DE412293C - Verfahren und Maschine zum Schneiden der Zaehne von Profilfraesern oder aehnlichen Werkstuecken - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 22, APRIL 1925

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVl 412293 -KLASSE 49 a GRUPPE 9

(P 39266 !fa a¹)

Pratt & Whitney Company in New York, V. St. A.

Verfahren und Maschine zum Schneiden der Zähne von Profilfräsern oder ähnlichen Werkstücken.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Februar 1920 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und nach einer Schablone erhält, die in die Maeine Maschine zur Herstellung von Profil- schine eingesetzt wird.

fräsern. Die die Erfindung verkörpernde Ma- j Weiter ist in der neuen, mit der Schablone

schine arbeitet der Hauptsache nach in der j arbeitenden Maschine eine Vorrichtung zum

Weise, daß das Werkstück sein Profil genau . Zurückziehen des Werkzeugs vom Werkstück

und des Führungsstiftes von der Schablone hei jeder Schaltung in der Vorschubrichtung vorgesehen und in Verbindung mit dieser Vorrichtung eine zweite Vorrichtung, durch die das Werkzeug und der Führungsstift langsam und mit einem Mindestmaß von Kraft in die Arbeitsstellung zurückgebracht werden, so daß die Gefahr einer Deformierung des Führungsstiftes oder der Schablone ίο vermieden ist.

In der Zeichnung ist die neue Maschine nur in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Es sind:

Abb. ι ein Grundriß der gesamten Maschine mit einigen im Schnitt dargestellten > Teilen, wobei die Deckel des Spindelkastens u. dgl. der Übersichtlichkeit wegen fortge- : lassen sind,

Abb. 2 ein senkrechter Längsschnitt, Abb. 3 ein senkrechter Querschnitt nach Linie γ-y der Abb. 1 und 2,

iVbb. 4 ein solcher nach Linie 8-8 der | Abb. ι und 2,

Abb. 5 ein Grundriß einiger Teile der das I Werkzeug tragenden Schlitten,

Abb. 6 ein teilweiser senkrechter Längs- '. schnitt nach Linie 10-10 der Abb. 1 und 3. ' In der Zeichnung stellt 1 das Hauptbett i dar, auf dem die anderen Teile der Maschine angeordnet sind. Das Werkstück wird von einer Spindel im Spindelkasten 2 getragen, dem der Reitstock 3 gegenübersteht. Das Werkzeug ruht im Träger 4. Der Werkzeugträger 4 wird an dem Werkstück in dessen Längsrichtung vorbeigeführt.

Der Spindelkasten trägt die Spindel 5 in Lagern 6 und 7 (Abb. 1, 2). An der Spindel ist ein Futter 8 vorgesehen, in das das Werkstück unmittelbar oder ein Dorn, auf den das Werkstück aufgesetzt ist, eingespannt wird, j In Abb. ι ist das Werkstück A auf einen Dorn B aufgesetzt und dieser in das Futter 8 eingespannt. Der Antrieb der Spindel 5 wird mittels eines Schneckenrades 9 und einer Schnecke 10 auf der Quer welle 11 bewirkt.

Der Reitstock 3 ist in üblicher Weise aufgebaut.

Zum Werkzeugträger 4 gehört ein auf Führungen 22, 23 am Bett in der Längsrichtung verschiebbarer Schlitten 21. Das Werkzeug trägt ein in der Querrichtung einstellbarer Querschlitten 24. Als Werkzeug dient ein gewöhnlicher Drehstahl. Man kann aber für den hier in Betracht kommenden Zweck auch ein drehbewegliches Werkzeug, eine Fräse o. dgl., benutzen.

Zur Erzeugung der Querbewegungen des

Werkzeuges wird die Schablone 26 mit dem Führungsstift 27 verwendet. Die Schablone besitzt genau dieselbe Form, die das Werkstück erhalten soll, und der Stift 27 hat genau dieselbe Gestalt wie der Drehstahl 25. Der Stift ist lösbar mit dem Querschlitten verbunden, so daß er bei Benutzung eines anderen Werkzeuges gegen einen passenden Stift ausgewechselt werden kann.

Die Hinterdrehvorrichtung zur Bewegung des Schlittens 37 zugleich mit dem Werkzeug 25 besteht aus einer drehbeweglichen Kurvenscheibe 46, die am Schlitten 24 angeordnet ist und mit dem Schlitten mitgeht fAbb. 4).

Wird der Schlitten 21 in der Längsrichtung des Bettes verschoben, so wird dieStange 104 (Abb. 2) mit dem Block 102 gleichzeitig um denselben Betrag mitbewegt. Infolge des Eingriffs der Gabel 103 in den Bund 100 wird auch die Welle 83 mitgenommen uni dabei durch die Verzahnung 84 das Zahnrad 86 angetrieben, so daß durch Vermittlung der beschriebenen Getriebe und Wellen die Schnecke 91 eine Drehung erfährt und damit auch die Spindel 5 mit Bezug auf das Gehäuse 82 und die Hülse 79 in Umdrehung versetzt wird. Es ist zu beachten, daß das ganze Getriebe 78 zusammen mit der Hülse 79 kreist. Daher dient die Relativbewegung der Spindel gegenüber der Hülse lediglich dazu, die Maschine auch für die Bearbeitung von Fräsern mit schrauben- oder schneckenflächigen Zähnen geeignet zu machen, die Spindelumdrehung um einen bestimmten Betrag entweder zu beschleunigen oder zu verlangsamen.

Das Werkstück A besitzt Zähne, deren vordere Schneidflächen genau radial liegen. Um Fräser mit unterschnittenen Zähnen herzustellen, ist noch eine weitere zusätzliche Bewegung erforderlich. Diese gibt man, wenn es sich um die Bearbeitung schraubenflächiger Zähne handelt, zweckmäßig dem Werkzeug, indem man seine Bewegung gegen die Werkstückachse unter Einschaltung eines Kurvenschubgetriebes verzögert.

Die Drehung der Spindel mit dem Werkstück wird zweckmäßig während der Vorschubbewegung des Werkzeugs unterbrochen. Daher sind zwei wechselweise wirkende Vorrichtungen vorgesehen, die eine zum Drehen der Spindel mit dem Werkstück um eine volle oder annähernd volle Umdrehung sowie zur Herbeiführung der Arbeitsbewegungen des Werkzeuges und die andere zur Herbeiführung der Vorschubbewegung des Werkzeugs in der Längsrichtung sowie zweckmäßig auch noch anderer Bewegungen, die weiter beschrieben werden sollen.

Zur Vorrichtung der Bewegung der Spindel mit dem Werkstück gehören die Querwelle 11 und die Schnecke 10 mit dem Schneckenrad 9. Sie kann von der durch Riemenscheibe

136 angetriebenen Hauptwelle 135 aus durch Vermittlung geeigneter Getriebe mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden.

Zweckmäßig erhält das Werkzeug seine Vorschubbewegung in der Längsrichtung, während es mit dem Werkstück nicht in Eingriff steht, d. h. wenn das Werkzeug sich gegenüber der Lücke zwischen zwei Werkstückzähnen befindet. Das Werkstück wird man daher in das Spindelfutter so einsetzen, daß in der Pause zwischen zwei Schaltbewegungen das Werkzeug gegenüber einer Lücke steht. Die Lücken sind schraubenflächig; die Spindel mit dem Werkstück wird daher bei jeder Längsbewegung des Werkzeuges noch zusätzlich etwas gedreht, und diese zusätzliche Drehung entspricht genau der Schrägung in der Lücke und gewährleistet den Stillstand des Werkstückes mit einer Lücke gegenüber dem Werkzeug.

Das Werkzeug wird bei jeder Längsbewegung zurückgezogen, wobei auch der Führungsstift von der Schablone zurückgezogen wird. Dieses Zurückziehen wird durch eine von der Welle 131 angetriebene Vorrichtung bewirkt und erfolgt in zeitlicher Übereinstimmung mit der Vorschubbewegung. Am Querschlitten 184 ist ein Anschlag 180 vorgesehen (Abb. 4), gegen den ein an den Schlitten 21 angelenkter Hebel 181 anliegt. Das untere Ende des Hebels greift mit einer Rolle an den Daumen (Daumenplatte) 182 einer Daumenscheibe 183 auf der Welle 131 an. Zu Beginn der Drehbewegung der Welle 131 schwingt die Daumenscheibe den Hebel in umgekehrter Uhrzeigerrichtung und bewegt damit den Anschlag 180 zugleich mit den Querschlitten 24, 184 vom Werkstück fort, so daß Führungsstift 27 und Schablone 26 voneinander entfernt werden. Bei der folgenden Umdrehbewegung der Welle 131 wird der Schlitten 21 in der Längsrichtung auf dem Bett verschoben. Danach gestattet der Daumen 182 die Umkehr des Hebels 181 iti die dargestellte Lage, der Querschlitten 24 kann zurückfahren und das Werkzeug 25 sowie den Führungsstift 27 in ihre Arbeitsstellungen bringen. Bei diesem Zurückführen des Führungsstiftes zur Zeit der Längsbewegung werden alle Störungen infolge Bewegungen des Stifts längs der Schablone, während beide sich berühren, vermieden. Hält man den Stift ununterbrochen mit der Schablone in Berührung, so würde sich die Längs bewegung nur mit Schwierigkeiten gehörig durchführen lassen, insonderheit an Stellen, wo die Bahn der Schablone scharfe Schrägungen besitzt.

€0 Zweckmäßig wird der Führungsstift durch eine verhältnismäßig langsame Bewegung mit einem Mindestdruck wieder an die Schablone herangeführt, so daß jede Möglichkeit einer Verbiegung oder Verdrehung des Stiftes ausgeschlossen und eine ungleiche Berührung zwischen Stift und Schablone unmöglich ist.

Zu diesem Zwecke wird die Vorrichtung zum Zurückbringen des Schlittens gänzlich unabhängig in ihrem Arbeitsgange von der Vorrichtung zum Abbringen des Schlittens gemacht. Der erwähnte Anschlag 180 wird nicht unmittelbar mit dem Querschlitten verbunden, sondern mit einem zweiten Querschlitten 184 gekuppelt, der unabhängig vom Querschlitten 24 in der Querrichtung verschiebbar ist. Federn 185 zwischen den Schlitten 184 und 21 wirken im Sinne der Rückwärtsbewegung des Schlittens 184, wobei der Anschlag 180 ständig mit dem Hebel 181 in Berührung bleibt.

Die beiden Querschlitten 24 und 184 sind für gewöhnlich durch eine Platte 186 (Abb. 2, 4, 5) in einer Aussparung des Schlittens 24 fest zusammengeschlossen. Diese Platte besitzt einen Zapfen, der in einem Schlitze des Schlittens liegt und in dessen Gewindeloch ein senkrechtes Rohr 187 eingeschraubt ist, welches in ein genau passendes Loch im Querschlitten 184 eingesetzt ist. An den Querschlitten 184 sind zwei kleine Winkelhebel 188 angelenkt, deren obere wagerechte Arme an einem Bund des Rohres 187 anliegen, während die unteren Arme an einem auf dem Rohr verschiebbaren, kegelfl chigen Ring 189 angreifen. Stehen die unteren Hebelarme in Spreizstellung, so ist das Rohr 187 dabei niedergezogen und die Platte 186 gegen den Querschlitten 24 festgeklemmt. Der Schlitten 24 ist auf diese Weise fest mit dein Querschlitten 184 zusammengeschlossen. Nähern sich die Hebelarme einander, so kann das Rohr aufwärts gehen; der Klemmverband der Platte 186 mit dem Schlitten ist gelöst. Zur Bewegung des Ringes 189 dient ein Gabelhebel 190, der mit Zapfen in Kerben des Ringes eingreift und an einer in Lagern des Schlittens 21 ruhenden Schaukelwelle 191 angeordnet ist. Mit dem Hebel 190 ist ein Hebel 192 mit einer Rolle verbunden, die mit Daumen 193, 194 einer auf der Welle 131 sitzenden Daumenscheibe 195 in Eingriff tritt. Bei der Umdrehung der Welle 131 wirkt der Daumen 193 auf den Hebel 192 ein, hebt den Hebel 190 und den Ring 189 hoch und löst damit den Zusammenschluß der beiden Querschlitten. Wird die Rolle dann vom Daumen 194 getroffen, so geht der Ring wieder nieder und die Schlitten werden wieder zusammengeschlossen.

Es ist schon gesagt worden, daß eine Hilfsvorrichtung zum Vorbringen des Querschlittens 24, nachdem er in der beschriebenen

Weise zurückgezogen worden war, vorgesehen ist. Damit diese Hilfsvorrichtung wirken kann, ohne irgendwie durch die Rückkehrbewegung des Querschlittens 184 beeinflußt zu werden, und damit weiter der Querschlitten 24 mit geringster Kraftwirkung vorgebracht werden kann, wird der Ouerschlitten 24 noch besonders gestützt, nachdem er vom Ouerschlitten 184 gelöst ist. In der Zeich ίο nung ist der Schlitten 21 vorn und hinten mit quergerichteten Zapfen 196, 197 (Abb. 3) und neben den Zapfen mit Ausschnitten versehen, in die gelenkig miteinander verbundene Arme oder Lenker 198, 199 eingesetzt sind. Diese Arme liegen mit Rollen 200, 201 gegen den Boden des Ouerschlittens 24 an und sind paarweise durch von einem Quer j och 203 vereinigte Lenkstangen 202 verbunden. In dem Quer j och sind Schlitze vorgesehen, in die Zapfen 204 (Abb. 2) des Hebels 190 eingreifen. Wird der Hebel aufwärts gedreht, um den Zusammenschluß der beiden Ouerschlitten zu lösen, so werden die Arme 198, 199 in LThrzeigerrichtung gedreht, die Rollen 200, 201 gehen hoch, und der Schlitten 24 wird vom Schlitten 184 abgehoben. Die Arme 198. 199 tragen nun den oberen Schlitten 24 unabhängig von dem unteren 184. Der Abhub des Schlittens braucht nur einen Bruchteil eines Millimeters zu betragen.

Zum Zurückführen des nach der Lösung des Zusammenschlusses auf den Rollen 200, 201 . ruhenden Ouerschlittens sind Schraubenfedern 205 vorgesehen. Diese Federn sind in Ausbohrungen 206 des Ouerschlittens 24 eingelegt und liegen hinten gegen eingeschraubte Stöpsel 207 und vorn gegen die Köpfe 208 der Querstangen 209 an. Letztere gehen durch die Stöpsel 207 hindurch und sind mit ihren hinteren Enden an Armen 210 des Schlittens 21 angeschlossen. Die Stangenknöpfe 208 sind zu Kolben ausgestaltet und die vorderen Teile der Bohrungen 206 j bilden Zylinder 211, in denen diese Kolben spielen. Auf den Querschlitten 24 ist ein An guß212aufgesetzt, der durch eine querverlaufende Zuleitung 213 die Zylinder 211 verbindet (Abb. 6) und einen Behälter 214 bildet. Die Zuleitung 213 führt in den Behälter durch 1 ein bei 215 eingesetztes einstellbares Nadel- [ ventil 216, und den Austritt aus dem Behäl- ■ ter in die Leitung 213 vermittelt ein selbsttätiges Sperrventil 217. Die Zylinder 211, : die Leitung 213 und teilweise der Behälter ! 214 sind mit öl gefüllt, das Ganze bildet eine , Ölbremse. Sobald der Schlitten 24 angehoben und vom Schlitten 184 gelöst ist, drücken die Federn 205 ihn rückwärts. Diesem Druck ; stehen aber die Kolben 208 mit der Flüssig- | keit in ihren Zylindern entgegen. Das öl ι tritt jedoch aus den Zylindern in die Leitung 1 \ 213 und den Behälter 214 über, was durch : das Ventil bei 215 nur langsam geschehen kann, so daß auch die Umkehrbewegung des Schlittens nur sehr langsam erfolgt. Wird ! vor dem Längsvorschub der Schlitten schnell I vom Werkstück fortbewegt, so öffnet sich I das Sperrventil 217 und läßt das öl aus dem Behälter in die Zuleitung 213 und die Zylinder 211 in starkem Strom zurückfließen. Die sich hieran anschließende langsame Umkehrbewegung hat zur Folge, daß der Führungs-I stift leicht und mit geringster Stoßwirkung auf die Schablone trifft und daher sich nicht j beschädigen kann, . Die verschiedenen Daumen 130, 182, 193 ! und 194 sind derart in bezug aufeinander angeordnet, daß ihre Wirkungen sich wie folgt abspielen. Zuerst werden die beiden Ouerschlitten 184 und 24 gleichzeitig rückwärts geschoben, wobei sie noch gekuppelt bleiben. . Dann werden sie entkuppelt und der Schlitten 24 dabei zugleich auf den Rollen 200, 201 angehoben. Gleichzeitig wird der Schlitten ! 21 in der Längsrichtung verstellt, so daß das Werkzeug einen Vorschub für eine neue Schnittstellung erhält, und danach geht der Querschlitten 184 in seine gewöhnliche Stellung zurück. Inzwischen wird der Quer- ; schlitten 24 unter der Wirkung der Federn 205 und der Ölbremse langsam nach rückwärts bewegt, worauf die Rollen 200, 201 sich senken und der Ouerschlitten 24 wieder mit dem Quer schlitten 184 gekuppelt wird.

Damit man den Ouerschlitten 24 von Hand : vom Ouerschlitten i84lösen kann, ist einHebel ; 218 an der Schaukelwelle 191 vorgesehen (Abb. 2). Zur Bedienung des Hebels 218 wird ein Schlüssel 218^a (Abb. 5) benutzt. ; Beim Drehen des Hebels 218 dreht sich die ^: Welle 191, der Ring 189 wird angehoben und die Kupplung der Schlitten gelöst. Um den Ouerschlitten 24 von Hand verschieben zu j können, ist am Schlitten 21 ein Zahnradseki-or 219 angeordnet (Abb. 3), der in eine Zahnstange 220 am Schlitten 24 eingreift. Am Sektor sitzt ein Handhebel 221. Indem man diesen Hebel hebt oder senkt, wird der Ouerschlitten 24 vorwärts oder rückwärts verschoben.

Der Arbeitsgang der Maschine stellt sich kurz zusammengefaßt wie folgt dar:

Nachdem die Schablone 26 für eine gewöhnliche oder eine unterschnittene Fräse und das entsprechende Werkstück, eine roh vorbearbeitete Fräse, in die Maschine eingesetzt worden sind, wird das Getriebe 78 entsprechend der Steigung oder dem Schrägungsgrade der schraubenflächigen Zähne des Werkstücks, gleichzeitig die Zahnzahl berücksichtigend, eingestellt. Mittels der Handräder 40 und 114 wird das Werkzeug in der

Quer- und Längsrichtung angestellt und auf der rechten Seite an das Werkstück angelegt. Nun wird die Maschine angelassen. Während der Drehbewegung des Werkstücks werden die Hinterdrehbewegungen des Werkzeugs herbeigeführt und so die gewünschte Hinterdrehung auf den Zähnen des Werkstücks ausgearbeitet. Im geeigneten Augenblick werden die Drehbewegung der Spindel und die

ίο Hinter drehbewegungen des Werkzeugs unterbrochen. Der Schlitten 2r wird dann in der Längsrichtung nach links geschoben, wobei sich das Werkstück ein wenig in Übereinstimmung mit dem schraubenflächigen Zahn dreht. Kurz vor der Längsverschiebung geht der Werkzeugschlitten zurück, und damit werden das Werkzeug vom Werkstück und der Führungsstift von der Schablone zurückgezogen. Nach der Längsverschiebung bewegt sich der Werkzeugschlitten langsam in entgegengesetzter Richtung, wobei der Führungsstift langsam an die Schablone wieder heranrückt, um ihn bei einer neuen Stellung zu fassen. Das Werkzeug nimmt gegenüber dem Werkstück eine entsprechende Stellung ein. Nach dieser Bewegung des Werkzeugs und des Führungsstiftes erfährt das Werkstück eine neue Umdrehung, und diese ßewegungsvorgänge wiederholen sich wechseiweise nacheinander, bis das Werkstück vollständig bearbeitet ist. Bei einer Fräse mit unterschnittenen Zähnen werden die Hinterdrehbewegungen des Werkzeugs entsprechend den Änderungen im Durchmesse/ geändert, um der Onterschneidung zu folgen. Es kommt oft vor, daß eine Schablone, wie 26, nicht zu haben ist und daß statt dessen eine Schablone von mit konkav verlaufender Kurve benutzt werden muß. In diesem Falle kann die Maschine abgeändert werden, und zwar an den Schlitten und den damit verbundenen Teilen.

Claims (4)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Verfahren zum Schneiden der Zähne von Profilfräsern oder ähnlichen Werkstücken, bei dem sich das Rohwerkstück gegenüber einem schmalen Schneidstahl um seine Achse dreht und der Stahl absatzweise längs der Achse des Werkstücks geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl (25) vom Werkstück (A) vor jeder Vorschubschaltung in der Längsrichtung zurückgezogen und nach jeder Schaltbewegung wieder in die bei der Rückbewegung nach einem vorbestimmten Profil festgelegte Arbeitslage zum Werkstück gebracht wird, wobei die Bewegungen vorzugsweise vor sich gehen, wenn sich das Werkzeug (25) einer Nut des Werkstücks (A) gegenüber befindet und die Drehung des Werkstücks (A) zweckmäßig in diesem Zeitpunkt aussetzt.
2. 2. Maschine zum Schneiden \'on Profilfräsern u. dgl. zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schablonendrehbank an sich bekannter Art mit einer Vorrichtung (181, 182) zum selbsttätigen Zurückziehen des Stahls (25) vom Werkstück (A) vor jeder längsgerichteten Vorschubschaltung versehen ist, wobei die Rückbewegung dann erfolgt, wenn sich eine der Nuten zwischen den Fräserzähnen des während der Rückführung und Vorschaltung des Werkzeugs (25) stillstehenden Werkstücks (A) dem Stahl gegenüber befindet.
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschlitten (24) und ein zweiter Schlitten (184) auf dem längsbeweglichen Schlitten (21) querbeweglich sind, und zwar unabhängig voneinander, um den Führungsstift (27) in Verbindung mit der Ölbremse (208, 211, 212) leicht auf die Schablone (26) treffen zu lassen, daß aber beide Schlitten zwecks Zurückführung des Stahles vom Werkstück und Wiederheranführung durch eine selbsttätige Vorrichtung (190, 192, 193) miteinander ver- und entriegelt werden können.
4. 4. Maschine nach Anspruch 2, 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (203, 198, 201), die nach jedem Rückzug den ersten Schlitten (24) außer Eingriff mit dem darunterliegenden zweiten Schlitten (184) bringt, damit der erste Schlitten (24) zur Vermeidung eines Aufpralles des Stiftes (27) auf die Schablone (26) für sich allein in die wirksame Lage zurückgehen kann.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.