DE398036C - Verfahren und Maschine zum Hinterdrehen von Profilfraesern mit unterschnittener Brust - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 3. JULI 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 398036 KLASSE 49 a GRUPPE 9

(P39255 Il49*V

Pratt & Whitney Company in New York.

Verfahren und Maschine zum Hinterdrehen von Profilfräsern mit unterschnittener Brust Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Februar 1920 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und i Werkzeug wird hierbei mit der Schneidkante eine Maschine zum Hinterdrehen von Profil- des Werkstücks an den verschiedenen Punkten fräsern mit unterschnittener Brust, wobei das ■ des gewünschten Profils stets in die richtige Werkstück oder Werkzeug eine zusätzliche , gegenseitige Beziehung gebracht. Bei Fräsern Bewegung erhält, damit der Neigung der ! mit längsgeneigten oder schraubenförmigen Zahnbrust Rechnung getragen wird. Das Zähnen erfährt das Werkstück oder Werk-

zeug eine weitere zusätzliche Bewegung, entsprechend der Längsneigung der Zähne.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen schematisch veranschau-5 licht; es sind:

Abb. ι Schnittschema des Arbeitsvorganges in der Anfangsstellung,

Abb. 2 Schnittschema in der Endstellung, Abb. 3 Grundriß einer zur Herstellung von ίο Profilfräsern mit unterschnittener Brust geeigneten Maschine, wobei das Kurvenschubgetriebe für das Werkzeug senkrecht zur Fräserachse angeordnet ist,

Abb. 4 Schnitt nach Linie 4-4 der Abb. 3, Abb. 5 andere Ausführungsform der Maschine im Grundriß, bei der die zusätzliche Bewegung des Werkzeugs durch Kurvennuten parallel zur Fräserachse vermittelt wird,

Abb. 6 ein Schema zur Erläuterung der zuao sätzlichen Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück für drei verschiedene Durchmesser und

Abb. 7 und 8 Teilschnitte nach Abb. 6 mit berichtigter Einstellung.

In den Abb. 1 und 2 ist A der Fräser, S der Schneidstahl. Der Fräser besitzt eine Anzahl von im allgemeinen längs verlaufenden Zähnen 1, zwischen denen Nuten 2 liegen, deren Sohle entweder eben verläuft oder sich dem Profil des Fräsers anpaßt. Zähne und Nuten weisen in der Regel gleichmäßige Teilung auf. Die Brustflächen 3 der Zähne bilden die Schneidflächen und sind so gestaltet, daß sie eine bestimmte, von einer Geraden abweichende Umrißlinie schneiden. Die Nut 2 kann jede gebräuchliche oder gewünschte Tiefe oder Gestaltung erhalten, wie es Teilung und Tiefe des Profils erfordern, d gibt das Maß der Hinterdrehung an.

Jede Brustfläche 3 der Abb. 1 und 2 ist annähernd radial gezeichnet, aber geneigt oder schräg gestellt, so daß ihre Längslinien in einem Winkel zur Fräserachse liegen. Vorzugsweise folgen Zähne und Nuten als Ganzes der Neigung der Brustflächen 3. Vorteilhaft sind die Brustflächen Schraubenflächen, und zwar fallen sie zusammen mit einer Schraubenfläche, die durch eine Erzeugende gebildet wird, die einerseits der Fräserachse und anderseits einer Schraubenlinie in einem zur Achse konzentrischen Zylinder folgt. Die Nuten und Zähne können nach jeder Seite i geneigt sein; der Grad der Neigung kann den Erfordernissen entsprechend verschieden sein. Die äußere Kante jeder Brustfläche 3 deckt sich genau mit dem Umriß 4 bis 10, Abb. 3 und 5, und zwar folgt dieser Umriß der Schraubenfläche. Der Fräser ist nach Linien 11 hinterdreht. ; Ein Werkzeug oder Stichel S, der vorzugsweise nach seiner Schneidkante hin schmal I ausläuft, wird mit Hilfe eines an der Scha-I blone 18 (Abb. 3) in Richtung der Schaltung I gleitenden Stifts 17 am vorgeschruppten Werk-I stück entlanggeführt, wobei die Schaltung bei ■ jeder Werkstückumdrehung geringer ist als die Stichelbreite. Wie Abb. 1 zeigt, wird das Werkstück in Pfeilrichtung gedreht. Damit die Zähne des Fräsers geeignet hinterdreht werden, wird der Stichel gegen die Werkstückj achse in bestimmter zeitlicher Beziehung zur ^! Drehung des Stückes hin und her bewegt, und zwar führt der Stichel für jeden Zahn eine volle Hin- und Herbewegung aus. In der Darstellung der Abb. 1 befindet sich der Stichel in der äußersten Arbeitslage und ist im Begriff, sich einwärts zu bewegen, um den gerade mit ihm in Berührung getretenen Zahn zu hinterdrehen. Die der Abb. 1 ähnliche Abb. 2 zeigt den Fräser weitergedreht, so daß sich der Stichel S um die Strecke d einwärts verschoben am Ende des Zahnrückens . befindet.

Um nun ein Werkstück mit nicht radialen Brustflächen zu schneiden, ist es nötig, die gewöhnliche Beziehung zwischen Hinterdrehbewegung und Werkstückdrehung zusätzlich abzuändern, wenn sich der Stichel mit Rücksieht auf die verschiedenen Werkstückdurchmesser nach innen 'oder außen bewegt. In der schematischen Abb. 6 möge t ein Querschnittsteil an der Stelle des größten Durchmessers eines Fräsers mit unterschnittenen Brustflächen sein, und der Halbmesser an dieser Stelle sei r. Durch die Zusammenwirkung der zur Führung des Werkzeuges benutzten Schablone und des zugehörigen Tasterstiftes befindet sich der Stichel 5 in einem Abstande r von der Werkstückachse und in solcher Stellung, daß er auf die Kante des dargestellten Zahnes einwirkt und die geeignete Hinterdrehungslinie 11 einschneidet. Der bei einem mittleren Durchmesser geführte Schnitt ist bei t' gezeichnet; der Halbmesser ist hier r'. Für diesen Halbmesser r' würde, wenn keine besondere Vorkehrung getroffen wäre, sich der Stichel S in der punktiert gezeichneten Stellung in der Entfernung r' von der Achse befinden. Infolge der Schrägstellung der Brustflächen des Werkstücks würde sein Zahn aber nicht in Berührung mit dem Stichel stehen, sondern von ihm durch den Winkel m' getrennt sein. Der Stichel würde jedoch sogleich seine nach innen gerichtete Hinterdrehbewegung ausführen, obgleich der Werkstückzahn ihn noch nicht erreicht 1 at, und das Ergebnis das Schneiden einer falschen Hinterdrehungslinie 11" sein. Der an der Stelle des kleinsten Durchmessers geführte Schnitt ist bei t" dargestellt; der Halbmesser an dieser Stelle ist r". Für diesen noch kleineren Halbmesser würde das Ergebnis dem

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zuletzt beschriebenen ähneln, nur daß die Zahnspitze von dem Stichel um einen noch größeren Winkel m" getrennt wäre, mit dem Ergebnis, daß die falsche Hinterdrehungslinie ii" noch weiter von der richtigen Linie entfernt läge. Um diese in Abb. 6 gezeigten Fehler zu vermeiden, wird die Beziehung zwischen Hinterdrehbewegüng des Stichels und Drehbewegung des Werkstücks verändert, ίο Abb. 7 zeigt den Stichel in Stellung t' und bei dem gleichen Abstande r' von der Werkstückachse, den Abb. 6 zeigt; die Einstellung der Hinterdrehbewegung ist aber so verändert worden, daß der Zahn von der Werkzeugspitze erfaßt wird, wenn die Hinterdrehbewegung einsetzt. Demnach wird der Zahn bei t' mit der richtigen Hinterdrehlinie 11 geschnitten. Ähnlich zeigt Abb. 8 den Stichel in der Stellung t" und im gleichen Abstande r" von der Werkstückachse wie in Abb. 6. Die Einstellung der Hinterdrehbewegung ist aber auch hier so verändert, daß der Zahn von der Werkzeugspitze erfaßt wird, wenn die wirksame Hinterdrehbewegung einsetzt. Der Zahn wird also auch bei t" mit der richtigen Hinterdrehlinie 11 geschnitten. Ersichtlich wird der in Abb. 7 und 8 dargestellte Arbeitsvorgang in keiner Weise beeinflußt oder ist in keiner Weise abhängig von der Längsneigung der Schneidfiächen. Mit anderen Worten: Es ist unwesentlich, ob diese Flächen schraubenförmig gewunden oder eben sind.

Die erforderlichen Veränderungen in der Beziehung zwischen Hinterdrehbewegung des Stichels und Drehbewegung des Fräsers können erzeugt werden entweder durch Verändern (vorzugsweise Voreilenlassen) der Werkstückbewegung, oder durch Verändern (vorzugsweise Verzögern) der Stichelbewegungen. Als einfächer hat sich die Verzögerung der Stichelbewegungen erwiesen, und das ist insbesondere erwünscht, wenn Vorkehrung getroffen ist, zur richtigen Bearbeitung der Schraubenzähne die Werkstückbewegung (und nicht die Hinterdrehbewegungen) zu ändern. Um deshalb das in den *\bb. 6 bis 8 erläuterte Verfahren zu verwirklichen, werden die Hinterdrehbewegungen verzögert, wobei der Betrag der Verzögerung von der Stellung des Drehsticheis bei den verschiedenen Halbmessern abhängt, die kleiner als der Größthalbmesser r sind. Die Verzögerung erfolgt also genau im Verhältnis zu dem Abstand, den die Zahnkante sonst noch zurücklegen müßte, um die Ebene zu erreichen, in der die Stichelspitze hin und her geht.

Um die Erfindung völlig verständlich zu

machen, ist in Abb. 3 und 4 eine Maschine schematisch dargestellt, die zur Herstellung eines Fräsers dient. Ein Dorn 36 dient zur Aufnahme des Fräserwerkstücks A. Auf Führungen 37 ist ein Hauptsupport 38 verschiebbar, der einen Quersupport 39 trägt, auf dem wieder ein unabhängig verschiebbarer Querschlitten 4o gleitet, der den Stichel S trägt. Vorteilhaft ist noch ein Hilfsschlitten 41 vorhanden, durch den eine Voreinstellung erfolgen kann. Am Quersupport 39 ist der Tasterstift 17 befestigt, dessen Gestalt der des Stichels gleicht. Am Maschinenhauptrahmen ist die Schablone 18 befestigt, die den Um-[ riß 4 bis 10 aufweist.

Eine Feder 42 drückt den Quersupport 39 nach hinten und hält so den Taster 17 immer in Fühlung mit der Schablone 18. Wenn der Hauptsupport 38 in der Längsrichtung ver-' schoben wird, so wird der Ouersüpport 39 von der Schablone quer verschoben.

Auf dem Hauptsupport 38 und dem Quersupport 39 ist ein geeignetes Getriebe zur Hin-■ und Herbewegung des Schlittens 40 zwecks Erzielung der Hinterdrehbewegung des Stichels angebracht. Eine Längswelle 44 mit einer Nockenscheibe 45 ist drehbar in einem Lager an einem auf dem Quersupport 39 angebrachten Arm 43 gelagert. An den Support 39 ist ein Hebel 46 angelenkt, der mit seinem unteren Ende auf der Nockenscheibe 45 und mit seinem oberen Ende auf dem Schlitten 40 aufliegt. Eine Feder 47 dient dazu, den Schiitten 40 in Berührung mit dem Hebel zu halten. Wenn Welle 44 und Nockenscheibe 45 umlaufen, wird der Hebel 46 in Schwingung versetzt und bewegt den Schlitten 40 und den Stichel S hin und her. Zum Antrieb der Welle 44 und der Nockenscheibe 45 dient eine in beliebiger Weise in Drehung versetzte Längswelle 48. Eine mit dem Support 38 längsverschiebbare Schnecke 49 steht in Nut- und Federeingriff mit der Längswelle. Auf dem Hauptsupport ist eine wagerechte Querwelle 50 gelagert, die ein mit der Schnecke 49 in Eingriff stehendes Schneckenrad 51 trägt. Auf der Welle 50 ist ferner ein Kegelrad 52 verschiebbar, das in ein Kegelrad 53 auf der Welle 44 eingreift. Das Kegelrad 52 wird vom Arm 43 getragen und so in Eingriff mit dem .Kegelrad 53 gehalten, wenn sich der Support 39 und die damit verbundenen Teile querbewegen. Die Welle 48 wird in einem geeigneten Über-Setzungsverhältnis zur Werkzeugspindel 36 getrieben, so, daß für eine beliebig gegebene Hauptsupportstellung die Nockenscheibe 45 so viele volle Umdrehungen für jede Werkstückumdrehung ausführt, wie das Werkstück Zähne hat.

Um die Hinterdrehbewegungen des Stichels S nach Maßgabe der Schraubengestalt der Schneidflächen zu verändern, werden vorzugsweite Mittel vorgesehen, um das Werkstück zusätzlich in einem Verhältnis zur Längsbewegung des Werkzeugs zu drehen. Gemäß der

Claims (5)

1. Darstellung wird der Dorn 36 durch ein Futter 54 von einer Spindel 55 mitgenommen. Der Spindelantrieb erfolgt durch eine Muffe 56, die in Nut- und Federeingriff mit einer kleineren Muffe 57 steht. Eine Stange 58 und ein Gabelarm 59 dienen dazu, die Muffe 57 mit : dem Support 38 längs zu verschieben. Die Spindel 55 ist gegen Längsverschiebung gesichert und ragt in die Muffe 57 hinein. Die Muffe 57 besitzt eine Schraubennut 60 von der gleichen Längssteigung wie die schraubenförmigen Schneidflächen des Werkstücks. Ein Stift 61 der Spindel 55 ragt in die Nut 60 hinein und überträgt so Kraft von der Muffe 57 auf die Spindel. Diese Anordnung gestattet, die Spindel mittels der Muffe 56 anzutreiben, wobei aber die Spindel zusätzlich im Verhältnis zur Längsverschiebung des Haugtsupports und des Stichels gedreht wird. Diese Zusatzdrehung ist gerade ausreichend, um das Werkzeug instand zu setzen, die Schraubenzähne in richtiger Weise zu bearbeiten. ; Das Kegelrad 52 ist, wie gesagt, auf der ; Welle 50 verschiebbar. Zwecks Veränderung der Beziehung zwischen den Hinterdrehbewegungen des Stichels und den Drehbewegungen des Werkstücks nach dessen verschiedenen Durchmessern, ist das Rad 52 mit der Welle 50 durch Stifte 62 verbunden, die in Kurvennuten 63 fassen. Die Neigung und Krümmung dieser Nuten ist derart, daß die Hinterdrehbewegungen des Stichels für die kleineren Durchmesser gerade genügend verzögert werden, um das Werkzeug in der durch Abb. 6 bis 8 veranschaulichten Weise auf die Zahnvorderkanten einwirken zu lassen.

   Eine andere Ausführungsform der Maschine, bei der die zusätzliche Bewegung nicht, wie in Abb. 3, senkrecht, sondern parallel zur Fräserachse stattfindet, zeigt Abb. 5. Hier wirkt die drehbahr auf dem Support 14 gelagerte Welle 21 mit Nut und Feder auf eine Nockenscheibe 20, die an den Supportquerbewegungen teilnimmt und längs der gegen Achsialverschiebung gesicherten Welle 21 entlanggleitet, sobald sich der Quersupport 14 mit dem Hauptsupport 13 in der Längsrichtung bewegt. Die Nut 24 der Welle 21 ist nach einer Schraubenlinie gestaltet und hat die gleiche Steigung wie die Zähne des Werkstücks. Wenn der Stichel S längs des Werkstückes A bewegt wird, wird die Scheibe 20 auf der Welle 21 verschoben. Infolge der Schraubennut nimmt aber das Rad nicht nur an der gewöhnlichen Drehbewegung der Welle teil; sondern erhält auch in diesem Falle eine zusätzliche Drehbewegung, deren Betrag genau so viel ausmacht, daß der Stichel in seiner äußersten Arbeitslage bei jeder Hin- und Herbewegung die Vorderkante eines Fräserzahne- So anfaßt.

   Pate ν τ-A N SPRUCH E:

   i. Verfahren zum Hinterdrehen von Pronlfräsern mit unterschnittener Brust, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück oder Werkzeug eine zusätzliche Bewegung erhält, welche der Neigung der Zahnbrust Rechnung trägt, das Werkzeug und die Schneidkante des Werkstücks hierdurch an den verschiedenen Punkten des gewünschten Profils dieser Schneidkante in die richtige gegenseitige Beziehung gebracht werden, wobei im Fall von Fräsern mit längsgeneigten oder schraubenförmigen Zähnen dem Werkstück oder dem Werkzeug eine weitere zusätzliche Bewegung erteilt wird, die auch der Längsneigung der Brustflächen der Zähne entspricht.
2. 2. Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbewegung des Werkzeugs gegen die Werkstückachse in Verbindung mit einem Kurvenschubgetriebe erfolgt, welches der Neigung der unterschnittenen Zahnbrust Rechnung trägt, daß ferner im Fall von Fräsern mit schraubenförmig gewundenen Zähnen durch weitere Kurvenschubgetriebe dem Werkzeug oder Werkstück eine weitere zusätzliche Bewegung, entsprechend der Längsneigung der Zähne, erteilt wird.
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve (45), welche die Hinterdrehbewegung des Werkzeuges (S) bewirkt, durch ein treibendes Glied (52) bewegt wird, das längs seiner Welle (50) achsial beweglich ist, wenn das Werkzeug (S) entsprechend der gewünschten Form auf die Fräserachse zu oder von ihr fort bewegt wird, wobei das treibende Glied (52) und seine Welle (50) durch einen Stift und Schlitz (62, 63) verbunden sind, von denen der Schlitz (63) gegen die Wellenachse geneigt ist, um der Hinterdrehkurve die notwendige Zusatzbewegung zu erteilen.
4. 4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindel (55) von einer konzentrischen Hülse (57) angetrieben wird, die mit ihr durch ein Kurvenschubgetriebe (60, 61) zusammenhängt und von dem Support bei seiner Längsbewegung verschoben wird.
5. Hierzu. 1 Blatt Zeichnungen.