DE3427368C1

DE3427368C1 - Vorrichtung zum Bearbeiten von Zahnraedern

Info

Publication number: DE3427368C1
Application number: DE3427368A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8031 Puchheim Erhardt; Herbert 8250 Dorfen-Stadt Loos
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1984-01-27
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1985-09-26
Also published as: GB2155370B; IT8449039A0; IT8449039A1; JPS60180712A; US4602458A; IT1178160B; JPH0313011B2; GB2155370A; GB8502085D0; FR2558754A1

Description

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für den Wechsel der arbeitenden Flanken ein einfach aufgebautes, möglichst schnell wirkendes Verstellgetriebe zu schaffen, mit dem auch der Druck der aufeinander einwirkenden Zahnflanken einfach und präzise regulierbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der genannten Art gelöst, die die Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufweist. Mit dem Kennzeichen des Patentan-Spruchs 2 wird eine andere Lösung der Aufgabe aufgezeigt. Ebenso wie das Verstellgetriebe nach dem Anspruch 1 ist auch dieses als Umschlingungsgetriebe mit einem Zugmittel arbeitende Verstellgetriebe zum Erteilen nur von begrenzten Zusatzdrehungen geeignet, die jedoch für den vorgesehenen Zweck völlig ausreichend sind. Beide Ausführungen ermöglichen bei einfachem, übersichtlichem Aufbau einen zügigen Flankenwechsel und ein präzises Einstellen des Anlagedruckes.

Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele Fig. 1 bis 4 erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung.

F i g. 2 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Verstellgetriebe der Vorrichtung nach F i g. 1 im Schnitt.

F i g. 3 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel für die Erfindung mit einem Umschlingungsgetriebe.

F i g. 4 zeigt schematisch das Umschlingungsgetriebe der F i g. 3 im Schnitt.

Auf einer Werkstückspindel 1 (Fig. 1) ist ein Werkstück 2, ein zu bearbeitendes Zahnrad, auswechselbar aufgespannt. Die Spanneinrichtung ist, da bekannt, nicht gezeichnet. Das Werkstück 2 wird mit einem verzahnten Werkzeug 503 bearbeitet. Das Werkzeug ist auf einer Werkzeugspindel 505 auswechselbar aufgespannt. Die Achsen der Werkstückspindel 1 einerseits und der Werkzeugspindel 505 andererseits kreuzen sich im Abstand. In F i g. 1 liegt die Werkzeugspindel also nicht in der Bildebene. Folglich liegen auch die Werkstück-Werkzeug-Paarung 2,503 und die unten erwähnte Führungsrad-Paarung nicht in der Bildebene. Das Werkzeug 503 umgreift das Werkstück 2 hyperboloidisch oder globoidisch oder auf ähnliche Weise. Die Zähne des Werkzeugs berühren die Zähne des Werkstücks nur jeweils mit einer Zahnflanke, auf der Rückflanke ist jeweils Zahnspiel vorhanden. Da mit der Vorrichtung im Tauchverfahren gearbeitet wird, sind die Werkzeugzähne mindestens so breit wie die Werkstückzähne. Die Zähne des Werkzeugs weisen mindestens an den arbeilenden Flanken ein abrasives Material auf.

Am anderen Ende der Werkzeugspindel 505 ist ein Führungsrad 507 auswechselbar aufgespannt. Dieses Führungsrad kämmt mit einem Antriebsritzel 509. Das Gelriebe 507, 509 stellt wie das Getriebe 2, 503 ein Getriebe mit gekreuzten Achsen dar. Beide Getriebe haben gleiche Übersetzungsverhältnisse. Sie können einen gemeinsamen Achskreuzpunkt (gemeinsame Normale) haben, der beispielsweise zwischen den beiden Getrieben liegt, dann sind das Werkstück 2 und das Antriebsritzel 509 koaxial angeordnet. Oder jedes Getriebe hat einen eigenen (separaten) Achskreuzpunkt, dann brauchen die Elemente 2, 509 nicht koaxial zu liegen.

Das Aniriebsritzel 509 ist über eine Antriebswelle 510 von einem Motor 511 antreibbar. Der Motor kann umschaltbar sein. Auf der Werkzeugspindel 505 ist eine Bremse 512 angeordnet, um die Spindel nach Wunsch und zum gewählten Arbeitsverfahren passend abbremsen zu können.

Die Werkzeugspindel 505 ist mit einem Verstellgetriebe 514 versehen, das schematisch in F i g. 2 dargestellt ist Die Werkzeugspindel 505 ist dazu geteilt in zwei Wellen 505a und 5056, die jeweils mit dem entsprechenden Führungsrad 507 bzw. Werkzeugrad 503 gekuppelt sind. Auf den einander zugekehrten Enden dieser Wellen ist je ein schrägverzahntes Ritzel 515a und 5150 angeordnet. Ihre Zahnschrägen sind entgegengesetzt, wie in F i g. 2 schematisch angedeutet. Sie haben gleiche Zähnezahlen. Die beiden Ritzel 515a und 5156 kämmen jeweils mit einem Rad 516a und 5166, die beide entsprechend den Ritzeln schrägverzahnt und so breit sind, daß sie längs ihrer Achse verschoben werden können, ohne außer Eingriff zu kommen. Die beiden Räder 516a und 5166 sitzen drehfest auf einer längsverschiebbaren Welle 517. Zum Antrieb der Längsverschiebung ist ein Motor 518 vorgesehen, der mittels einer Schaltgabel 519 an die Welle 517 angreift.

Wird der Motor 518 eingeschaltet, dann werden die schrägverzahnten Räder 516a und 5166 verschoben. Da die Zahnschrägen der Radpaare gegenläufig sind, werden dabei die beiden Ritzel 515a und 5156 gegeneinander verdreht. Je nach dieser Zusatzbewegung kann an der Werkzeug-Werkstück-Paarung 503, 2 bzw. an der Führungsradpaarung 507, 509 wahlweise die eine oder die andere Zahnseite zur Anlage gebracht werden. Die Zahnseiten können auch gewechselt werden durch Betätigen der Bremse 512.

So kann in der Vorrichtung nach F i g. 1 die arbeitende Zahnflanke gewechselt werden entweder mit dem Verstellgetriebe oder mit der Bremse oder mit einer Kombination aus beiden.

Lager, Vorschubmittel und die anderen bei Werkzeugmaschinen üblichen Elemente sind — da bekannt — nicht gezeichnet.

In dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 wird ein Werkstück 521 von einem Werkzeug 522 bearbeitet. Dieses Werkzeug ist so gestaltet, wie es im Zusammenhang mit F i g. 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.

Die Werkzeugspindel 524 und die Welle 528 sind mittels eines Umschlingungsgetriebe 529, das als Verstellgetriebe 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 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 Wechseln 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.

Die Erfindung ist auch anwendbar bei Vorrichtungen, die mit zwei oder mehr hyperboloidisch oder globoidisch oder ähnlich geformten verzahnten Werkzeugen arbeiten. In diesen Fällen sitzt jedes Werkzeug auf einer eigenen Werkzeugspindel und jede Werkzeugspindel weist ein eigenes Führungsrad auf. Alle Führungsräder kämmen mit dem Antriebsritzel 509. Von den Werkzeugspindeln ist nur eine mit einem Verstellgetriebe 514 versehen, das dann in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben arbeitet. Dagegen sind alle Werkzeugspindeln mit einer Bremse 512 versehen.

Daneben ist die Erfindung bei entsprechender Gestaltung auch zum Herstellen von innenverzahnten Werkstücken oder mit innenverzahnten Werkzeugen verwendbar. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die beschriebene und gezeichnete Anordnung des Verstellgetriebes und der Bremse beschränkt. Diese Einrichtungen können z. B. statt zwischen dem Werkzeug und dem Führungsrad auch seitlich davon angeordnet sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bearbeiten der Verzahnung von gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern mit mindestens einem hyperboloidisch oder globoidisch oder ähnlich geformten verzahnten Werkzeug, das eine abrasive, spanabhebende Oberfläche aufweist und das eine solche axiale Abmessung hat, daß es von einer Stirnseite der Werkstückverzahnung bis zur anderen im Eingriff ist, wobei ein Achskreuzwinkel zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug bzw. den Werkzeugen vorhanden ist, und wobei das eine Werkzeug und das Werkstück mit je einem Führungsrad verbunden ist, die miteinander kämmen bzw. wobei die Werkzeuge mit je einem Führungsrad verbunden sind, die mit einem gemeinsamen Ritzel kämmen, wobei das Führungsradpaar bzw. jede Führungsrad-Ritzel-Paarung dasselbe Übersetzungsverhältnis aufweist wie die zugehörige Werkzeug-Werkstück-Paarung, und wobei das Werkstück mit dem Werkzeug bzw. mit den Werkzeugen sich derart aufeinander abwälzen, daß während eines Bearbeitungsvorganges jeweils nur die Rechts- oder Linksflanke der Werkzeugzähne an Werkstückzähnen anliegt, wobei in der Verbindung zwischen der Werkstück-Werkzeug-Paarung und dem Führungsradpaar bzw. der Führungsrad-Ritzel-Paarung ein Verstellgetriebe vorgesehen ist zur Einbzw. Verstellung der gegenseitigen Winkellage von Führungs- und Werkzeugrad zwecks Änderung der Flankenanlage in der Werkstück-Werkzeug-Paarung und im Führungsradpaar bzw. in der Führungsrad-Ritzel-Paarung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgetriebe ein Zahnradgetriebe (514) mit gegeneinander axial verstellbaren schrägverzahnten Zahnrädern ist, wie als Verstellgetriebe zum Flankenwechsel im Prinzip bekannt, mit zwei gleich großen, entgegengesetzt schrägverzahnten Ritzeln (515a, 5i5b), von denen das eine (5t5a) mit dem einen Führungsrad (507) drehfest verbunden und mit einem Zahnrad (516a,Hn spielfreiem Eingriff steht und von denen das andere (5156,} mit dem bzw. mit einem Werkzeugrad (503) drehfest verbunden und mit einem Zahnrad (5166,) in spielfreiem Eingriff steht, wobei die Zahnräder (516a, 516b) ebenfalls gleich groß und entgegengesetzt schrägverzahnt sind und wobei die Zahnräder (516a, 516b) drehfest miteinander verbunden und gemeinsam axial verschiebbar sind zum wahlweisen Verdrehen der beiden Ritzel (515a, 5i5b) relativ gegeneinander.

2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellgetriebe ein Umschlingungsgetriebe (Riementrieb 529) ist, mit einem mit dem bzw. mit einem Werkzeugrad (503) drehfest gekuppelten Getrieberad (529), einem mit dem einen Führungsrad (527) drehfest gekuppelten gleich großen Getrieberad (530), und mit einem die beiden achsparallel zueinander angeordneten Getrieberäder (529, 530) umschlingenden Zugmittel (532), wobei außen an den beiden Zugmitteltrummen je eine Spannrolle (535,536) anliegt, die beide auf einem gemeinsamen Spannbügel (533) angeordnet sind, der rechtwinkelig zu den Trummen längsverschiebbar ist, zum wahlweisen Spannen des einen oder des anderen Trums.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist. Unter »abrasiver Oberfläche« im Sinne der Erfindung ist eine spanabhebende Oberfläche des Werkzeugs gemeint, die keine einheitlich gerichtete 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 Schabzahnräder.)

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff arbeitet in der Weise, daß nur jeweils eine Seite der Werkzeugzähne an der Gegenflanke der Werkstückzähne anliegen. Auf der anderen Zahnseite ist Zahnspiel vorhanden.

Während des Bearbeitungsvorganges kann die Zahnseite gewechselt werden. Die Führungsräder können spielfrei laufen. Vorteilhaft kann es sein — insbesondere wenn das Werkzeug durch Achsabstandsänderung zugestellt wird — wenn die Führungsräder ebenfalls nur mit einer Zahnseite aufeinander liegen und zwar bezogen auf die Werkzeug-Werkstück-Paarung mit der anderen Zahnseite. Dann laufen sowohl die Werkstück-Werkzeug-Paarung als auch die Führungsradpaarung mit Flankenspiel, das Gesamtgetriebe läuft aber spielfrei. Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff arbeitet praktisch ohne Längsvorschub (DE-OS 33 04 980).

Zum Wechseln der arbeitenden Zahnflanken bzw. zum Einstellen des Anlagedruckes der aktiven Zahnflanken sind aus der DE-OS 33 04 980 verschiedene Ver-Stellmechanismen bzw. -Getriebe bekannt. Einer davon besteht aus einem Keil, der in einem das Werkzeug aufnehmenden Grundkörper schräg zu dessen Achse

- angeordnet, aber parallel zu ihr verschiebbar ist. Dieser Keil greift in eine Nut ein, die in die Nabe des einen Führungsrades eingreift. Wird der Keil mittels einer hydraulischen Zylinder-/Kolbeneinheit axial bewegt, dann dreht sich das Führungsrad relativ zum Werkzeug, d. h. die relative Lage der Zähne zueinander ändert sich. Ein anderer Verstellmechanismus ist nach der Art eines hydraulischen oder pneumatischen Drehkolbens aufgebaut. Dazu ist auf der Werkzeugspindel ein Zylinder drehbar, aber nicht längsverschiebbar gelagert. Auf seiner Außenwand ist ein Führungsrad drehfest und ebenfalls nicht längsverschiebbar gelagert. Die Werkzeugspindel läuft in einen in dem Zylinder angeordneten Drehkolben aus. Wird der Drehkolben beaufschlagt, erfolgt eine Verdrehung der Werkzeugspindel relativ zum Zylinder bzw. des Werkzeugs relativ zum Führungsrad, d. h. die relative Lage der Zähne zueinander ändert sich.

Eine Feineinstellung des Anlagedruckes ist mit solchen hydraulisch oder pneumatisch betätigten Verstellmechanismen nicht oder nur mit einer unerwünschten zeitlichen Verzögerung möglich, und auch der Flankenwechsel erfolgt relativ langsam. Dazu kommt, daß der bauliche Aufwand dieser Mechanismen vom Raumbedarf und von der Herstellung her beträchtlich ist

Auch ein elektromagnetisch angetriebener Verstellmechanismus ist in der DE-OS 33 04 980 beschrieben, bei dem anstelle des oben erwähnten Drehkolbens ein von den Ankern zweier Elektromagneten beeinflußbarer Hebel vorgesehen ist. Damit kann der Flankenwechsel sehr zügig ablaufen, ein Variieren des Anlagedruckes ist aber ausgeschlossen.

Schließlich ist noch die Verwendung von schrägverzahnten Zahnrädern, die axial verschiebbar sind, als Möglichkeit für ein Verstellgetriebe genannt. Eine Lehre, wie ein solches Verstellgetriebe gestaltet sein müßte, ist der DE-OS jedoch nicht zu entnehmen.