DE500029C - Nach dem Abwaelzverfahren arbeitende Maschine zur Erzeugung von Zahnraedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine nach dem Abwälzverfahren arbeitende Maschine zur Herstellung von Zahnrädern, insbesondere von Kegelrädern mit geraden Zähnen.

Es sind bereits Verfahren bekannt, nach welchen die Zahnflanken mit einem hin und her gehenden Werkzeuge durch eine relative Abwälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück erzeugt werden. Bei diesen Verfahren erfolgt die Abwälzbewegung durch Wälzen des Werkstückteilkegels auf einer ebenen Fläche. Hierzu ist es erforderlich, die Werkzeuge auf die Fußkegeier zeugende des Werkstückes einzustellen. Das Werkstück muß so eingestellt werden, daß die Teilkegelerzeugende in der Mittelebene der Maschine liegt. Derartige Verfahren haben den Nachteil, daß sie, da die Einstellung nur von Hand möglich und daher sehr zeitraubend ist, verhältnismäßig unwirtschaftlich sind.

Diese Nachteile werden nun durch die Maschine gemäß Erfindung vermieden. Der Erfindung gemäß wird die Abwälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück mittels zweier Kegelradsegmente erzeugt, von denen der Teilkegelwinkel des dem Werkstück entsprechenden Segmentes kleiner als der Teilkegelwinkel des Werkstücks und der Teilkegelwinkel des dem Werkzeug entsprechenden Segmentes kleiner als 90 ° ist. Dabei wird das Werkzeug unabhängig von dem Teilkegelwinkel 'des Werkstückes längs bzw. parallel der Fußkegelerzeugen den desselben bewegt und das Werkstück derart eingestellt, daß seine Fußkegelerzeugende mit der Mittellinie der Maschine zusammenfällt. Durch eine solche Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß das Werkstück einzustellen ist, und zwar so, daß die Fußkegelerzeugende des Werkstückes im Gegensatz zu den bekannten Verfahren mit der Mittellinie der Maschine zusammenfällt, während eine Einstellung des Werkzeuges nicht erforderlich ist. Die Herstellung eines Rades mit der Maschine gemäß Erfindung wird daher infolge der erheblich kürzeren Einstellzeit bedeutend verkürzt.

Der Erfindung gemäß ist ferner das dem Werkzeug entsprechende Segment feststehend angeordnet, während das mit dem Werkstück verbundene Segment auf dem feststehenden z. B. mittels einer Kurvenscheibe abgerollt wird. Diese Anordnung ergibt den Vorteil, daß das Kegelradsegment, welches dem Planrade der bisher bekannten Verfahren entspricht, feststehend angeordnet werden kann.

Die Zeichnungen stellen eine beispielsweise Ausführungsform einer gemäß Erfindung konstruierten Maschine dar, und zwar einer

Maschine, die mit hin und her gehenden Stählen arbeitet.

Abb. ι und 2 veranschaulichen schematisch die Anordnung der Abrollsegmente des Werkzeuges und des Werkstückes in bezug aufeinander bei den bisher bekannten Verfahren und bei der Maschine gemäß Erfindung.

Aihb. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Maschine gemäß Erfindung.

Abb. 4 stellt die Maschine schaubildlich dar.

Abb. 5 zeigt eine Seitenansicht der Maschine,

Abb. 6 einen waagerechten Schnitt durch die Maschine in Höhe der Werkstückmittellinie,

Abb. 7 einen senkrechten Schnitt in Richtung der Geraden V-V der Abb. 6. Abb. 8 zeigt teils Seitenansicht, teils Schnitt durch die Kurvenscheibenwelle und die mit dieser zusammenwirkenden Triabteile. Abb. 9 stellt einen senkrechten Längsschnitt 'durch den Werkzeugantrieb dar. Abb. 10 ist ein Längsschnitt durch den Werkstückträger.

Abb. 11 zeigt eine Seitenansicht eines Werkzeugschlittens und einer Trägerführung. Abb. 12 stellt eine Draufsicht auf den Schlitten mit dem Werkzeug in Schneidstellung dar.

Abb. 13 ist eine Draufsicht auf den Schlitten wie bei Abb. 12 und zeigt das Werkzeug in der Lage, welche es 'bei der Rückbewegung des Schlittens hat.

Abb. 14 ist eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung für den Werkzeugsupport.

Abb. 15 stellt einen Teil der Antriebsvorrichtung für die Werkzeuge dar. 40. Abb. 16 ist ein Schnitt in der Geraden XIX-XIX der Abb. 14.

Abb. 17 ist ein Schnitt in der Geraden XX-XX der Abb. 16.

Abb. 18 zeigt die die Abwälzbewegung erzeugende Kurvenscheibe.

Abb. 19 stellt eine Abwicklung der den Werkzeugsupport in bzw. außer Wirklage schiebenden Kurvenscheibe dar.

Abb. 20 zeigt einen Teil der Übertragungsvorrichtung von der Kurvenscheibe zu dem Werkstücksupport.

Bisher war es üblich, das Werkstück so einzustellen, daß seine Teilkegelerzeugende mit der Mittellinie 0-D der Maschine zusammenfällt (Abb. i)_; und das Werkstück mittels eines Kegelradsegmentes abzuwälzen, das denselben Teilkegelwinkel wie das Werkstück hat. Das Kegelradsegment wälzt sich dann auf einem Planrad ab, das mit Bezug auf die Mittellinie A-O-B der Maschine einen Teilkegelwinkel von 90⁰ hat, d. h. dessen Teilfläche eine Ebene ist. Bei dieser Anordnung müssen die Werkzeuge auf der Erzeugenden des Fußkegels E-O des Werkstückes bewegt werden. Die Gerade E-O, auf welcher sich die Werkzeuge bewegen, liegen in einem bestimmten Winkel zu der Mittellinie 0-D der Maschine.

Bei der Maschine gemäß Erfindung liegt die Gerade, auf welcher sich die Werkzeuge bewegen, fest. Eine Einstellung der Werkzeuge auf die Fußkegelerzeugende des Werkstückes ist nicht erforderlich. Die Werkzeuge bewegen sich stets parallel zur Mittellinie 0-D der Maschine, während die Fußkegelerzeugende des Werkstückes mit der Mittellinie 0-D zur Deckung gebracht wird.

Während der Gesamtwinkel zwischen der Achse A-O-B des Planrades und der Achse O-H des Werkstückes 90⁰ plus dem Teilkegelwinkel des Werkstückes beträgt, ist dieser Winkel bei der Anordnung gemäß Erfindung (Abb. 2) 90° plus dem Fußkegelwinkel des Werkstückes, weil das Werkstück nicht mit seiner Teilkegelerzeugenden, sondern mit seiner Fußkegelerzeugenden auf die Mittellinie der Maschine eingestellt wird.

Um nun bei dieser Einstellung (Abb. 2) die geeignete Wälzbewegung zu erzielen, werden nicht ein Planrad- und ein Kegelradsegment, go sondern zwei Kegelradsegmente verwendet, welche für den gegebenen Winkel A-O-H dasselbe Verhältnis ergeben wie Planrad- und Kegelradsegment nach Abb. 1. Das eine Segment besitzt einen Teilkegelwinkel, der etwas kleiner als der Teilkegelwinkel des zu schneidenden Werkstückes, während der Teilkegelwinkel des anderen Segmentes etwas kleiner als 90 ° ist.

Die resultierende Wälzbewegung des Werk-Stückes in bezug ,auf das Werkstück ist so, als wenn das mit dem Werkstück verbundene Wälzsegment denselben Teilkegelwinkel wie das Werkstück hätte und auf einem Planrad abgewälzt würde. Es ergibt sich daher sowohl bei der Anordnung gemäß Abb. 1 als auch bei der gemäß Abb. 2 dasselbe Zahnprofil.

Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine ist nun im wesentlichen folgender- no maßen konstruiert:

Auf einem Grundrahmen 1 (Abb. 1 und 2) ist ein aufrecht stehender Teil 2, in welchem der Support des Werkstückhalters schwingt, und ein Bett 3 angeordnet, auf welchem der Support der Werkzeugantriebsvorrichtung in bzw. außer Wirklage schiebbar angeordnet ist. Parallel zu der Schwingungsachse des Werkstückes besitzt dasBett3 Gleitschienen5, so daß der Werkzeugsupport auf dem Bett bzw. auf seinen Schienen auf das Werkzeug zu geschoben bzw. von diesem zurückge-

zogen werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform dienen als Werkzeuge zwei hin und her gehende Stähle y. Diese Stähle sind auf Schlitten 16 befestigt, die auf dem Werkzeugsupport hin und her bewegt werden. Diese Bewegung wird von einer Riemenscheibe 7 (Abb. 9) erzeugt. Die Riemenscheibe 7 ist auf einer drehbaren Spindel 9 angeordnet und kann mit dieser durch eine Reibungskupplung gekuppelt werden. Die Drehung der Spindel 9 wird mittels einer Kurbelscheibe 10 (Abb. 14, 17), einer Stange 11 und einer Scheibe 12 in eine hin und her gehende Bewegung verwandelt. Die Scheibe 12 ist mit einer diametralen Nut 13 versehen, in welcher Steine 14 verschiebbar angeordnet sind. An jeden Stein 14 ist mittels eines Zapfens 15 einer der Werkzeugschlitten 16 (Abb. 9) angeschlossen, so daß, wenn die Scheibe 12 hin und her schwingt, die Steine 14 und mit diesen die Werkzeugschlitten 16 hin und her bewegt werden. Die Scheibe 12 kann mit einer Welle 31 aus einem Stück hergestellt werden, welche in einem Halslager 32 (Aibb. 9) gelagert ist.

Die Vorschub- und Rückbewegung des Werkzeugsupports 6 erfolgt mittels eines Armes 17 (Abb. 20), an dessen Ende ein in die Nut einer Kurvenscheibe 19 eingreifender Zapfen angeordnet ist. Die Kurvenscheibe 19 ist auf einer Welle 20 befestigt (Abb. 8) und mit einem Schneckenrad 21 verbunden, das über eine Schnecke 22, ein Stirnrad 23, eine Welle 24, Kegelräder 25, 26 und eine Welle 27, Riemenscheibe 29 und Riemen 28 von einer Riemenscheibe 30 angetrieben wird. Diese bildet einen Teil der erwähnten Kupplungsvorrichtung.

Die den Zapfen 18 des Armes 17 steuernde Nut der Kurvenscheibe 19 ist derart geformt, daß der Werkzeugsupport 6 und mit ihm das Werkzeug in ganz bestimmten Zeitabständen und in einer ganz bestimmten Beziehung zu der Wälzbewegung hin und her geschoben wird.

Der auf dem Grundrahmen 1 der Maschine angeordnete, aufrecht stehende Teil 2 ist mit kreisförmigen Führungen versehen, in welchen ein kreisbogenförmiger Teil 36 geführt ist. Dieser Teil 36 ist mit einem Rahmen 35 verbunden, auf welchem der Werkstückträger angeordnet ist. An dem Teil 36 (Abb. 7) ist ein Arm 37 angeordnet, der durch ein Verbindungsglied 38 mit dem freien Ende eines Hebels 39 verbunden ist. Der Hebel 39 ist an dem anderen Ende an einem Bolzen 40 angelenkt und mittels eines etwa in der Mitte des Hebels angeordneten Zapfens 41 in einer besonders geformten Nut einer Kurvenscheibe 42 geführt, während das mit dem Verbindungsglied 38 verbundene Ende des Hebels 39 einen Schlitz besitzt. Bei der Drehung der Kurvenscheibe 42 wird der Hebel 39 um den Bolzen 40 geschwenkt und dabei die Schwenkbewegung vermittels des Ver- 6g bindungsgliedes 38 auf den Arm 37 und den Teil 36 übertragen.

Die Kurvenscheibe 42 ist auf derselben Welle 20 wie die Kurvenscheibe 19 zur Erzeugung der Hinundherbewegung des Werkzeugsupports ,befestigt (Abb. 8).

Auf dem Rahmen 35 ist in einem Lager 45 (Abb. 10) die das Werkstücke tragende Welle drehbar angeordnet. Diese Welle ist in einer Büchse 46 gelagert und an einer Büchse 69" das dem Werkstück χ entsprechende Zahnradsegment 47 befestigt. Dieses Zahnradsegment steht in Eingriff mit einem zweiten kegelförmigen Zahnradsegment 48 und wälzt sich auf demselben ab (Abb. 3, 4, 6). Das Zahnradsegment 48 ist auf einem Ständer 49 des Maschinenbettes 3 befestigt (Abb. 4).

Mit der eben beschriebenen Vorrichtung wird das Werkstücksegment 47 auf dem Werkzeugsegment 48 abgewälzt und mittels dieser Segmente um seine eigene Achse gedreht. Diese Wälzbewegung entspricht dem Abwälzen des Werkstückes auf einem Planrade, dessen Zähne bzw. Zahnlücken durch die Stähle y dargestellt wenden. go

Das Zusammenarbeiten der Abwälzbewegung und der Hinundherbewegung des Werkstücksupports geht nun folgendermaßen vor sich:

Da die beiden Kurvenscheiben 19 und 42 auf 'derselben Welle 20 aufgekeilt sind, werden sie mit derselben Winkelgeschwindigkeit gedreht. Wenn der Zapfen 41 seine tiefste Stellung erreicht hat, beginnt sich der Support der Werkzeugantriebsvorrichtung nach dem Werkstück hin zu bewegen, wenn dieses seine höchste Lage erreicht bzw. überschritten hat.

In den Abb. 18 und 19 sind die sich entsprechenden Bewegungsabschnitte der Kurvenscheibe 42 und der Kurvenscheibe 19 dargestellt.

Wird der Support der Werkzeugantriebsvorrichtung nach dem Werkstück hin bewagt, dann werden Werkzeug und Werkstück mit- no einander in Eingriff gebracht. Diese Bewegung entspricht einer Drehung beider Kurvenscheiben um 60 °. Die Scheibe 42 leitet hierbei die Abwälzbewegung des Werkstückes ein. Im nächsten Bewegungsabschnitt wälzt ng sich das Werkstück weiter abwärts. Dieses Abwärtswälzen erfordert eine Drehung der Kurvenscheibe 42 um 120⁰. Dabei dreht sich gleichfalls die Kurvenscheibe 19 um i2O° und hält die Werkzeuge in Arbeits- iao stellung, sodaß beim Abwälzen die Werkzeuge in Eingriff mit dem Werkstück die Zahnflan-

ken erzeugen. Dann werden die Werkzeuge durch die Kurvenscheibe 19 in den Zahnfuß eingeführt, und zwar durch eine Drehung der Scheibe 19 um 3⁰. Die Drehung der Kurvenscheibe 42 um 3⁰ leitet das Hinauf wälzen des Werkstückes ein. Zu diesem Hinaufwälzen ist ebenfalls eine Drehung von 120⁰ der Scheibe 42 erforderlich, wobei die entsprechende Drehung der Scheibe 19 die Werkzeuge in der zuletzt erreichten Arbeitsstellung hält. Durch eine darauffolgende Drehung der Scheibe 19 um 12⁰ wenden die Werkzeuge zurückgezogen und während der nächsten 45 ° in der zurückgezogenen Lage ¹S gehalten. In dem eben erwähnten 12⁰ betragenden Bewegungsabschnitt tritt bei Fertigstellung eines Werkstückes eine selbsttätige Auslösevorrichtung in Wirkung, welche die Maschine ausschaltet. Bei der Drehung um 45° führt die Kurvenscheibe 42 die Teilbewegung des Zahnrades aus, d. h. das Werkstück wird um einen Zahn weitergeschaltet. Dann folgt die Bearbeitung des nächsten Zahnes in der eben beschriebenen Weise. *5 Wenn das Werkstück abwärts zu wälzen beginnt, setzen die Werkzeuge ein und schneiden dann so lange, bis das Werkstück im Verlaufe der Wälzbewegung die tiefste Stelle erreicht hat. An dieser Stelle verschiebt sich der Werkzeugsupport nur sehr wenig weiter, um beim Hinaufwälzen des Werkstückes einen feinen Endschnitt zu erzeugen.

Der erste Teil des Abschnittes 55 der Kurvennut der Scheibe 19 (Abb. 19) hält den Werkzeugträger von dem Werkstück zurückgezogen. Der Teil 56 schiebt den Support gegen das Werkstück, während der Teil 57 die Werkzeuge noch weiter auf das Werkstück zuschiebt, um den Endschnitt des Zahnes beim Hinaufwälzen des Werkstückes zu bewirken. Die Aussparung 58 der Kurvennut dient dazu, den Werkzeugträger von Hand zurückzuziehen, um ein neues Werkstück auf die Maschine aufbringen zu können. Das Zurückziehen von Hand erfolgt mittels einer besonderen Vorrichtung (Abb. 20), die aus einer an dem Arm· 17 ausgebildeten oder angeordneten Zahnstange 59 besteht, welche in" ein Zahnrad 60 eingreift. Das Zahnrad 60 kann mittels eines Handrades 61 (Abb. 3) von Hand gedreht werden. Durch die Drehung dieses Handrades wird die Zahnstange 59 und entsprechend die Werkzeugvorrichtung zurückbewegt.

Die Weiterschaltung des Werkstückes nach Fertigstellung eines Zahnes erfolgt ebenfalls selbsttätig mittels eines Einstellrades 65 (Abb. 4 und 10), welches an der Büchse 46 befestigt ist.

Die Stähle^ sind nicht direkt an dem Werkzeugschlitten 16, sondern an Haltern befestigt, welche an den Schlitten 16 mittels eines Zapfens 120 angelenkt sind, so daß die Stähle y durch Schwenken von dem Schlitten entfernt bzw. diesem genähert werden können. Abb. 12 zeigt die herausgeschwenkte Lage der Stähle y, welche dem Arbeitshub entspricht, während, wie aus Abb. 13 ersichtlich, bei der Rückbewegung der Stähle 3> dieselben an den Schlitten herangeschwenkt sind. Um die Halter 121 selbsttätig entsprechend der Vor- oder Rückwärtsbewegung der Stähle in bzw. außer Wirklage zu schwenken, ist ein Lenker 123 vorgesehen, welcher mit der Leitstange 122 und dem Werkzeughalter durch Universalgelenke verbunden ist. Während der Rückbewegung wird die in Gleitbacken verschiebbare Leitstange in bezug auf den Schlitten verschoben. Dadurch wird der Lenker 123 in die Lage gemaß Abb, 16 bewegt und so der Werkzeughalter zurückgezogen.

Die Befestigung der Stähley an dem Werkzeughalter 121 erfolgt in üblicher Weise.

An Stelle von Stählen können natürlich auch Fräser zur Herstellung gerader und bogenförmiger Zähne sowie Schleifscheiben verwendet werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Nach dem Abwälzverfahren arbeitende Maschine zur Erzeugung von Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzbewegung zwischen Werkzeug (y) und Werkstück (x) mittels zweier Kegelradsegmente (47, 48) erfolgt, von denen der Teilkegelwinkel des dem Werkstück (x) entsprechenden Segmentes (47) kleiner als der Teilkegelwinkel des Werkstückes und der Teilkegelwinkel des dem Werkzeug (y) entsprechenden Segmentes kleiner als 90⁰ ist, während das Werkzeug (y) sich, unabhängig von dem Teilkegelwinkel des Werkstückes (x) längs bzw. parallel der Fußkegelerzeugenden desselben bewegt und das Werkstück (x) derart eingestellt ist-, daß seine Fußkegelerzeugende mit der Mittellinie (O-D) der Maschine zusammenfällt.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Werkzeug (y) entsprechende .Segment (48) feststehend angeordnet ist und das mit dem Werkstück (x) verbundene Segment (47) auf dem feststehenden Segment z. B. mittels einer Kurvenscheibe (42) abrollt.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, -daß der das Werkstück (x) haltende Werkstückträger mit einem kreisförmig gebogenen Teil (36) ausgerüstet ist, welcher bei der von der Kurvenscheibe (42) erzeugten

   Schwingbewegung des Werkstückträgers in einer Führung eines Ständers (2) des Grundrahmens (1) hin und her gleitet.
4. 4. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugsupport (6) parallel zu der Schwingachse des Werkstückträgers auf dem Bett (3) mittels einer Kurvenscheibe (19) selbsttätig verschiebbar ist.
5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (19), welche von einer zum Hauptantriebsglied (7) konzentrisch gelagerten Scheibe (30) angetrieben wird, mit einer Aussparung (58) versehen ist, welche das Zurückziehen des Werkzeugschlittens (6) von Hand zwecks Einsetzen eines neuen Werkstückes gestattet.
6. 6. Maschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ab- ao wälzbewegung zwischen Werkzeug (y) und Werkstück (x) erzeugende Kurvenscheibe (42) und die die Verschiebung des Werkzeugsupports (6) steuernde Kurvenscheibe (19) auf derselben Welle (20) angeordnet sind.

   Hierzu 4 Blatt Zeichnungen