DE552798C

DE552798C - Verfahren zum Schneiden von Kegelraedern mittels Schraubenfraesers

Info

Publication number: DE552798C
Application number: DE1930552798D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-01-22
Filing date: 1930-01-08
Publication date: 1932-06-18

Description

Bekanntlich greifen zwei verschiedene Kegelräder^ und B (Abb. 1) vollkommen ineinander ein, wenn sie gemeinsam mit einem Planrad C kämmen.

Um alle entsprechenden Kegelräder herstellen zu können, ist daher versucht worden, beim Schneiden von Kegelrädern nach dem Abwälzverfahren ein konisches Planrad mittels des Werkzeuges zu schaffen, dessen Grundkegelwinkel i8o° beträgt. Die den bisher üblichen Werkzeugen erteilten Bewegungen haben indes zur Schaffung dieses idealen Planrades nicht geführt.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Schneiden von Kegelrädern mittels eines Schraubenfräsers mit einem Teilgewindegang. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Fräser eine seitliche Schwingbewegung erteilt wird, während er sich um sich

ao selbst dreht und längs der Erzeugenden des Zahnlückenbodens heruntergeht«

Verbunden mit dieser Schwingbewegung ist eine doppelte Änderung der Drehgeschwindigkeit des Werkstückhalters, die bei der halben Schwingung des Fräsers von gleicher Richtung als diese Drehung zunimmt und dann bei der folgenden halben Schwingung, deren Richtung der Drehrichtung des Werkstückhalters entgegengesetzt ist, abnimmt.

Der Werkstücktragtisch führt daher eine zusammengesetzte Bewegung aus, die eine durch eine der Bewegung des Fräsers identische Schwingbewegung gewissermaßen veränderte Drehbewegung darstellt.

Wenn die Richtung dieser Sekundärbewegung der Richtung der Primärbewegung entspricht, addieren sich die Geschwindigkeiten, während sie sich bei der folgenden halben Schwingung subtrahieren. Man erhält auf diese Art und Weise ein Abrollen des Werk-Stückes auf einem idealen Planrade, das durch den Fräser im Räume beschrieben wird.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schraubenfräser mit einem Teilgewindegang zum Schneiden dieser Zahnräder zu verwenden. Das Verfahren war jedoch nur empirisch und ergab nur annähernde Resultate, während erfindungsgemäß in einem Schnitt die gewünschte theoretische Form der Zähne erhalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Abb. 2 bis 7 dargestellt.

Es zeigen:

Abb. 2 und 3 die Vorder- und Seitenansicht des Fräsers,

Abb. 4 den Schnitt eines Fräserzahnes in vergrößertem Maßstabe,

Abb. 5 und 6 die Seiten- und Vorderansicht eines Teiles der Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Abb. 7 ein Schema zur Erläuterung des Aufbaues und der Arbeitsweise der Maschine. Wie aus den Abb. 2 und 3 hervorgeht, ist der verwendete Fräser ein Schraubenfräser mit einem Teilgewindegang, dessen Kennzeichen wie folgt ermittelt werden.

Ein und dasselbe gleichmäßig drehende Zahnprofil abcd kann die Lücken ab e f, ab gh von verschiedener Breite und die sämtlichen Zwischenbreiten schneiden, je nach der Geschwindigkeit, mit der sich das zu schneidende Werkstück vor dem Fräser verschiebt. Nun ist bekannt, daß diese Geschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit des Kegelrades) proportional von der Spitze des Grundicegels, wo sie Null ist, bis zum großen Modul ansteigt. Der Fräser schneidet daher eine in der Breite regelmäßig zunehmende Lücke. Da der Fräser fernerhin nicht parallel zu der Kegelerzeugenden, sondern parallel zum Lückenboden heruntergeht, schneidet er immer tiefer.

In jedem Punkte entspricht die geschnittene Breite der Fräserbreite, vermehrt um die Verschiebung des Werkstückes während des Durchganges der Fräserzähne und vermindert um die seitliche Verschiebung dieser Zähne infolge der Fräsersteigung, was durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt wird:

nma
360

jila

fia

360

(2)

In diesen Gleichungen bedeuten 1 und 2 die Teilkreise der äußersten Moduln m und M, I₁ und I₂ die Fräserbreiten bei denselben Teilkreisen, L₁ und L₂ die zu schneidenden Lückenbreiten bei denselben Teilkreisen, p die Fräsersteigung, α den durch die äußersten Fräserzähne gebildeten Winkel (Abb. 2), β den Druckwinkel des Fräsers (Abb. 4).

Durch diese Gleichungen wird die gemäß den vorstehenden -Verschiebungen geschnittene Breite ausgedrückt.

Schließlich wird der Schneidwinkel β aus der nachstehenden Formel erhalten:

h—h

(3)

1,15 (M-m) ' Aus diesen drei Gleichungen werden β, α und /> ermittelt, durch die die Charakteristika des Fräsers bestimmt sind.

Es ist hierbei zu beachten, daß ein auf diese Art und,Weise zum Schneiden vom Modul ι bis zum Modul 2 berechneter Fräser unabhängig von der Zähnezahl alle Kegelräder mit den äußersten Moduln 1 und 2 schneiden kann, daß es aber auch möglich ist, mit demselben Fräser Zahnräder vom Modul 2 bis zu einem etwas höheren oder vom Modul 1 bis zu diesem Modul zu schneiden, wenn das Zahnprofil genügend nach oben verlängert ist. Mithin wird ein Fräser geschaffen, der nicht nur alle Zähnezahlen, sondern auch eine ausgedehnte Reihe von Moduln schneiden kann, was bisher noch nicht möglich war.

Die Verwendungsgrenze des Fräsers ist erreicht, wenn der Durchgang der JV-Fräserzähne auf dem Boden der Verzahnung N verschiedene Rillen an Stelle eines flachen Bodens schneidet.

Wenn dieser Fräser in geradliniger Bahn heruntergehen würde, wie es bei den zylindrischen Schneidmaschinen (Pfautter Lorenz) der Fall ist, würde er im Räume einen schmalen Sektor des idealen Planrades beschreiben und in das Werkstück eine Reihe von im Querschnitt trapezförmigen nach der Spitze des Grundkegels konvergierenden Lücken schneiden.

Wenn aber erfindungsgemäß dem Fräser während des Schneidens eine Pendelschwingbewegung mit der Spitze des Grundkegels als Schwingungsmittelpunkt erteilt wird, während das Werkstück eine dieser in der Weise zugeordnete Bewegung ausführt, daß das Werkstück den Schwingbewegungen des Fräsers folgt, ergibt sich hieraus ein Abrollen des Werkstückes auf dem idealen Planrade und ein theoretisch vollkommener Schnitt.

Die Gleitbahnen 1 des Fräsersupports, die auf dem mittels der Schnecke 3 einstellbaren Rundkopf 2 der Maschine angeordnet sind, können fernerhin um eine Achse 2^a geneigt werden. Ihre abwechselnden Schwingungen auf dem Rundkopf infolge einer abwechselnden Drehung der Schnecke erteilen dem Fräsersupport und dem Fräser die gewünschte Pendelbewegung. Die abwechselnde Drehung wird auf die Schnecke durch ein Wendegetriebe 6 übertragen, wobei die Schwingungsamplitude regelbar ist, beispielsweise durch Anschläge, die das Wendegetriebe steuern.

Die Neigung um die Achse 2^a bewirkt ein Heruntergehen des Fräsers längs der Bodenlinie der Zahnlücke, wodurch nach Belieben das ideale Planrad erhalten wird.

Der Drehtisch 4 kann um die Achse 5" der Schnecke 5 geneigt werden, so daß sich das konische Werkstück um den gewünschten Winkel neigen kann.

Um das Abrollen des Werkstückes auf der Bahn des schwingenden Schraubenfräsers zu erhalten, wird die Drehung des Werkstückhalters wechselweise beschleunigt und verlangsamt; diese Geschwindigkeitssteigerungen

und -Verminderungen sind den hin und her gehenden Schwingungen der Gleitbahnen beispielsweise wie folgt zugeordnet. Die Pendelbewegung des Fräsers wird dadurch erhalten, daß die Scheibe 2 schwingt. Diese Schwingung wird durch die Schnecke 3 (Fig. 7) bewirkt, die bald in dem einen und bald in dem anderen Sinne betätigt wird, je nachdem das von der Triebwelle 21 getragene Rad 20 mit dem einen oder anderen der Räder 22 und 23 kämmt. Am Ende jeder halben Schwingung trifft ein von der Scheibe 2 getragener Anschlag den Steuerbolzen der Gabel des Wendegetriebes 6 und bewirkt damit automatisch die Richtungsänderung.

Die Schnecke 3, die mithin durch die kontinuierlich während des Betriebes drehende Welle 21 angetrieben wird, treibt ihrerseits über ein Rädergetriebe 7 und eine weitere Schnecke 8 ein auf der Antriebswelle 10, 11 des Werkstuckhalters 4 angeordnetes Differential 9 an. Der Wellenstumpf 10, der sich kontinuierlich während des Betriebes dreht, überträgt mithin auf den Wellenstumpf 11 eine Bewegung, die infolge des Differentials von seiner Bewegung verschieden ist. Wenn die Schwingrichtung / der Scheibe 2, die die Gleitbahnen und den Fräser trägt, der Drehrichtung f¹ des Werkstückhalters 4 entspricht, erhöht das Differential die Geschwindigkeit der Bewegung, die die Welle 10 auf die Welle 11 überträgt. Dann ändert sich die Richtung dieser Einwirkung, so daß die Geschwindigkeit der Welle 11 kleiner als die Geschwindigkeit der Welle 10 wird.

Auf diese Art und Weise übt die Pendelbewegung des Fräsers (Schwingungen der Scheibe 2) eine Rückwirkung auf die Drehbewegung des Werkstückes aus. In anderen Worten: Die Pendelbewegung des Fräsers ist den abwechselnden Drehgeschwindigkeitssteigerungen und -Verminderungen des Werkstückes zugeordnet.

Beim Heruntergehen schwingt mithin der Fräser und schneidet genaue Zähne mit Evolventenflanken, da bei der Verbindung dieser Bewegungen das Werkstück auf dem idealen Planrad abrollt, das der Fräser beschreibt. Der Fräser führt je Umdrehung go eine Schwingung aus und bearbeitet bei jeder Umdrehung ein Stück des Zahnes. Bei einer Umdrehung des Werkstückes führt der Fräser eine der Zähnezahl entsprechende Drehungszahl aus. Wenn die Abwärtsbewegung des Fräsers beendet ist, sind alle Zähne geschnitten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zusammen mit dem beschriebenen Fräser zum Schneiden von normalen Kegelrädern, Spiralkegelrädern, Hyperbelrädern und Spiralhyperbelrädern verwendet, nachdem vorher dem Fräser und dem Werkstück in jedem Einzelfalle die entsprechende relative Stellung gegeben ist.

Claims

65 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schneiden von Kegelrädern, mittels Schraubenfräsers, dessen Gewinde nur aus einem Teil eines vollen Schraubenganges besteht und der längs der Erzeugenden des Zahnlückenbodens heruntergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser eine hin und her gehende Bewegung (schwingende Bewegung) ausführt, während die Geschwindigkeit des Werkstückes gleichzeitig vergrößert bzw. verringert wird, so daß es auf dem ideellen ebenen Rade, das der Fräser im Räume ausführt, abrollt. ^s

2. Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zur Erzeugung der Schwingbewegung des Fräsers mittels Differentials mit dem Antrieb zur Drehung des Werkstücktragtisches gekuppelt ist.

3. Schneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden von schraubenförmigen Kegelrädern der Fräser gegenüber der lotrechten Ebene, die die Mittellinie des Werkstückes enthält, versetzt wird.

4. Schneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden von hyperbolischen Zahnrädern das Werkstück gegenüber der Schwingungsebene des Fräsers versetzt wird.

5. Schneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden von schraubenförmigen Hyperbelrädern der Fräser und das Werkstück gegenüber der Mittelebene versetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen