DE401756C - Zahnradschneidmaschine - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 10. SEPTEMBER 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JYI 401756 -KLASSE 49 b GRUPPE

(St 33133

George Enrett Stevenson in Indianapolis, V. St A. Zahnradschneidmaschine.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. April 1920 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnschneidmaschine, bei welcher in an sich bekannter Weise die Schneidstähle eines Schneidkopfes gleichmäßig um den.das Werkstück aufnehmenden Dorn verteilt und in Richtung gegen das Werkstück verstellbar sind.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die einzelnen die Zahnlücken am Umfang des Werkstückes selbsttätig schneiden-

den Schneidstähle durch eine in sich geschlossene Reihe von Nocken eines drehbar angeordneten Ringes bewegt werden, dessen Drehachse mit der Achse des Werkstückes zusammenfällt.

An sich ist es bei Zahnschneidmaschinen der eingangs erwähnten Art bekannt, die Bewegung jedes einzelnen Schneidstahles von einem Nocken aus zu bewirken, doch wurden ίο bisher sämtliche Nocken getrennt voneinander, d. h. je ein Nocken für je einen Stahlhalter angeordnet, wobei die Nocken mittels getrennter Sperrklinkenmechanismen bewegt wurden. Dies führt insofern zu Ungenauig-15. keiten, als as praktisch unmöglich ist, die verschiedenen Sperrklinken- und Nockenantriebe so anzuordnen, daß jeder Schneidstahl um dasselbe genau bestimmte Maß beim Arbeitshub vorgeht.

Dadurch nun, daß erfindungsgemäß sämtliche Nocken in fest zusammenhängender Reihe auf einem gemeinsamen drehbaren Ring angeordnet sind, ist Gewähr dafür gegeben, daß jeder Stahl bei jeder Hin- und Herbewegung des Werkstückes zwangläufig stets um genau das gleiche Maß vorwärts bewegt wird. Außerdem bedeutet die Erfindung eine wesentliche Vereinfachung bekannten Einrichtungen gegenüber infolge Wegfalles aller jener Hilfsmittel, die bei einzelnen durch Nocken o. dgl. gesteuerten Schneidstählen unentbehrlich sind.

Schließlich ergibt sich bei Anwendung der neuen Maschine eine bedeutende Zeitersparnis sowie erhöhte Genauigkeit des Erzeugnisses: Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführung der neuen Maschine, und zwar in ihrer Anwendung für die Herstellung von Zahnrädern, Schneidwerkzeugen usw., doch soll die Anwendbarkeit der Erfindung keineswegs hierauf beschränkt sein.

Abb. ι stellt eine Seitenansicht einer nach der Erfindung ausgebildeten Maschine dar.

Abb. 2 ist eine Vorderansicht, Abb. 3 ein größer gezeichneter Grundriß des die Schneidwerkzeuge tragenden Kopfes. Abb. 4 zeigt einen Querschnitt der in Abb. 3 veranschaulichten Teile, Abb. 5 einen größer gezeichneten senkrechten Schnitt nach der Linie I-II der Abb. 6 durch einen der Schneidrastträger sowie der größeren Teile; die Form ist gegen die in Abb. 4 gezeigte etwas geändert.

Abb. 6 ist eine Oberansicht von Abb. 5. Abb. 7 ist eine Stirnansicht der in Abb. 6 dargestellten Teile.

Abb. 8 zeigt einen Schnitt nach der Linie HI-IV der Abb. S,

Abb. 9 einen wagerechten Schnitt des den Aufspanndorn tragenden Schlittens bei festgeklemmtem Dorn.

Abb. 10 ist eine der Abb. 9 ähnliche Ansicht bei geöffneter Klemmvorrichtung,

Abb. 11 eine Vorderansicht der in Abb. 9 gezeigten Teile.

Abb. 12 zeigt einen Schnitt nach der Linie V-VI der Abb. 9,

Abb. 13 einen Teil eines Grundrisses einer etwas geänderten Form des Schneidwerkzeuges,

Abb. 14 einen teilweise im Schnitt gezeichneten Aufriß der Schaltvorrichtung.

Abb. 15 zeigt teilweise im Schnitt einen Teil einer Einzelheit der in Abb. 14 dargestellten Vorrichtung.

Abb. χ 6 zeigt teilweise im Schnitt einen Teil einer Einzelheit der Ausrückvorrichtung. Abb. 17 ist der Grundriß eines Teiles der in Abb. 18 dargestellten selbsttätigen Vorrichtung zum Zurückführen des Daumenringes in die Änfangsstellung, wobei die Abb. 17 und 18 rechtwinklig zueinander gesehen sind und wobei Abb. 18 nur einen einzelnen Teil dieser Vorrichtung zeigt.

Abb. 19 zeigt in kleinerem Maßstabe eine Seitenansicht der in Abb. 17 dargestellten Teile.

In den Zeichnungen bedeutet 220 das Hauptgestell, das mit einer senkrechten Führung 221 für einen auf und ab beweglichen go Stößel 222 versehen ist. Zu dessen Bewegung dienen irgendwelche bekannten Mittel, z. B. eine Kurbelstange 223, eine Kurbel 224 und eine Antriebswelle 225. Der Stößel 222 ist in der im folgenden beschriebenen Weise zur Aufnahme eines Domes 227 ausgebildet, der ein oder mehrere Werkstücke 228'trägt, in welche die Zähne eingeschnitten werden sollen. Zur Herstellung der Zahnlücken dienen Schneidwerkzeuge, die ganz um die Achse des Werkstückes herum, und zwar vorzugsweise im Kreise gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Abb. 3 zeigt Schneidwerkzeuge in einer Anzahl, die genügt, jede erste, dritte, fünfte usw. Zahnlücke zu erzeugen; dies ist eine vorteilhafte Anordnung für verhältnismäßig kleine Räder. Zum Erzeugen größerer Räder werden, da Platz genug vorhanden ist, so viele Schneidwerkzeuge als Zahnlücken vorgesehen.

Bei der in den Abb. 3 und 4 dargestellten no Vorrichtung hat jedes Schneidwerkzeug 230 den gleichen Querschnitt, so daß eine zwischen benachbarten Zähnen vorhandene Lücke richtig gestaltet wird. Jeder Schneidwerkeugträger hat an seiner hinteren Fläche einen Rollenträger 238 (Abb. 3), der in die Füh-"ung für die Klappe 231 eingepaßt ist. Diese st um den Bolzen 232 des Gehäuses 233 drehbar, das einen Anschlag für die Klappe 231 bildet. Zum Festklemmen des Schneidwerkzeuges 230 sind in dem vorderen, geschlitzten Teil der Klappe 231 Schrauben 234 vorge-

sehen. In dem Schneidwerkzeug 230 sitzt eine Stiftschraube 235, die an ihrem unteren Ende auf einem von der Klappe getragenen Anschlag 236 ruht. Dieser Anschlag wird zweckmäßig von einem zwischen den Klemmschenkeln der Klappe eingeschraubten Stift gebildet, der an seinem oberen Ende etwas abgeflacht ist, so daß er eine Anschlagfläche für die Stiftschraube 235 bildet. Die Klappe wird für gewöhnlich durch eine schwache Feder 237 in ihrer wirksamen Lage gehalten. Der mit dem Gehäuse 233 verbundene einstellbare Rollenträger 238 trägt unten eine Rolle 239. Diese wirkt mit irgendeinem einer Reihe von Daumen 240 zusammen. Die Daumen 240 sind mit Kopfbolzen 241 festgeklemmt, deren Köpfe in eine unter schnitten e Nut eines Tragringes 242 greifen. Dieser sitzt drehbar auf einem Tragstück 243, das dreh- und feststellbar in einer Grundplatte 244 angeordnet ist. Der Ring 242 ist an seinem Umfange mit einem Zahnkranz 242' versehen, mit dem ein Trieb 245 kämmt. Durch diesen wird der Ring 242 gedreht. Jedes Gehäuse 233 ist in Blöcken 246 in radialer Richtung gleitbar, die an ihrer unteren Fläche mit kreisbogenförmigen Federn 246' versehen sind. Letztere passen iin T-förmige Ringnuten 247 des Tragstückes 243. Durch BoI-zen 248 werden die Blöcke 246 festgeklemmt. Vermöge dieser Anordnung können so viele Schneidwerkzeuge vorgesehen werden, als bequem gleichzeitig auf das Werkstück wirken können. Sie können so eingestellt werden, daß jedes Werkzeug mit seiner Mittellinie in der Mitte der von ihm zu erzeugenden Zahnlücke liegt. In jedem Block befindet sich eine Feder 249, die auf das Gehäuse 233 wirkt und bestrebt ist, das Werkzeug radial von der Achse des Werkstückes zurückzuziehen und die Rolle 239 in Berührung mit dem benachbarten Daumen 240 zu halten. Jeder Daumen hat eine wirksame innere Fläche, die zur Erzielung der gewünschten Tiefe der Zahnlücke die Werkzeuge allmählich vorschiebt. Die Daumen sind vorzugsweise so lang und so ausgebildet, daß sie, wenn sie über .ihre ganze Länge vorgeschoben worden sind, über die benachbarten Rollen 239 hinweggeführt werden können, so daß diese mit den untersten Punkten der nächsten Daumen in Eingriff kommen. Dadurch werden die Werkzeuge selbsttätig zurückgezogen, so daß sie auf das neue Werkstück oder einen Satz von Werkstücken wirken können.

Ist die Anzahl der Schneidwerkzeuge geringer als die der zu schneidenden Zähne, dann ist das Tragstück 243 mit Mitteln ausgestattet, die es so zu drehen gestatten, daß die Schneidwerkzeuge nach unbearbeiteten Stellen des Werkstückes gebracht werden können.

Dies kann in der Weise geschehen, daß das Tragstück mit zwei oder mehr ,in Abständen angeordneten Rasten 250 versehen ist (Abb. 3), in die ein Sperrstift 251 einfallen kann, der von einem auf der Grundplatte 244 gelagerten Hebel 252 getragen wird.

In den Abb. 5 bis 8 ist eine Abänderung der Schneidwerkzeuge und der sie tragenden Teile gezeigt. Das Tragstück 243' trägt für jedes Werkzeug einen Block 246", der in seiner oberen Fläche eine Nut 260 hat; diese ist mit einwärts sowie abwärts geneigten Flächen 261 versehen, die in eine Nut 262 führen. In der Nut 260 ist der Werkzeugträger 263 gelagert, der an seiner oberen Fläche eine Tasche 264 und an seinem vorderen Ende eine Nut 265 hat. Diese nimmt die gleichgestaltete hintere Fläche des Schneidwerkzeuges 266 auf, das ein Schneidprofil 267 hat. Das Schneidwerkzeug 266 ist mittels Anzugschrauben 268 befestigt, deren Köpfe in, der Tasche 264 liegen. Dieses Schneidwerkzeug ruht auf einem von dem Werkzeugträger 263 getragenen Anschlag 269. Der Werkzeugträger 263 ist an seiner unteren Fläche so ausgebildet, daß er auf den schrägen Flächen 261 sitzt und von diesen in der Mittelstellung gehalten wird. Er wird durch eine Deckplatte 270 und einen Zwischenkeil 271 _go mittels einer Druckschraube 272 und einer Zugschraube 273 in seiner Lage gesichert. Der Werkzeugträger 263 muß frei in seiner Nut 260 gleiten und wird gewöhnlich von einer Feder 274 auswärts gedrückt. Er hat eine Längsbohrung 275, in der eine Muffe 276 liegt. Diese ist ,mit einer Keilbahn 277 für ein Keilstück 278 versehen, das von einem Paar Stiftschrauben 279 beeinflußt wird. Diese werden von einem Bund 280 getragen, au? welchem die der Rolle 239 der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 entsprechende Rolle 239¹ drehbar siitzt. Der Bund 280 ist auf einem Bolzen 281 aufgeschoben, der in den Werkzeugträger 263 eingeschraubt ist. Durch Einstellen des Bolzens 281 in dem Werkzeugträger 263 und Anziehen der Schrauben 279 nach dem Keil 278 hin kann der Abstand zwischen der Schneidkante des die Zahnlücke ausschneidenden Werkzeugs 266 und der n_o Achse der Rolle 239' in der Weise genau eingestellt werden, daß ein richtiges Zusammenwirken mit den Daumen 240' stattfindet, die den Daumen 240 in Abb. 3, 4 entsprechen. Die Daumen 240' werden von einem dem n₅ Ring 242 ähnlichen Ring 242' getragen.

Es ist nun wichtig, daß die aufeinanderfolgenden Werkstücke, welche in der Maschine bearbeitet werden sollen, den Schneidwerkzeugen gegenüber genau zentriert werden können, nachdem die Schneidwerkzeuge so eingestellt worden sind, daß sie mit den

ihre radiale Bewegung regelnden Daumen übereinstimmen.

Hierzu ist der Stößel 222 mit einer verjüngten Nut 285 (Abb. 9 bis 12) versehen, die zweckmäßig die Hälfte eines Sechsecks bildet und den ähnlich gestalteten Schaft 286 des die Werkstücke 228 tragenden Domes 227 aufnimmt. Es sind vorzugsweise zwei Sitze 285, 285 (Abb. 10 bis 12) vorhanden, die in der Längsrichtung durch einen beträchtlichen Abstand voneinander getrennt sind und zweckmäßig von benachbarten Ansätzen 285' gebildet werden. Zwischen den Ansätzen befindet sich ein schwingbares Klemmstück 288, das zwei Spannschrauben 289 trägt; diese werden so eingestellt, daß sie gegen den Schaft 286 treffen und ihn in den Sitzen 285 festklemmen. Das Klemmstück 288 ist mit einer Nase 290 versehen, die zwischen zwei der Ansätze 285' (einen von jedem Paar) paßt und eine seitliche Aussparung 291 hat. Die Nase 290 ist in ihrer Längsrichtung durchbohrt; auf jeder Seite der Aussparung 291 ist ein Sperrstift 292 angeordnet, der gewöhnlich durch eine Feder 293 zurückgehalten wird. Jeder Stift 292 kann mit einem verjüngten Ende in eine Büchse 294 des 'benachbarten Ansatzes 285' eintreten. Sobald das Klemmstück 288 einwärts geschwungen ist, liegen die Stifte 292 gleichachsig mit den genannten Büchsen. Bei 295 ist ein Handhebel 296 mit dem Klemmstück 288 drehbar verbunden, der dem Klemmstück gegenüber eine begrenzte Schwingung ausführen kann. Der Hebel 296 hat einen Finger 297, der in die Aussparung 291 hineingeschwungen werden kann. Der Finger 297 ist mit Keilflächen 298 versehen, die gegen die inneren Enden der Stifte 292 drücken und die Stifte in die Büchsen294 einführen. Der Hebel 296 ist mit einem Handgriff 296' versehen, in welchem ein Bolzen 296" gelagert ist; dieser wird gewöhnlich durch eine schwache Feder 296'" nach außen gedruckt (in Abb. 11 punktiert angedeutet). Der Bolzen 296" hat einen Finger 296"", mit dem er zurückgezogen werden kann. Das obere Ende des Bolzens 296" ist verjüngt, so daß es in einen verjüngten Sitz 299 eines von dem Stößel 222 getragenen Ansatzes 300 einzutreten vermag. Diese Dorneinspannvorrichtung wirkt folgendermaßen: Zunächst wird der Schaft 286 so in den Sitz 285 gelegt, daß sein Bund 286' an der unteren Stirnfläche des Stößels 222 anliegt; dann wird das Klemmstück 288 in die in Abb. 9 gezeigte Stellung geschwungen; dabei legen sich die Spannschrauben 289 gegen den Schaft 286 und sichern seine zentrische Lage in dem Sitz 285. Zur Verriegelung des Klemmstückes 288 wird dem Handhebel 296 eine Schwungbewegung erteilt. Dabei treten die Keilflächen 29S zwischen die Sperrstifte 292 und schieben diese nach entgegengesetzten Seiten hin in die Büchsen 294 ein. Die Keilflächen 298 bewirken so ein Festhalten des Klemmstückes 288 in seiner Klemmstellung, welches demnach sehr schnell und leicht erzielt werden kann.

Wird ein Werkzeugträger von der in den Abb. 5 und 6 dargestellten Art benutzt, dann ist es natürlich wünschenswert, dafür zu sorgen, daß die Schneidwerkzeuge vor dem Zurückschwingen etwas zurückgezogen werden, so daß ihre Schneidkanten nicht durch Schleifen auf dem Werkstück stumpf werden. Hierzu ist das Tragstück 242 mit einer Außenverzahnung 310 versehen, die mit einem von einer Welle 312 getragenen Trieb 311 kämmt (Abb. 17 und 18). An dem oberen Ende der Welle 312 sand zwei Schalträder 313, 314 (Abb. 1,2, 14 und 15) befestigt, deren Zähne entgegengesetzt gerichtet sind, wie Abb. 14 zeigt. Ein auf dem oberen Ende der Welle 312 drehbar angeordneter Arm 315 trägt zwei entgegengesetzt gerichtete KHnken 313', 314', die so auf die Schalträder 313, 314 wirken, daß die Welle 312 abwechselnd in entgegengesetzter Richtung schwingt. Damit der Vorschub der Welle 312 größer alsderen Rückbewegung ist, ist eine einstellbare Abhebeschiene 316 (Abb. 14 und 15) vorgesehen, die durch eine Klemmschraube 316' in jeder gewünschten Winkellage feststellbar ist. Diese Abhebeschiene überdeckt einen Teil des Umfanges des Schaltrades 313 so, daß bei der die Welle 312 vorschiebenden Schwingung des Armes 315 die Klinke 313' über diese Schiene 316 gleitet, so daß bei der Rückbewegung des Armes 315 der anfängliche Teil dieser Bewegung unwirksam an bezug auf die Welle 312 ist. Dadurch wird eine Rückwärtsbewegung der Welle 312 bewirkt, die geringer als ihre Vorwärtsbewegung ist. Der Arm 315 wird mittels eines Lenkers 317 hin und her bewegt, der an einen hin und her gehenden Schlitten 318 (Abb. 1) angeschlossen ist. Dieser ist an einem Ende mit einer Rolle 319 versehen, die von einem Daumen 320 des großen Antriebsrades auf der Welle 225 vorgeschoben wird. Der Schlitten wird gewöhnlich durch eine Feder 322 gegen den Daumen 320 gedrückt; mittels der Schraube 323 (Abb. 1 und 16) kann die Spannung der Fader geregelt werden.

Damit der Vorschub selbsttätig aufhört, wenn ein Rad fertiggestellt ist, ist .die folgende Anordnung getroffen, welche den Schlitten 318 selbsttätig in seiner zurückgezogenen Lage sperrt. Diese Vorrichtung bildet jedoch keinen Teil der Erfindung.

In dem Hauptgestell ist ein Schaltrad 330 drehbar gelagert, das von einer Winkelhebel-

klinke 331 gedreht wird. Die Anordnung ist so getroffen, daß das Schaltrad eine vollständige Umdrehung ausführt, während der das Schneidwerkzeug tragende Kopf um den Winkel vorfoewegt wird, der einem der Daumen 240 entspricht. Der Hebel 331 wird von einem Ansatz 332 des Schlittens 318 bewegt. Das Schaltrad 330 trägt eine Daumenscheibe 333, mit der ein Hebel 334 zusammen-

wirkt. Dieser ist mit einem Sperrstift 335 verbunden, der gewöhnlich durch den Hauptteil der Daumenscheibe 333 in zurückgezogener Lage gehalten wird, der aber bei einer bestimmten Stellung der Daumenscheibe vor einen einstellbaren Ansatz 336 (Abb. 16) des Schlittens 318 tritt. Ein zu weites Drehen des Schaltrades 330 kann durch einen Reib-• block 337 gewöhnlicher Form, eine Rückbewegung des Rades durch eine Sperrklinke 338 verhindert werden.

Zur Sicherung gegen ein weiteres Vorbewegen des die Daumen tragenden Ringes ist die Welle 312 an einem Zwischenpunkt mit einem Kreuzgelenk 340 versehen und ihr unteres Ende in einem schwingbaren Arm 341 drehbar, das einen Handhebel 342 hat (Abb. 17, 19). Bei dieser Anordnung kann das untere Ende der Welle 312 seitlich verschoben und dadurch der Trieb 311 mit dem Zahnkranz 310 außer Eingriff gebracht werden. Um den Trieb 311 im Eingriff mit dem Zahnkranze 310 oder außer Eingriff mit diesem zu erhalten, ist das eine Ende des Armes 341 zu einer Schneide 343 ausgebildet (Abb. 17), die mit einem Sperrkolben 344 zusammenwirkt.

Damit die Daumen 240 selbsttätig in ihre Anfangsstellung zurückgebracht werden, wenn ein Rad fertig ist, ist die folgende Einrichtung vorgesehen: An den Arm 341 ist das eine Ende eines Lenkers 350 angeschlossen, dessen anderes Ende mit einem Schwingarm 351 (Abb. 17 bis 19) verbunden ist. Dieser trägt eine Klinke 352, die einen durch eine Feder 355 gegen einen Stift 354 gehaltenen Arm 353 hat. Die Klinke 352 dient zum Eingriff in einen Stift 356 einer Klinke 357, die unter den Ring 358 der Kuppel welle 312 schwingen kann. Der Ring 358 beeinflußt ein Kuppelglied 359, das auf eine durch Räder 361 stetig angetriebene Welle 360 aufgekeilt ist.

Das Kuppelglied 359 wirkt mit einem Kuppelglied 362 zusammen, das mit einem Trieb 363 verbunden ist oder ein Stück mit ihm bildet. Der Trieb 363 kämmt mit dem Rade 310. Wenn das Rad 311 im Eingriff mit dem Rad 310 ist, hält die Klinke 357 den Ring 358 so, daß das Kuppelglied 359 außer Eingriff mit dem Kuppelglied 362 ist; die Klinke 352 steht dann im Eingriff mit dem Stift 356 der Klinke 357, wie Abb. 19 punktiert andeutet. Wird der Arm 341 so ausgeschwungen, daß der Trieb 311 von der Verzahnung 310 getrennt wird, dann zieht zuerst die Klinke 352 die Klinke 357 unter dem Ring 358 vor, so daß das Kuppelglied 359 in Verbindung mit dem Kuppelglied 362 treten und so die Bewegung des Rades 310 umkehren kann. Wenn der Ring 358 sich abwärts bewegt, sperrt er die Klinke 357 gegen Rückbewegung, und schwingt der Arm 351 nach rechts (Abb. 18), dann dient der Stift 354 dazu, die Klinke 352 von dem Stift 356 zurückzuziehen, so daß die Klinke 357 gegen den Ring 358 zurückschwingen kann, der ein weiteres Rückbewegen verhindert. Bei der Rücbbewegung des Rades 310 wird zur rechten Zeit ein Daumen 365 (Abb. 17) unter einen Ansatz 366 des Ringes 358 gebracht. Dadurch wird der Ring 358 so angehoben, daß das Kuppelglied 359 zurückgezogen und die Klinke 357 unter den Ring schwingen kann. Danach kann der Arm 341 zur rechten Zeit so gedreht werden, daß der Trieb 311 in Eingriff mit dem Rade 310 kommt.

Hiernach können statt der in den Zeichnungen dargestellten Schneidwerkzeuge umlaufende Schneidwerkzeuge mit geeigneten Antriebsmitteln verwendet werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Zahnradschneidmaschine, bei welcher die Schneidstähle eines Schneidkopfes gleichmäßig um die das Werkstück aufnehmende Spindel verteilt und in Richtung gegen das Werkstück verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen die Zahnlücken am Umfang des Werkstückes (228) selbsttätig schneidenden Schneidstähle durch eine in sich geschlossene Reihe von Nocken (240) eines drehbar angeordneten Ringes (242) bewegbar sind, dessen Drehachse mit der Achse des Werkstückes zusammenfällt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (242) durch Vermittlung einer Schaltvorrichtung (314', 314, 313', 313) bei Beginn des Arbeitshubes vorwärts und bei Beginn des Rück- hubes etwas rückwärts gedreht wird, so daß die Schneidstähle während des Rückhubes des Stößels (222) etwas von dem Werkstück abgezogen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.