständiger Fertigstellung der vorhergehenden anschneidet, arbeitet die nachstehend beschriebene Maschine in der Weise, daß sie zunächst sämtliche Zahnlücken des Werkstückes anschneidet und im weiteren ■ Verlauf des Arbeitsvorganges gleichmäßig und allmählich vertieft. Eine beispielsweise Ausführung einer derartigen Maschine wird in den Fig. 5 und 6 in Ansicht und Aufsicht dargestellt. Die Fig. 7 und 8 zeigen den hierbei verwendeten Messerkopf in Seiten- und l^orderansicht, während Fig. 9 das an der Maschine befindliche .Differentialgetriebe darstellt.

Der zum Drehen des Aufsatzes 2 dienende Schneckenantrieb 17 liegt in diesem Falle parallel zur Werkzeugachse 18, welche wiederum einerseits den Messerkopf 19, anderseits die Riemenscheibe 20 trägt. Der wesentliche Unterschied von der vorbeschriebenen Bauart ist nun eine zwangläufige Verbindung zwischen Werkzeugachse 18 und Schneckenwelle 17, also zwischen Werkzeug und Werkstück. Diese wird durch die Stirnräder 21 und 22 hergestellt, welche mit Rücksicht auf die Schlittenbewegung durch ein. auf einer Schere gelagertes Zwischenrad -23 miteinander in Eingriff stehen. Durch] Drehen der Schlittenspindel 24 mittels des Handrades 25 wird auch bei dieser Maschine die Vorschub-

und Abwälzbewegung bewirkt, bei welcher der Werkzeugschlitten 26 auf seiner geradlinigen Führungsbahn 27 gleitet und gleichzeitig eine entsprechende Drehung der Schneckenwelle 17 und damit des Aufsatzes 2 mit dem Werkstück 5 veranlaßt. Da die Schneckenwelle 17 jedoch bereits zwangläufig von der Werkzeugachse 18 angetrieben wird (Räder 22, 23, 21), so muß die Drehung der Schneckenwelle 17 um den der Vorschubbewegung des Schlittens 26 entsprechenden Betrag verzögert oder beschleunigt werden, zu welchem Zwecke ein Differentialgetriebe. (Fig. 9) nach der Art der bei den Schneckenradfräsmaschinen mit tangentialem Einzug des Schneckenfräsers ins Werkstück verweh- , deten eingeschaltet ist. Das Differentialgetriebe ist auf der Schneckenwelle 17 angeordnet und wird-, von einer rechtwinklig zu ihr und parallel zur Schlittenspindel 24 angeordneten Zwischenwelle 29 angetrieben, die durch das Stirnräderpaar 30 und 31 mit der Schlittenspindel 24 zwangläufig verbunden i^st· Die nähere Bauart des Differentialgetriebes 28 zeigt Fig. 9.. Auf der Schneckenwelle 17 läuft lose eine Buchse 32, deren eines Ende kreuzkopfartige Zapfen 33 und 34 besitzt, auf welchen zwei kleine Kegelräder 36 und 35 als

,- Planetenräder drehbar gelagert sind. Am anderen Ende der Buchse 32 ist das Stirnrad 21 aufgekeilt.. Ebenfalls lose auf der Buchse 32 läuft das große Kegelrad 37 mit doppelter Zahnlänge; auf ihm rollen zur Hälfte die Planetenräder 35 und 36, zur .35 anderen Hälfte greift es ein in das auf der Welle 29 aufgekeilte Kegelrad 28. Auf der Schneckenwelle 17 ist endlich noch das Kegelrad 39 aufgekeilt, auf welchem ebenfalls die Planetenräder-35 und 36 abrollen.

Infolge dieser bekannten Anordnung wird sich also Schneckenwelle 17 infolge Antriebes durch Kegelrad 39 drehen, sobald Stirnrad 21 von der Werkzeugachse 18 oder Stirnrad 30 von der Schlittenspindel 24 aus angetrieben wird. Erfolgen beide Antriebe gleichzeitig, so wird je nach Drehsinn die Summe oder Differenz beider Antriebsbewegungen auf Schneckenwelle 17 und somit auf das Werkstück einwirken.

Die Maschine; arbeitet im übrigen wie folgt: Beim. Beginn des Arbeitsganges steht der Werkzeugschlitten 26 in der in Fig. 6 punktiert angedeuteten Stellung. Der Messerkopf 19 und die mit ihm durch die Stirnräder 21, 22,23 zwangläufig verbundene Schneckenwelle 17 sowie der von dieser angetriebene Aufsatz 2 mit dem Werkstück 5 rotieren, von der Riemenscheibe 20 getrieben, gleichzeitig (wie durch Pfeile χ und y in Fig. 6 ange-

deutet). Das Übersetzungsverhältnis ist dabei so gewählt, daß während einer· Umdrehung des Werkstückes 5 der Messerkopf .19 so viele Umdrehungen macht, wie das Werkstück Zähne erhalten soll.
j Um bei dem fortlaufend sich drehenden ; Werkstück Zeit für das Vorbeilaufen, des» stehenbleibenden Materials der Zähne zu gewinnen, ist der Messerkopf 19 nur auf der Hälfte seines Umfanges mit Hobelstählen besetzt (Fig. 8). Die von den schmalen Hobelstählen angeschnittenen Zahnlücken erweitern sich' selbsttätig entsprechend der fortlaufen-

■ den Drehung des Werkstückes. Der erste Hobelstahl α schneidet mit seiner inneren Schneidkante die konkave Seite der Lücke an, die folgenden Stähle erweitern sie, und der ■ letzte Stahl b bestreicht mit seiner äußeren Schneidkante die gegenüberliegende konvexe Seite derselben Lücke. Nunmehr tritt eine Unterbrechung der Schneidarbeit ein, die so-

ι lange andauert, bis der erste Hobelstahl a Avieder auf das Werkstück trifft, um die nächste Lücke anzuschneiden. Für die Flankenbildung kommen demnach nur die beiden

, gegenüberliegenden Hobelstähle α und b (Fig. 8) in Betracht, während alle dazwi-

schenliegenden das Material der Lücke fort- ■ nehmen.

Bei dem Messerkopf 19 sind die im Halbkreise angeordneten Hobelstähle, wie aus Fig. 8 ersichtlich, nicht.konzentrisch, sondern um die halbe Hobelstahlbreite versetzt zur Drehachse angeordnet, und zwar so, daß die innere Schneide des Hobelstahles α und die äußere Schneide des Hobelstahles b gleich weit von der Drehachse 18 entfernt liegen, J und somit die konkave und konvexe Zahn- j flanke nach gleichem Radius gekrümmt wer- | den. Da das Werkstück sich während einer " halben Umdrehung des »Messerkopfes 19 um eine halbe Zahnteilung weiterdreht, so kommen die Schnitte im Werkstück um eine halbe Teilung auseinanderzulegen, d. h., es wird während der Zeit des einmaligen Durchlaufens der Hobelstähle durch das Werkstück eine Zahnlücke von der Weite einer halben Teilung angeschnitten.

Außer dieser »Hauptbewegung und vollständig unabhängig von ihr wird ebenso, wie bei der erstgenannten Maschine (Fig. 1 bis 4) no durch Drehen des Handrades 25 der Vorschub qes Messerkopfes tangential zum Teilkreise der im Entstehen begriffenen Verzahnung, sowie die entsprechende Zusatzdrehbewegung des Werkstückes 5, oder mit anderen. Worten H5 die Abwälzbewegung beider Teile von Hand

j bewirkt (angedeutet in Fig. 6 durch . die

Pfeile x¹. und y¹).

Während ein mit der erstbeschriebenen

ι Maschine (Fig. 1 bis 4) erzeugter Zahn nach

■ j einem genauen Kreisbogen gekrümmt ist, liegen die Verhältnisse hier etwas anders. Da

nämlich während der Zeit, während welcher der letzte Hobelstahl die Flanke bestreicht,

°i das Werkstück sich weiterdreht, so beschreibt

j der Hobelstahl in bezug auf das "Werkstück «5 nicht eine kreisförmige, sondern eine schleifenartig von ihr abweichende Bahn, und die

j von ihm erzeugten Zahnflanken werden nicht

j genau, sondern annähernd kreisbogenförmig

verlaufen, was jedoch für das richtige Kämmen der A^erzahnung ohne Einfluß ist, solange nur bei zusammenarbeitenden Rädern volU ständige Symmetrie dieser Schleifenkurven:

gewahrt bleibt.

Je nachdem die Hobelstähle des Messer-' kopfes 19 anstatt, wie in Fig. 8 angedeutet, eine, zwei, drei oder mehr Unterbrechungen erhalten, kann der Messerkopf so. ausgebildet werden, daß während einer Umdrehung von ihm zwei, drei, oder mehr Lücken in dem Werkstück angeschnitten werden. Dies ist besonders bei Radkörpern größeren Umfanges von Vorteil, weil hier der Messerkopf an und für sich einen größeren Durchmesser erhalten muß.

Außer diesen beiden beispielsweise beschriebenen Werkzeugen lassen sich je nach den besonderen Verhältnissen noch recht abweichende Unterarten ausbilden. So kann beispielsweise der durch die rotierenden Hobelstähle umhüllte Ringkörper durch einen zusammenhängenden Körper aus einer beliebigen Schleif- oder Poliermasse ersetzt werden. Stets wird jedoch der Hauptgedanke der Erfindung bestehen bleiben, denn nur auf diese bisher unbekannte Weise lassen sich die Vorteile des hin und her gehenden Hobels mit dem rotierenden Fräsprozeß bei Herstellung gewölbter Zahnformen vereinigen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Nach dem Bilgramverfahren arbeitende Maschine zur Herstellung von bogenförmigen Verzahnungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Schneidstähle während der Abwälzbewegung an Stelle der hin und her gehenden geradlinigen Bewegung über die. Radbreite hinweg eine fortlaufende Drehbewegung in einer den zu verzahnenden Radkörper tangierenden Ebene ausführen.-

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen..