DE319173C - Maschine zur Herstellung von Kegelraedern mit Zaehnen von ueberall gleicher Hoehe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine besondere Ausbildung der durch Patent 312859 geschützten Maschine zum Zwecke der Herstellung von bogenförmigen Verzahnungen bei Kegelrädern. Sinngemäß muß bei einer derartigen Maschine zur Herstellung von bogenförmigen Kegelradverzahnungen, wie überhaupt allgemein bei jeder Kegelräder-Abwälzmaschine, die zur maschinellen Entwicklung der Zahnflanken erforderliche Abwälzbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug derart erfolgen, als ob das zu verzahnende Kegelrad mit seinem Plankegelrade (d. i. ein Kegelrad mit 180° Kegelwinkel, dessen Halbmesser der Seitenlänge des zu verzahnenden Rades gleicht) zusammenarbeitete. Infolgedessen darf sich in der erforderlichen Maschine die Achse des umlaufenden Messerkopfes gegenüber dem Werkstück nicht geradlinig wie eine imaginäre Zahnstange verschieben, sondern sie muß außer ihrer eigenen Drehbewegung eine solche um die Achse des imaginären Plankegelrades ausführen.

Aus dieser ganz allgemein bei Abwälzpro-

zessen jeder Art beim Übergehen zu Kegelrädern erforderlichen Änderung einer in der Maschine nachzuahmenden Zahnstangenbewegung in eine Plankegelbewegung ergibt sich ohne weiteres die grundsätzliche Umkonstruktion der zur Verwendung gelangenden Maschinen. Die Messer kopf achse darf nicht mehr auf einem Schlitten gelagert eine geradlinige Zahnstangenbewegung, sondern muß exzentrisch auf einer ! Drehscheibe gelagert außer ihrer eigenen Drehbewegung eine drehende Plankegelbewegung

um die Achse dieser Drehscheibe (Plankegel-' achse) ausführen. Eine derartige zum Schnei- ! den von Kegelradverzahnungen geeignete Maschine ist in Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 2 • in Draufsicht dargestellt.

Innerhalb eines Maschinengestells 1 (Fig. 1 , und 2) ist ein Lagerbock 2 angeordnet, der j die senkrechte Achse 3 trägt. Um die Achse drehbar gelagert ist auf der runden Führungsbahn 4des Maschinengestells ι eine Planscheibe 5. Diese besitzt in ihrem Umfange eine Verzahnung, in welche ein gleichfalls im Gestell 1 gelagerter Schneckentrieb 6 eingreift. Die Planscheibe 5 trägt ferner ein exzentrisch zur Achse 3 angeordnetes, eine Achse 7 aufnehmendes Lager 8, in dem der mit den Schneidzähnen 9 ausgerüstete Messerkopf 10 durch Vermittlung des auf den Achsen 3 und 7 sitzenden Stirnradvorgeleges 10 a und 10 b in Umdrehung versetzt wird. Die Achse 3 erhält ihre Drehbewegung durch ein ebenfalls auf ihr sitzendes Kegelrad 11, in welches ein auf der Antriebswelle 12 sitzendes Kegelrad 13 eingreift. Die Welle 12 erhält ihren Antrieb mittels der Riemenscheibe 14.

. Zur Aufnahme des zu verzahnenden Werkstückes 15 und seines Aufspanridorns 16 dient das an einem Arm 17 des Maschinengestells ι angebrachte Lager 18. Der an dem Lager 18 befestigte Lagerbockig dient zur Unterstützung des Werkstückes 15. Zwecks Antrieb des

Aufspanndorns x6 ist am oberen Ende der in j dem Lager 18 ruhenden Achse 20 ein Kegel--: rad 21 aufgekeilt, welches durch einen auf der senkrechten Welle 22 sitzenden Kegel- ' trieb 23 angetrieben wird. Hierbei erhält die Welle 22 ihre Drehbewegung von einem an dem Getriebekasten 28 angeordneten, in das Kegelrad 25 eingreifenden Kegelrad 26. Die Vorschubwelle 24 trägt an einem Ende das Handrad 27 und steht mit ihrem entgegengesetzten Ende, mit einem in dem Kasten 28 untergebrachten Wechselgetriebe in Verbindung, welches ihre Bewegung auf das Kegelrad 26 in der erforderlichen Übersetzung überträgt, j

Die Drehung der Vorschubwelle 24 wirkt j

also auf diese Weise gleichzeitig auf Plan-■ scheibe 5 und Werkstück 15 ein.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Bei. Antrieb der Riemenscheibe 14 wird die Messerkopfachse 7 von der Antriebswelle 12 durch die Kegelräder 11 und 13 und das Stirnräderpaar 10 a und 10 δ beständig umlaufen, während alles andere zunächst noch stillsteht.

Die Bewegungsebene der Schneidzähne des Messerkopfes 10 sowohl für die Drehbewegung j um die eigene Achse 7 (Schnittbewegung), als auch für die Abwäiz- und Vorschubbewegung um die Achse 3 geht nach Fig. 1 durch H-H.

Die Schrägstellung der Achse 16 des Werkstücks 15 ist deshalb derart gewählt, daß die untere Erzeugende des Teilkegels des zu j verzahnenden Werkstückes 15 in die Wagerechte H-H fällt.

Dreht man das Handrad 27, so bewegen sich die ganze Planscheibe 5 infolge Antriebs durch den Schneckentrieb 6 und mit ihr die Messerkopfachse 7 und die Schneidzähne des Messerkopfes langsam unter dem Werkstück, und zwar tangential zu seinem Teilkegel, hindurch. Gleichzeitig dreht sich letzterer jedoch infolge Einwirkens der Schneckenwelle 24 . durch die in dem Getriebekasten 28 befrncl-•lichen Getriebe und Kegelräder 25, 26, 23, 20 derart mit, als bestände zwischen den Schneidzähnen des Messerkopfes und dem Werkstück Reibungsverbindung.

In den Fig. 3 bis 6 ist die Abwälzungsbewegung von Werkstück und Messerkopf dargestellt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Beginn der Abwälzungsbewegung in Draufsicht bzw. Vorderansicht.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in Draufsicht bzw. , 55 Vordersicht die Stellung des Messerkopfes nach fertiggestellter erster Zahnflanke.

Während bei Stirnrädern die Schnittbewegung der zahnstangenförmigen Schneidzähne aus einer fortlaufenden Drehbewegung in einer den zu verzahnenden Radkörper tangierenden "Ebene bestand, liegt die genaue Lage der Bewegungsebene der Schneidstähle gegenüber dem Werkstück bei Kegelrädern nicht so ohne weiteres eindeutig fest. Bei Stirnrädern ist es ,, gleichgültig, ob man unter der Bewegungsebene der Schneidstähle eine Ebene durch ih"e am Kopf, Fuß oder in der Höhe des ^₁ Teilkreises gelegenen Punkte versteht, da sämtliche derartige Ebenen in verschiedenen Zahnhöhenschichten zueinander parallel liegen und den zu verzahnenden Radkörper oder genauer seinen Fuß-,. Kopf- oder Teilkreis-Zylinder tangieren. Eine strenge Unterscheidung zwischen diesen parallelen Ebenen bleibt daher ohne Einfluß auf die Lage der zu allen senkrechten Messer kopf achse.

Ganz anders liegen diese Verhältnisse bei Kegelrädern, wo man zwischen Fuß-, Kopf- und Teilkegeln zu unterscheiden hat. Der Umstand, daß Ebenen, welche diese verschiedenen Kege'mäntel tangieren, untereinander nicht parallel, sondern um den Zahnkopfwinkel bzw. Zahnfußwinkel zueinander geneigt liegen, bildet eine erst bei Kegelrädern neu auftretende Schwierigkeit. Ihre Überwindung ist auf mehreren, in nachfolgendem beschriebenen Wegen möglich.

Während bei einer korrekten Kegelradverzahnung die Wälzbewegung in einer den Teilkegelmantel tangierenden Ebene erfolgt, muß die Schnittbewegung stets entlang dem Zahnfuß oder in einer den Zahnfuß-Kegelmantel tangierenden Ebene erfolgen. Bei der Herstellung normaler Kegelradverzahnungen erfolgen . daher Wälz- und Schnittbewegungen in verschiedenen Ebenen, welche den Teilbzw. Fußkegelmantel tangieren.

Die erste und einfachste Lösung dieser Schwierigkeit zeigt in schematischer Weise Fig. 7. Nach derselben Arbeitsweise arbeitet auch die früher beschriebene Maschine' zur Herstellung bogenförmiger Verzahnungen für Kegelräder. In diesem Falle werden die oben genannten Schwierigkeiten durch Wahl einer entsprechend abgeänderten Zahnform vollständig vermieden. An'Stelle der üblichen, nach der Kegelspitze in der Höhe konvergierenden Zahnformen besitzen die auf diese Weise erzeugten Zähne in allen Profilen unveränderliche Zahnhöhe, was bei entsprechender Anpassung der Bogenform ■ des Zahnes auch noch anderweitige Vorteile für den Aufbau des Zahnes ergibt.

. Da Teil-, Fuß- und Kopf kegel derartig gleichmäßig hoher Kegelradzähne denselben Kegelwinkel besitzen, so sind auch wie bei Stirnrädern sämtliche tangierende Ebenen untereinander parallel. Infolgedessen können Wälz- und Schnittbewegung in parallelen Ebenen erfolgen, und erübrigt sich an der Ma- schine die besondere Einstellung eines Fußkegelwinkels vollständig.

Wie Fig. 7 zeigt, ist deshalb der mit den Schneidzähnen 9 ausgerüstete Messerkopf 10 »■■ mit seiner Achse 7 in der wagerechten Planscheibe 5 exzentrisch und parallel zu deren senkrechter Achse 3 angeordnet, und das

i, Werkstück 15 um den halben Teilkegelwinkel zur Wagerechten geneigt. Die Drehung des Messerkopfes (Schnittbewegung) und der wagerechten Planscheibe (Abwälzbewegung) erfolgen daher in wagerechten und parallelen Ebenen, welche die einen gemeinsamen Kegelwinkel besitzenden Fuß- bzw. Teilkegelmäntel des zu verzahnenden Kegelrades tangieren.

Falls jedoch nicht Zähne von gleichmäßiger Höhe, sondern normale, auch in der Höhe nach der Kegelspitze konvergierende Zahnformen gewünscht werden, so muß eine andere Lösung gefunden werden. Soll" das Abwälzen nach wie vor in der Ebene des Teilkegelmantels erfolgen, so wird eine Schrägstellung des Messerkopfes auf der wage.echten Planscheibe um den gewünschten Zahnfußwinkel erforderlich. Die Schnittbewegung, d. h. die Drehung der Schneidstähle um die Messerkopfachse, wird also in einer Ebene erfolgen, :di,e zu derjenigen der Abwälzbewegungen um den Zahnfuß winkel geneigt liegt. Die Schrägstellung der Messerkopfachse auf der Planscheibe um den Zahnfußwinkel macht natürlich eine entsprechende Änderung der Maschinenkonstruktion erforderlich.

Die Fig. 8 läßt dies in schematischer Weise erkennen. Der Messerkopf 10 ist mit seiner Achse 7 in der wagerechten Planscheibe 5 um den gewünschten Zahnfußwinkel zur Senkrechten geneigt angeordnet. Schnitt- und Abwälzbewegung erfolgen daher in diesem Falle in Ebenen, welche den Fuß- bzw. Teilkegelmantel des zu verzahnenden Kegelrades tan-' gieren und infolgedessen um den Zahnfuß winkel zueinander geneigt liegen.

Will man eine praktisch sehr unbequeme, derartige Schrägstellung des Messerkopfes auf der Planscheibe vermeiden und trotzdem in der Höhe konvergierende Zahnformen erhalten, so besteht noch eine dritte Möglichkeit, . welche in Fig. 9 dargestellt ist. Anstatt bei der Anordnung nach Fig. 7 den Zahnfußkegel dem Teilkegelwinkel anzupassen, kann man auch umgekehrt beim Schneiden der Verzahnung den Teilkegel dem Zahnfußkegel anpassen. Neigt man das Werkstück nicht um den Teilkegel-, sondern um den halben Fußkegelwinkel zur wagerechten Planscheibe, so wird auch ein auf letzterer nicht schräg gestellter Messerkopf Zähne von in der Höhe nach der Kegelmitte konvergierender Form einschneiden, da die Schnittbewegung des Messerkopfes in dissem Falle gleichfalls den Zahnfußkegel tangiert. Dabei kann die Abwälzbewegung oder Drehung der Planscheibe mit exzentrisch auf ihr gelagertem Messerkopf alsdann ebenfalls nur in der Wagerechten, oder einer Ebene erfolgen, welche den Zahnfußkegel- und nicht den Teilkegelmantel tangiert. Schnitt- und Abwälzbewegung erfolgen also in diesem Falle in einer gemeinsamen Ebene, welche im Gegensatz zur Anordnung gemäß Fig. 7 nicht den Teil- sondern Zahnfußkegelmantel tangiert.

Wie Fig. 9 zeigt, ist deshalb der mit den Schneidzähnen 9 versehene Messerkopf 10 mit seiner Achse 7 in der wagerechten Planscheibe 5 exzentrisch und parallel zu deren senkrechter Achse 3 angeordnet, und das Werkstück 15 um den halben Zahnfußkegelwinkel zur Wagerechten geneigt. Derartig konstruierte Maschinen erzeugen demnach ebenfalls Zahnformen, welche wie gewöhnliche Kegelradzähne in. der Höhe nach der Kegelspitze konvergieren, jedoch nicht im Teilkegel, sondern im Fußkegel abgewälzt sind. Derartig konstruierte Maschinen eignen sich vorzugsweise zur Herstellung von Verzahnungen, deren zugehöriges Plankegelrad möglichst zahlreiche Zähne besitzt, da der Unterschied zwischen Teil- und Fußkegel winkel 85 ■ mit der Zähnezahl des zugehörigen Plankegelrades an Größe und Bedeutung für das Abwälzen abnimmt.

Gemäß vorliegender Erfindung wird demnach die Herstellung von bogenförmigen Verzahnungen für Kegelräder in dreierlei verschiedenen Arbeitsweisen und demzufolge unter Benutzung dreierlei verschiedener Maschinenkonstruktionen ermöglicht. Diese drei Möglichkeiten nochmals kurz zusammengefaßt sind:

1. Drehbewegung des Messerkopfes (Schnittbewegung) und Drehbewegung der Planscheibe (Plankegelrad) mit exzentrisch auf ihr angeordnetem Messerkopf um eine durch die Kegelspitze gehende Achse (Abwälzbewegung) erfolgen in parallelen, die gleich großen Teil- und Fußkegel tangierenden Ebenen. In diesem Falle entstehen Zähne von überall gleicher Höhe (Anordnung nach Fig. 7).

2. Der Messerkopf wird auf der Planscheibe um den Zahnfußwinkel schräg gestellt. Drehbewegung des Messerkopfes (Schnittbewegung) und Drehbewegung der Planscheibe (Plankegelrad) mit exzentrisch auf ihr gelagertem Messerkopf um eine durch die Kegelspitze gehende Achse (Abwälzbewegung) erfolgen in Ebenen, welche den Zahnfuß- bzw. Teilkegel tangieren und deshalb um den Zahnfußwinkel zueinander geneigt liegen. . Die derart hergestellten Zähne ng kouvergieren auch in der Höhe nach der Kegelspitze (Anordnung nach Fig. 8).

3. Der Messerkopf steht senkrecht auf der Planscheibe wie in Fall 1; das zu verzahnende Kegelrad wird jedoch nicht um den halben Teilkegelwinkel, sondern um den halben Zahnfußkegelwinkel zur Wagerechten geneigt.

Drehbewegung des Messerkopfes (Schnittbewegung) und Drehbewegung der Planscheibe (Plankegelrad) mit exzentrisch auf ihr gelagertem Messerkopf um eine durch die Kegelspitze gehende Achse (Abwälzbewegung) erfolgen in einer gemeinsamen, den Zahnfußkegel tangierenden Ebene. Die entstehende Verzahnung konvergiert in den Zahnhöhen gleichfalls nach der Kegelspitze, ist aber nicht im

ίο Teilkegel,- sondern im Zahnfußkegel gewälzt. Durch diese drei Stellungen und Bewegungen von Werkzeug und Werkstück werden die erforderlichen Maschinen in ihren Grundzügen bestimmt. Konstruktiv können sie dabei aber recht verschieden ausfallen. Das Ganze kann aus der wagerechten Anordnung in eine Senkrecht-Ebene geschwenkt werden, und auch die einzelnen Elemente der zwischen Werkzeug und Werkstück hervorzubringenden Abwälzbewegung können in anderer Weise " zwischen den Achsen beider verteilt werden. Wesentlich für vorliegenden Erfindungsgegenstand bleibt daher nur die relative Bewegung und Lage beider zueinander, vollständig unabhängig von ihrer Gesamtanordnung im \ Räume.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Maschine nach Patent 312859 zur Herstellung von Kegelrädern mit Zähnen von überall gleicher Höhe, dadurch gekennzeichnet, daß Abwälzbewegung des _tt. Werkstückes (Radkörper 15) und Umlaufbewegung der Schnittstähle (9) in parallelen, die gleichwinkligen Zahnfuß-, Teil- und Zahnkopf - Kegelmäntel tangierenden Ebenen erfolgen.'

2. Maschine nach Anspruch 1 zur Herstellung von Kegelrädern mit nach der Kegelspitze hin in ihrer Höhe sich verjungenden Zähnen, dadurch gekennzeichnet, daß Abwälzbewegung und Umlaufbewegung in Ebenen erfolgen, welche die Teil- bzw. Fußkegelmäntel tangieren und infolgedessen um den Zahnfußwinkel zueinander geneigt sind.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzbewegung und Umlaufbewegung in einer gemeinsamen, den Zahnfußkegelmantel des zu verzahnenden Kegelrades tangierenden Ebene erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.