DE529584C - Verfahren und Maschine zum Hobeln von Kegelraedern und Stirnraedern mit bogenfoermig verlaufenden Zaehnen mittels schwingender Staehle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hobeln von Kegelrädern und Stirnrädern mit bogenförmig verlaufenden Zähnen mittels schwingender Stähle. Bei den bekannten Abwälzver-fahren zur Herstellung von Zahnrädern mit bogenförmig verlaufenden Zähnen wurde entweder ein auf einem Kreisbogen hin und her bewegter Hobelstahl oder ein umlaufender Messerkopf verwendet. Die

ίο Verwendung eines umlaufenden Messerkopfes hat den Nachteil, daß sich Zahnflanken ergeben, deren Krümmungsradius nicht gleich groß ist, weil der äußere Durchmesser des Messerkopfes größer als der innere Durchmesser ist. Aus diesem Grunde wurden die Zahnflanken nach verschiedenen Radien gekrümmt. Damit nun die Räder eines Paares gut zusammenpassen, muß für jedes Rad eines Paares ein besonderes Werkzeug verwendet werden. Es wurde auch schon vorgeschlagen, die linken Flanken mit einem Werkzeug und die rechten mit einem anderen herzustellen. Diese Mängel werden nun durch das Verfahren gemäß Erfindung vermieden, und zwar dadurch, daß zwei oder mehr pendelartig und quer über den Zahnkranz an verschiedenen Zahnflanken hin und her bewegte Schneidstähle um versetzt zueinander angeordnete, zum gedachten Planrad (Zahnstange) im wesentlichen senkrecht stehende Achsen schwingen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß zwei oder mehr Zahnflanken nach ein und demselben Radius in einem Arbeitsgang hergestellt werden können und daß die entstehenden Zahnlücken und Zahnquerschnitte in der Teilebene der Zahnstange bzw. des Planrades kongruente Flächen darstellen. Die Zähne liegen also · auf ihrer ganzen Länge beim Eingriff auf, so daß sich günstigere Festigkeitsverhältnisse ergeben als bei der Herstellung bogenförmiger Verzahnungen mit Messerköpfen. Außer ■> dem ist ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil dadurch gegeben, daß im Gegensatz zu den bisher für Bogenzahnungen benutzten teuren und schwierig instand zu haltenden Messerköpfen beim Verfahren gemäß Erfindung einfache gekrümmte Hobelstähle verwendet werden, die in einfacher Weise an ihrer Schneidbrust nachgeschliffen werden können.

Die Zeichnungen stellen beispielsweise Ausführungsformen von zur Ausübung des Verfahrens gemäß Erfindung dienenden Maschinen dar.

Abb. ι und 2 veranschaulichen schematisch die Arbeitsweise gemäß Erfindung.

Abb. 3 und 4 zeigen Seitenansicht und Draufsicht der nach dieser Arbeitsweise arbeitenden Maschinen.

Abb. 5 bis 9 stellen die die Stähle tragende Wälzschwinge dar.

Abb. 10 zeigt einen Querschnitt durch den Werkzeugkopf.

Abb. 11 und 12 zeigen Ansicht und Schnitt

durch den Werkzeugkopf und veranschaulichen den Antrieb der beiden auf den Werkzeugkopf angeordneten Stähle.

Abb. 13 und 14 zeigen eine andere Ausführungsform des Werkzeugkopfes bzw. eine andere Anordnung der Stähle an dem Werkzeugkopf.

Abb. 15 bis 17 veranschaulichen schematisch verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Zahnrädern nach dem Verfahren gemäß Erfindung.

Wie bei den Abwälzverfahren allgemein üblich, wird auch beim Verfahren gemäß Erfindung der Herstellung von Kegelrädern das sogenannte Planrad als Erzeugungsrad zugrunde gelegt. Die Zahnflanken des Planrades werden durch Stähle 3, 4 (Abb. 1) dargestellt, die um die auf einem Kreis 10 liegenden Mittelpunkte 5 und 6 um die Winkel α bzw. β hin und her schwingen. Die Radien 7 und 8 der Kreisbogen, auf welchen die Stähle 3 und 4 hin und her bewegt werden, sind, auf die Teilebene GG des Planrades (Abb. 2) bezogen, gleich groß, so daß sämtliche Zahnflanken. in der Teilebene nach, gleichem Radius gekrümmt sind und daher die zusammenarbeitenden Zahnräder auf ihrer ganzen Zahnlänge kämmen. Infolge der Gleichheit der Krümmungsradien sämtlicher Zahnflanken haben sowohl die Zahnlücken als auch die Zahnquerschnitte in der Teilebene GG die gleiche Kreissichelform, deren Spitze 9 entweder mit dem Mittelpunkt des Planrades zusammenfällt oder je nach der gewünsch ten Zahnschräge und der Größe des Schwenkradius um ein beliebig großes'Stück von diesem entfernt ist. Die auf dem Kreis 10 liegenden Schwingungsmittelpunkte 5, 6 sind um eine halbe Zahnteilung voneinander entfernt; infolgedessen bilden in der Planradteilebene die Zahnlücken und Zahnquerschnitte kongruente Flächen. Wird der Radius des Kreises 10, auf dem die Schwingungsmittelpunkte 5, 6 liegen, unendlich groß, so entsteht eine Gerade, und das Planrad wird zu einer Zahnstange mit bogenförmigen Zähnen.

Die Mittelpunkte 5 und 6 können auch um ein Vielfaches der halben Zahnteilung voneinander abgerückt werden, um die rechten und linken Zahnflanken eines Stirnrades mit gleichem Krümmungsradius gleichzeitig bearbeiten zu können, so daß mit dem Verfahren gemäß Erfindung auch als-Satzräder zusammenarbeitende Stirnräder mit gekrümmten Zähnen erzeugt werden können.

Sinngemäß können die Stähle 3, 4 natürlich auch durch Schleif Segmente zum Schleifen der Zahnflanken ersetzt werden.

Die nach diesem Verfahren arbeitende Maschine besteht bei der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen aus der den Werkzeugkopf 28 mit den Stählen 30 und 36 tragenden Wälzschwinge 60 und dem Werkstückhalter 72. Die Wälzschwinge 60 ist in einer auf dem Maschinenbett 11 angeordneten Büchse drehbar gelagert und wird über ein Schneckenrad 61 von einer Schnecke 69 angetrieben. Der Werkstückhalter 72 ist als Lagerbock für eine Aufspannspindel 71 ausgebildet und auf einem Schlitten 74 in axialer Richtung der Spindel 71 verschiebbar an- ■ geordnet. Der Schlitten 74 kann dem jeweiligen Teilkegelwinkel des Werkstückes 70 entsprechend auf dem Bett 11 verschwenkt werden und ist zu diesem Zweck in kreisbogenförmigen Nuten des Bettes 11 geführt. Auf die Spindel 71 ist ein im Lagerbock 72 angeordnetes Schneckenrad 73 aufgekeilt, welches zum Antrieb des Werkstückes 70 zwecks Wälzbewegung desselben dient.

Der die Stähle 30 und 36 tragende Werkzeugkopf 28 ist am Ende 'einer in der Wälzschwinge 60 gelagerten Welle 23 befestigt oder mit dieser aus einem Stück ausgebildet. Das andere Ende (linke Ende in Abb. 5) ist mit einem Kurbelgetriebe verbunden, welches der Welle eine Schwingbewegung erteilt. Auf dieses Ende der Welle 23 ist eine Büchse 22 aufgeschoben und mit der Welle durch Feder und Nut verbunden. Auf die Büchse 22 ist go eine Kurbel 21 aufgeschoben und mit der Büchse 22 durch eine Schnecke 24 gekuppelt, die in an der Büchse 2 befestigte Schneckenradzähne eingreift. Durch Verdrehung dear Schnecke 24 kann die Welle 23 gegen die Kurbel 21 um einen beliebigen Winkel verdreht werden. Zum Festklemmen der Kurbel 21 auf der Büchse 22 bzw. der Welle 23 dienen Schrauben 25. Die Kurbel 21 ist durch eine Kurbelstange 18 mit einem als Kurbelscheibe dienenden Zahnrad 17 verbunden. Ein die Kurbelstange 18 mit dem Zahnrad 17 verbindender Zapfen 20 ist in einem radialen Schlitz 19 des Rades 17 verschiebbar angeordnet, so daß der Hub der Stange 18 bzw. die Größe der Schwingbewegung der Welle 23 und damit des Werkzeugkopfes 28 beliebig verstellt werden kann. Das Zahnrad 17 steht in Eingriff mit einem auf einer Welle 15 befestigten Ritzel 16. Die Welle wird über Kegelräder 13, 14 von einer Welle 12 (Abb. 3 und 5) angetrieben. Die Welle 12 ist mit dem Antriebsmotor der Maschine über ein Kegelradpaar gekuppelt, derart, daß sie in senkrechter Ebene bei der Drehung der Wälzschwinge 60 schwingen kann.

Der am rechten Ende (Abb. 6) der Welle angeordnete Werkzeugkopf 28 ist mit einer ringförmigen Führung 27 versehen, welche eine an einem Schlitten· 62 ausgebildete Nabe umgreift. Der Schlitten 62 ist in

der Wälzschwinge 60 radial verschiebbar geführt, um den Radius des Kreises 10 (Abb. ϊ und 6) den jeweiligen Erfordernissen entsprechend einstellen zu können. Der Kopf 28 .5 trägt einen Stahlhalter 29 für einen der Stähle 30. An diesem Stahlhalter ist der Stahl 30 schräg befestigt, damit nur das vordere Ende des Stahles — die Schneidbrust — mit dem Werkstück in Eingriff kommt (vgl. Abb. 10). Der Stahlhalter 29 ist am Kopf um einen senkrechten Zapfen 42 (Abb. 10) schwenkbar angeordnet, damit der Stahl 30 vor dem Schnittgang vorgeschwenkt und vor Beginn des Rückganges — des Leerhubes — zurückgeschwenkt werden kann. Der Stahl 30 (Abb. 11) entspricht dem Stahl 3. (Abb.i). Bei der durch die Welle 23 mittels des oben beschriebenen Kurbelgetriebes erzeugten Schwingbewegung des Kopfes 28 wird ao der Stahl 30 um die Achse der Welle 23 in einem Kreisbogen hin und her geschwenkt. Damit der andere Stahl, 36 (Abb. 10), denErfordernissen' des Verfahrens gemäß Erfindung entsprechend um denselben Radius wie der Stahl 30 geschwenkt wird, ist der den Stahl 36 tragende Stahlhalter 35 in dem Kopf 28 verschiebbar geführt und der Stahlhalter 35 an einen relativ zum Kopf 28 ortsfesten, zur Achse der Welle 23 exzentrischen Zapfen'34 angelenkt. Der Zapfen 34 wird von einer an dem Schlitten 62 befestigten Konsole 32 getragen. Im übrigen ist der Stahlhalter 35 wie der Stahlhalter 29 um einen senkrechten Zapfen 43 schwenkbar. Der Zapfen 34 ist so angeordnet, daß seine Achse zusammen mit der Achse der Welle 23 auf dem Kreis 10 liegt (Abb. 6). Die den Zapfen 34 tragende Konsole 32 ist in zwei gegeneinander verstellbare Teile unterteilt, und zwar in einen am Schlitten 62 befestigten Teil 32 und einen den Zapfen 34 haltenden Teil 33, der an dem Teil 32 derart verstellbar angeordnet ist, daß die Entfernung der Achse der Welle 23 von der Achse des Zapfens 34 der jeweiligen Zahnteilung des herzustellenden Rades entsprechend eingestellt werden kann (Abb. 6, 11 und 12). Wird der Teil 33 gegen den Teil 32 nach unten (Abb. 12) verschoben, so wird der Abstand ο zwischen den beiden Achsen vergrößert, umgekehrt verkleinert. Die Strecke σ entspricht, wie oben dargelegt, der halben Zahnteilung des herzustellenden Rades. Die Stähle 30 und 26 bzw. die Stahlhalter 29 und

35 sind natürlich jeweils so eingestellt, daß der Schwingradius 86 (Abb. 12) des Stahles

36 gleich dem Schwingradius 85 des Stahles 29 ist. Der Stahlhalter 35 wird mit seinem Unterteil 37 (Abb.· 10) bei der Schwingbewegung der Welle 23 bzw. des Kopfes 28 durch Bolzen 38 und Führungstelle 39 (Abb. 10) hin und her bewegt. Die Führung des Unterteiles 37 hat am Kopf 28 seitlich bei 40 und 41 Spiel, damit der Halter 35 der Schwingung um den exzentrisch zur Wellenachse 23 liegenden Zapfen 34 folgen kann.

Sollen Kegelräder hergestellt werden, bei welchen der Zapfen über die Kegelspitze hinausragt (vgl. Abb. 13), so daß ein Anschnitt der Stähle von der Kegelspitze aus nicht möglich ist, so werden die beiden Stahlhalter nicht wie bei der eben beschriebenen Form nebeneinander, sondern übereinander angeordnet (Abb. 14). Die dieser Ausführungsform zugrunde liegende Arbeitsweise ist schematisch an der linken Seite des Planrades gemäß Abb. 1 veranschaulicht. Mit Hilfe der bekannten Verfahren zum Fräsen bogenförmiger Zähne mit Messerköpfen können solche Räder nicht hergestellt werden, da die ■ Messerköpfe hierbei in den über das Rad hinausragenden Schaft hineinschneiden würden. Bei dieser übereinanderliegenden Anordnung der Stähle schwingt der eine Stahl um die Achse der Welle 23 und der andere um den zum Kopf 28 ortsfesten und zur Wellenachse exzentrischen Zapfen 34 derart, daß die Schwingradien .beider Stähle, wie bei der ersten Ausführungsform, gleich sind.

Die gleichzeitige Bearbeitung zweier Zahnflanken kann in verschiedener Weise erfolgen _ä0 (vgl. Abb. 15 und 17). Nach Abb. 15 arbeiten die beiden Stähle in einer Zahnlücke an den einander zugekehrten Flanken zweier nebeneinanderliegender Zähne. Nach Abb. 16 werden die Flanken eines Zahnes gleich}-zeitig bearbeitet, und nach Abb. 18 werden die Flanken von zwei verschiedenen Zähnen bearbeitet, wobei sich die Stähle durch nebeneinanderliegende Zahnlücken hindurchbewegen. Für die beiden Arbeitsweisen nach Abb. 16 und 17 kommt die in den Abb. 14 und 15 dargestellte Anordnung der Stähle in Betracht.

Bei der durch die Schwingung, der Wälzschwinge 60 erzeugten Abwälzbewegung wird auch das Werkstück 70 um seine Achs&EE (Abb. 4) zwangsläufig gedreht, derart, daß in bekannter Weise bei dieser zwangsläufigen Drehung von Werkstück und Stählen die Zahnflanken erzeugt werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Hobeln von Kegelrädern und Stirnrädern mit bogenförmig verlaufenden Zähnen mittels schwingender Stähle, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr pendelartig quer über den Zahnkranz an verschiedenen Zahnflanken hin und her bewegte Schneidstähle um derart versetzt zueinander angeordnete und zum gedachten Planrad (Zahnstange)

   im wesentlichen senkrecht stehende Achsen schwingen, daß die Zahnflanken gleiche Zahnlängskrümmung erhalten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidbrüste je zweier Stähle einander zugekehrt sind und die Stähle abwechselnd zum Schnitt kommen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle die eine Zahnlücke begrenzenden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne bearbeiten (Abb. 15).
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle die Flanken eines Zahnes bearbeiten (Abb. 16).
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stähle in zwei verschiedenen Zahnlücken die Flanken zweier verschiedener Zähne bearbeiten (Abb. 17).
6. 6. Maschine zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem in der Wälzschwinge (60) schwingbar gelagerten Werkzeugkopf (28) zwei Stahlhalter (29,

   35) angeordnet sind, von denen der eine (29) bei der Schwingbewegung des Kopfes (28) um die Kopfachse und der andere (35) um einen relativ zum Kopf (28) ortfesten und gegen die Kopfachse versetzten Zapfen (34) schwingt, wobei der Stahlhalter (35) zur Ermöglichung dieser Schwingbewegung an dem Kopf (28) mit seitlichem Spiel (40, 41) verschiebbar geführt ist (Abb. S, 6 und 10).
7. 7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des als Schwingachse für den Stahlhalter (35) dienenden Zapfens (34) von der Schwingachse des Kopfes (28) der jeweiligen Zahnteilung des zu hobelnden Rades entsprechend einstellbar, vorzugsweise eine den Zapfen (34) tragende Konsole (33) an der Wälzschwinge (60) gegen die ortsfeste Achse des Kopfes (28) ver- stellbar ist.
8. 8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bearbeitung von Kegelrädern mit über die Kegelspitze hinausragendem Schaft die beiden Stahlhalter (29, 35) an dem Kopf (28) übereinander angeordnet sind (Abb. 13, 14).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen