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Vorrichtung zum Herstellen oder Bearbeiten
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von gerad- oder schrägverzahnten Werkstücken Zusatz zu Patent (Patentanmeldung
P 33 04 980.7) Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff
des Hauptanspruches beschrieben ist.
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Der Zweck der Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist, die Möglichkeit
zu geben, gehärtete Zahnräder oder solche aus hartem Material schnell ZU bearbeiten,
wobei eine hohe Oberflächengüte und Verzahnungsqualität gewährleisteht sein soll.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die Merkmale aufweist,
welche ebenfalls im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführt sind.
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Unter "abrasiver Oberfläche" ist dabei eine gpanabhebende Oberfläche
des Werkzeugs gemeint, die keine einheitlich gerichteten Schneidkanten od. dgl.
aufweist. Darunter fallen alle Werkzeuge mit körniger Arbeitsfläche, z.B. Schleifwerkzeuge,
aber auch Werkzeuge für elektrolytische oder elektroerosive oder elektrochemische
Materialabtragung. (Nicht darunter fallen beispielsweise Schabzahnrädern.) Eine
Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 arbeitet in der Weise, daß
nur jeweils eine Seite der Werkzeugzähne an der Gegenflanke der Werkstückzähne an-
liegt.
Auf der anderen Zahnseite ist Zahnspiel vorhanden.
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Während des Bearbeitungsvorganges kann die Zahnseite gewechselt werden.
Die Führungsräder können spielfrei laufen. Vorteilhaft kann es aber sein, insbesondere
wenn das Werkzeug durch eine Achsabstandsänderung zugestellt wird, die Führungsräder
ebenfalls mit Zahnspiel laufen zu lassen und zwar in der Weise, daß, bezogen auf
die Werkstück-Werkzeug-Paarung, die andere Zahnseite anliegt.
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So wird erreicht, daß sowohl die Werkstück-Werkzeug-Paarung als auch
die Führungsrad-Paarung mit Zahnspiel laufen, das Gesamtgetriebe aber spielfrei.
Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 arbeitet praktisch ohne Längsvorschub.
Es können für die Führungsräder außer Zahnrädern unter Umständen auch Reibräder
oder Reibscheiben od. dgl. verwendet werden, deren Herstellung verhältnismäßig einfach
ist. Es ist lediglich darauf zu achten, daß sie die richtige Übersetzung aufweisen.
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Bei einer Vorrichtung nach dem Hauptpatent ist für die Werkstück-Werkzeug-Paarung
und für die Führungaradpaarung lediglich ein einziger Ort vorgesehen, an welchem
sich die Achsen im Abstand kreuzen, genannt Achskreuzpunkt oder gemeinsame Normale.
Eine bestimmte Lage für den Achskreuzpunkt ist zwar nicht vorgeschrieben, d.h.
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er kann innerhalb der Zahnbreite von Werkstück oder Führungsrad liegen
oder außerhalb der Verzahnung, z.B.
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zwischen den genannten Rädern; es bleibt aber, daß durch diesen gemeinsamen
Achakreuzpunkt die Gestaltung der Vorrichtung Beschränkungen unterliegt. Auch kann
das Werkzeug oder ein Führungsrad oder beide sehr kompliziert werden. Liegt beispielsweise
der Achskreuzpunkt innerhalb d er der Werkstück-Werkzeug-Paarung, dann ist das Werkzeug
verhältnismäßig einfach, die Führungsräder sind aber sehr kompliziert, weil sie
eine Kombination sein
müssen aus einem Zahnrad für gekreuzte Achaen
und einem Kegelrad.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe eine Vorrichtung zugrunde, die einfacher
gestaltet werden kann, die einfacher umgerichtet werden kann und bei der das Werkzeug
oder/und die Führungsräder einfacher sind.
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Diese Aufgabe wird mit einer eingangs beschriebenen Vorrichtung gelöst,
die die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruch 1 aufweist.
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Die Erfindung kann mit den Merkmalen des Anspruchs 2 günstig weiter
ausgestaltet werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung.
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Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert.
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Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung
schematisch.
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Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Ausgestaltung
durch ein Differential.
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Figur 3 zeigt schematisch als Detail das Differential der Vorrichtung
nach Figur 2 im Schnitt.
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Bei allen Beispielen sind lediglich die Elemente gezeichnet, auf die
es bei der Erfindung ankommt. Lager, Vorschubmittel und andere Teile, die bei Werkzeugmaschinen
üblich sind, wurden nicht gezeichnet.
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Ein Werkstück 2, ein zu bearbeitendes Zahnrad, ist auswechselbar auf
einer Werkstückspindel 1 aufgespannt. Die Spanneinrichtung ist bekannt und daher
nicht gezeichnet.
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Das Werkstück wird mit einem Werkzeug 603 bearbeitet, das auswechselbar
auf einer Werkzeugspindel 604 gespannt ist. Die Achsen von Werkstück und Werkzeug
bzw. ihrer Spindeln kreuzen sich im Abstand. Die sich kreuzenden Achsen haben eine
Normale gemeinsam, die auf den beiden Achsen senkrecht steht, sie wird in der Praxis
als Achakreuzpunkt bezeichnet. In Beispiel der Figur 1 liegt der Achskreuzpunkt
605 innerhalb der Verzahnung; das ist aber nicht Bedingung, er kann auch außerhalb
liegen. Das Werkzeug umgreift das Werkstück hyperboloidisch oder globoidisch oder
ähnlich. Die Zähne des Werkzeugs berühren die Zähne des Werkstücks nur jeweils auf
einer Seite, auf der Rückflanke ist Jeweils Flankenspiel vorhanden. Mit der Vorrichtung
wird im Tauchverfahren, also ohne Längsvorschub, gearbeitet; daher sind die Zähne
des Werkzeugs mindestens so breit wie die Zähne des Werkstücks. Die Zähne des Werkzeugs
weisen mindestens an den arbeitenden Zahnflanken eine abrasive Oberfläche auf.
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Auf der Werkstückspindel 1 sitzt ein erstes Führungsrad 606, das mit
einem zweiten Führungsrad 607 kämmt. Letzteres sitzt auf einer Antriebswelle 608.
Die Achsen der Führungsräder kreuzen sich im Abstand und bilden so einen zweiten
Achskreuzpunkt 609. Jedes der beiden Räderpaare 2, 603 bzw. 606, 607 hat also einen
separaten Achskreuzpunkt. Die Antriebswelle 608 ist einerseits mit einem Motor 610
gekuppelt, der für beide Drehrichtungen umschaltbar ist. Auf dem freien Ende der
Antriebswelle sitzt auswechselbar ein Wechselrad 611, das mit einem Zwischenrad
612 kämmt. Dieses greift in ein zweites Wechselrad 613 ein, das auswechaelbar am
freien Ende der Werkzeugspindel sitzt. Bei dieser Vorrichtung braucht
die
Übersetzung des Führungsradpaares 606, 607 nicht mit der Übersetzung der Werkstück-Werkzeug-Paarung
übereinzustimmen. Wichtig ist lediglich, daß die Übersetzung des Gesamtgetriebes,
das aus den Führungsrädern und den Wechselrädern gebildet ist, mit dem Übersetzungsverhältnis
des Werkstück-Werkzeug-Paares übereinstimmt.
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Wird also ein anderes Werkstück bearbeitet, also das Werkstück-Werkzeug-Paar
gewechselt, kann das Führungsradpaar das gleiche bleiben, es brauchen nur die einfacheren
Wechselräder 611, 612, 613 gewechselt zu werden.
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Voraussetzung ist allerdings, daß die Achskreuzwinkel die gleichen
bleiben.
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Am freien Ende der Werkstückspindel 1, ist eine Bremse 614 vorgesehen.
Auf der Werkzeugspindel 604 sitzt eine schaltbare Kupplung 615.
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Die zu bearbeitende Zahnflanke wird gewechselt durch Drehrichtungswechsel
des Motors 610, geeignetes Schalten der Kupplung 615 und Betätigen der Bremse 614.
In der Vorrichtung sind die Werkzeugspindel 604 und die Antriebswelle 608 so im
nicht gezeichneten Gestell gelagert, daß der Achskreuzwinkel zur Werkstückspindel
1 gewählt werden kann.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 wird das Werkstück
521 nur von einem Werkzeug 522 bearbeitet.
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Dieses Werkzeug ist so gestaltet, wie es im Zusammenhang mit Figur
1 beschrieben wurde. Das Werkstück sitzt auswechselbar auf einer Werkstückspindel
523, das Werkzeug 522 auswechselbar auf einer Werkzeugspindel 524. Am freien Ende
der Werkzeugspindel 524 ist ein Motor 525 vorgesehen. Am freien Ende der Werkstückspindel
523 sitzt auswechselbar ein Führungsrad 526, das mit einem zweiten Führungsrad 527
kämmt. Die Achsen von Werkstück
und Werkzeug einerseits und der
Führungsräder andererseits kreuzen sich im Abstand. Jedes der genannten Getriebe
hat einen eigenen (separaten) Achskreuzpunkt (gemeinsame Normale) 537, 538. Das
zweite Führungsrad 527 sitzt auswechselbar auf einer Welle 528. Die beiden Getriebe
521, 522 bzw. 526, 527 haben gleiche Übersetzungsverhältnisse.
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Die Werkzeugspindel 524 und die Welle 528 sind mittels eines Umschlingungsgetriebe
529, das als Differential wirkt, miteinander verbunden. Das Umschlingungsgetriebe
besteht im wesentlichen aus einer Zahnscheibe 530, die auf der Welle 528 sitzt,
und einer zweiten Zahnscheibe 531, die auf der Werkzeugspindel 524 sitzt, beide
werden umschlungen von einem Zahnriemen 532. Zwischen den Zahnscheiben ist ein Spannbügel
533 so angeordnet, daß er den Zahnriemen umgreift. Er ist rechtwinkelig zu den Achsen
der Zahnscheiben 530, 531 verschieblich gelagert und mit einem Motor 534 hierzu
antreibbar. In dem Spannbügel sind zwei Rollen 535, 536 gelagert, von denen jeweils
eine je nach Stellung des Spannbügels außen an dem Zahnriemen anliegt und diesen
durchbiegt. Durch Wechaeln der wirksamen Spannrolle, d.h. durch Wechseln des durchgebogenen
Trumms des Zahnriemens wird den Wellen 524, 528 eine Zusatzdrehung erteilt mit der
wahlweise die eine oder die andere Seite der Werkzeugzähne an den Werkstückzähnen
zur Anlage gebracht werden.
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Die Erfindung ist bei entsprechender Gestaltung auch zum Herstellen
von innenverzahnten Werkstücken oder mit innenverzahnten Werkzeugen verwendbar.
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Begriffsliste 1 Werkstückspindel 2 Werkstück 521 Werkstück 522 Werkzeug
523 Werkstückspindel 524 Werkzeugspindel 525 Motor 526 Führungsrad 527 Führungsrad
528 Welle 529 Umschlingungsgetriebe 530 Zahnscheibe 531 Zahnscheibe 532 Zahnriemen
533 Spannbügel 534 Motor 535 Rollen 536 Rollen 537 538)Achskreuzpunkte 539 540 603
Werkzeug 604 Werkzeugspindel 605 Achskreuzpunkt 606 erstes Führungsrad 607 zweites
Führungsrad 608 Antriebswelle 609 Achskreuzpunkt 610 Motor 611 Wechselrad 612 Zwischenrad
613 Wechselrad 614 Bremse 615 Kupplung, schaltbar 616 617 618 619 620
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