DE584412C - Verfahren zum Hobeln der Zaehne von kegelfoermigen Zahnscheiben, insbesondere fuer P. I. V.-Regelgetriebe - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
20. SEPTEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 584412 KLASSE 49 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14-. August 1931 ab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Maschine zum Hobeln der Zähne von kegelförmigen Zahnscheiben, wie sie besonders bei den sogenannten P. I. V.-Regelgetrie-S ben- benutzt werden. Diese Zahnscheiben haben eine große radiale Breite, so daß der Unterschied der Zahnlückenbreite am äußeren und inneren Scheibenrand sehr groß ist. Infolgedessen ergeben sich bei der Herstellung nach den bekannten Verfahren Schwierigkeiten. Man hat diese Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen versucht, daß man die Zähne auf einer Maschine gefräst hat, bei der Werktisch und Fräser gegeneinander eine Schwingbewegung quer zur- Nut und eine Seitenbewegung rechtwinklig zur Fräserbahn ausführen. Diese Maschine läßt aber keine Fertigstellung der ganzen Verzahnung in einem Arbeitsgang zu, sondern nach dem Fräsen jeder Nut muß der Werktisch von Hand um eine Teilung weiter gedreht und neu auf die Anfangsstellung eingestellt werden. Infolgedessen ist die Genauigkeit der Verzahnung von der Sorgfalt der Bedienung abhängig. Vor allem aber ist es bei diesem bekannten Verfahren unmöglich, eine glatte Oberfläche des Nutengrundes und der Zahnflanken zu erzielen. Vielmehr wird die Oberfläche wellig, so daß sowohl die Genauigkeit als auch die Lebensdauer solcher Zahnscheiben und der zwischen ihnen laufenden Ketten sehr beschränkt ist und sie auch mit starkem Geräusch laufen. Alle diese Nachteile werden durch das neue Verfahren und die neue Maschine beseitigt, die zudem noch die Herstellung von Zahnscheiben mit gewölbter Oberfläche ermöglichen.

Das Verfahren besteht darin, daß die Zahnscheibe während der Bearbeitung gegenüber dem horizontal sich bewegenden Hobelstahl oder umgekehrt der Hobelstahl gegenüber der Zahnscheibe drei Bewegungen ausführt, nämlich: eine gleichsinnige Drehbewegung, eine absatzweise erfolgende Zustellbewegung bis auf die Nuttiefe oder entsprechende Zurückführung, und eine quer zur Bahn des Hobelstahles erfolgende Hinundherbewegung. Der Einfachheit der Beschreibung halber wird im folgenden stets angenommen, daß der Hobelstahl sich auf ortsfester Bahn bewegt und die Zahnscheibe die Schaltbewegungen ausführt.

Die genannten Bewegungen können in verschiedener Weise miteinander kombiniert werden. Bei der Bearbeitung sind vier Abschnitte zu unterscheiden, und zwar das Einarbeiten des Hobelstahles in die Zahnnut bis zur Anlage des Hobelstahles an einer Zahnflanke, dann das Ausarbeiten des Zahnlückengrundes bis zur Anlage des Hobelstahles an

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

DipL-Ing. Albrecht Maurer in Bad Homburg v. d. Höhe.

der anderen Zahnflanke, das Herausführen des Hobelstahles aus der Zahnnut und schließlich die Überführung des Hobelstahles zum nächsten Zahn.

Während des zweiten und vierten Abschnittes ist stets eine kombinierte Dreh- und Seitwärtsbewegung erforderlich, wobei die Seitwärtsbewegung während des vierten Ab-' schnittes der Bewegung im zweiten Abschnitt ίο entgegengesetzt gerichtet ist.

Die Zustell- und Rückführbewegungen während des ersten und dritten Bearbeitungsabschnittes können verschieden sein. Es ist möglich, die Zahnscheibe während des Einarbeitens des Hobelstahles in die Zahnnut bis zur Anlage an eine Zahnflanke nur eine Hubbewegung und entsprechend beim Zurückführen des Hobelstahles aus der Zahnlücke nur eine Senkbewegung ausführen zu lassen. Man ao kann aber auch der Zahnscheibe während des ersten Abschnittes bis zur Anlage des Hobelstahles an die Zahnflanke eine kombinierte Hub- und Seitenbewegung erteilen, durch die der Hobelstahl an der Zahnflanke heruntergeführt wird, und die Zahnscheibe zur Zurückführung des Hobelstahles die entgegengesetzte Senkbewegung unter gleichzeitiger Weiterdrehung ausführen lassen. Schließlich ist es möglich, daß die Zahnscheibe während der Zustell- und Rückführbewegung eine kombinierte Dreh- und Seitenbewegung ausführt. In diesem Falle läßt sich die Drehbewegung so bemessen, daß während der ganzen Bearbeitungszeit die Zahnscheibe absatzweise gleichmäßig gedreht wird.

Der Fassonhobelstahl bewegt sich während der ganzen Bearbeitung auf fester horizontaler Bahn vor und zurück. Soll die Zahnscheibe eine gewölbte Form erhalten, dann kann dem Werkzeug während des Vor- und Rücklaufs eine stetige Aufundabbewegung erteilt werden.

Zur Ausführung des Verfahrens wird die Zahnscheibe auf eine Aufspannvorrichtung. gesetzt, die um die Werkstückmittelachse gedreht und gegenüber dem Hobelstahl sowohl gehoben und gesenkt als auch seitlich senkrecht zu seiner Bahn verschoben werden kann. Für die Drehbewegung des Werk-Stückes kann bei gleichmäßigem absatzweisen Drehen ein Schneckengetriebe mit Antrieb durch Schaltklinke, Malteserkreuz o. dgl. Verwendung finden. Die seitliche und die senkrechte Bewegung des Werkstückes können durch drehende oder schwingende Nocken oder Wälzhebel bewirkt werden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, die Nocken so zu formen und anzutreiben, daß sie während der Bearbeitung jedes Zahnes eine volle Umdrehung ausführen. Das ist möglich, weil sich, die gesamte seitliche und senkrechte Bewegung bei jedem Zahn wiederholt. Für die Senkrechtbewegung des Werkstückes wird mit Vorteil ein Keil verwendet, der sich unter der Wirkung der Nocken o. dgl. in waagerechter Richtung verschiebt. Fällt die Bewegungsrichtung des Keiles mit der Richtung der Seitwärtsbewegung des Werkstückes zusammen, dann kann man die Nocken für beide Bewegungen auf die gleiche Welle setzen, die im Werkstückhalter gelagert ist und die Nocken für die Seitwärtsbewegung sich gegen eine feste Anlage im Gestell der Viorrichtung abstützen lassen. Die Nockenwelle erhält ihren Antrieb zweckmäßig von dem Getriebe für die Drehbewegung des Werkstückes.

Zur Erzielung einer gewölbten Zahnscheibe wird die Gewindespindel des Vertikalsupportes am einen Ende eines Hebels gelagert, dessen ,anderes Ende mit einem um einen festen Punkt schwenkbaren Hebel verbunden ist. Diese Hebelverbindung bewirkt während der Hebelbewegung eine stetige schwingende Drehbewegung der Schraubspindel des Vertikalsupportes, wodurch der Stahl während des Schnittes gehoben und gesenkt wird.

Auf den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1, 2 und 3 verschiedene Arten des Bearbeitungsganges in schematischer Darstellung und die Fig. 4 bis 9 eine Ausführungsform der Vorrichtung· zur Ausführung des neuen Verfahrens. In Fig·. 1 ist in 31 Einzelbildern der Verlauf. des Bearbeitungsverfahrens dargestellt, wenn die Zehnscheibe während der ganzen Dauer der Bearbeitung absatzweise gleichmäßig weitergedreht wird. Die Bilder sind eine schematische Ansicht der Zahnnut, gesehen in Richtung des Weges des Hobelstahles. Gezeich- »oo net sind die äußere Begrenzung 1 und die innere Begrenzung 2 der Zahnnutß und der , Querschnitt des Hobelstahles 4. Die mit M bezeichnete senkrechte Linie gibt die Lage des Scheibenmittelpunktes an. Die Bilder 1 bis 7 zeigen, wie während des ersten Bearbeitungsabschnittes die Zahnscheibe gegenüber dem Hobelstahl gehoben und parallel verschoben sowie gleichzeitig gedreht wird. In den Bildern 8 bis 22 ist der zweite Bearb'eitungsabschnitt dargestellt, währenddessen die Zahnscheibe ohne Änderung ihrer Höhenlage gedreht und gleichzeitig parallel verschoben wird. Das Herausführen des Hobelstahles aus der Zahnnut wird durch die Bilder 23 bis dargestellt, aus denen hervorgeht, wie während dieses dritten Abschnittes die Zahnscheibe unter Weiterdrehung gesenkt und parallel verschoben wird. Schließlich zeigen die Bilder 28 bis 31 den letzten Abschnitt der Bearbeitung, währenddessen die Zahnscheibe ohne Änderung ihrer Höhenlage weiterge-

dreht und zugleich die parallele \^rerSchiebung so weit rückgängig gemacht wird, daß in der durch Bild 31 gekennzeichneten Stellung der Hobelstahl die gleiche Lage zur neuen Zahn-S nut 5 einnimmt wie zu Beginn der Bearbeitung zur ersten Zahnnut 3. Die Notwendigkeit der Höhenverschiebung· und der Drehung des Rades leuchtet ohne weiteres ein. Daß außerdem eine Parallelverschiebung erforder-Hch ist, ergibt sich daraus, daß die Zahnscheibe gegenüber dem Hobelstahl stets eine solche Lage einnehmen muß, daß der Stahl durch die innere Zahnlücke hindurchtreten kann. Bei der Drehung des Rades wird die innere Zahnlücke gegenüber dem Hobelstahl seitlich, verschoben, und diese Verschiebung muß durch eine seitliche Parallelverschiebung der Zahnscheibe rückgängig gemacht werden.

In Fig. 2 ist in den Bildern 1' bis 7' die Bearbeitung· während des ersten Abschnittes dargestellt für den Fall, daß während dieser Zeit das Rad keine Drehung ausführt, sondern nur gehoben und seitlich parallel verschoben wird. Entsprechend spiegelbildlich gleiche Bilder ergeben sich für den dritten Bearbeitungsabschnitt des Herausführens des Stahles aus der Zahnnut, während die Bearbeitung· im zweiten und vierten Abschnitt mit der nach dem vorhergehenden Beispiel übereinstimmt.

Die Bilder 1" bis 7" der Fig. 3 zeigen schließlich, in welcher Weise sich die Bearbeitung während des ersten Abschnittes abspielt, wenn die Zahnscheibe gegenüber dem Hobelstahl nur gehoben wird. Entsprechend spiegelbildliche Bilder würden das Herausführen des Hobelstahles im dritten Bearbeitungsabschnitt darstellen. Der zweite und vierte Bearbeitungsabschnitt sind wieder mit denen des ersten Beispieles gleich.

Die in den Fig. 4 bis 9 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung ist zur Ausführung· des in Fig. 1 veranschaulichten Verfahrens gebaut. Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der gesamten Hobelvorrichtung, Fig. 5 die Draufsicht auf die Wölbungshobeleinrichtung in größerem Maßstabe, die übrigen Figuren stellen die Aufspannvorrichtung mit den Einrichtungen zur Ausführung der drei Bewegungen der zu bearbeitenden Zahnscheibe dar, und zwar zeigt Fig. 6 den Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 9, Fig. 7 die Seitenansicht in Richtung C der Fig. 9, Fig. 8 die Vorderansicht, in Richtung D der Fig. 6 gesehen, und Fig. 9 den Grundriß zu den Fig. 6 bis 8.

In Fig. 4 stellt 6 das Gestell der Hobelmaschine dar, das im Schlitten 7 den Stahlhalter 8 mit dem Stahl 4 trägt. Auf dem Gestell 6 sitzt die Aufspannvorrichtung 9 für die zu bearbeitende Zahnscheibe 10. Diese Aufspannvorrichtung besteht aus dem fest mit dem Maschinengestell verschraubten Grundrahmen 11, der an der Vorderseite die Führungswand 12 hat. Auf den waagerechten Laufflächen 13 und 14 des Rahmens 11 ruht unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 15 der Körper 16, der an seiner Oberseite die Keilflächen 17 und 18 trägt. Auf ihm sitzt mit seinen den Keilflächen 17 und 18 entsprechenden Keilflächen 19 und 20 der Tragkörper 21. Zwischen den Keilflächen sind wiederum Wälzlager 22 und 23 angeordnet. In dem Tragkörper 21 ist der drehbare Rundtisch 24 untergebracht, auf dem die Zahnscheibe 10 so festgespannt werden kann, daß die zu bearbeitende Stelle waagerecht liegt. Gegen das Abheben ist der Rundtisch durch zwei Druckrollen 25 und 26 gesichert, die sich unter Federwirkung von oben gegen ihn legen. Sie sind in den beiden Auslegerarmen 27 und 28 untergebracht, die auf dem Grundrahmen 11 befestigt sind. Der Rundtisch trägt an seinem äußeren Umfange das mit ihm fest verschraubte Schneckenrad 29. In dieses Schneckenrad greift die Schnecke 30 ein, die auf der im Tragkörper 21 gelagerten Welle 31 sitzt. Die Welle trägt an dem einen Ende das Zahnrad 32, in das die Klinke 33 der vom Maschinenantrieb bewegten Schaltstange 34 eingreift. Senkrecht g₀ zur Welle 31 ist im Tragkörper 21 die Nokkenwelle 35 gelagert, die von der Welle 31 mittels- der Kegelräder 36 und 37 angetrieben wird. Um den toten Gang der Schnecke 30 vollständig zu vermeiden, sitzt auf dem zweiten Ende der Welle 31 eine Druckfeder 38, die diese Welle stets nach der einen Seite hin drückt, wobei sich das Kegelrad 36 gegen eine Fläche am Körper 41 legt. Die als Kugellager ausgebildeten Lager 39 und 40 der Nockenwelle 35 sind in Auslegern der an dem Tragkörper 21 seitlich angeschraubten Platte 41 untergebracht. Auf der Nockenwelle 35 sitzt der mittlere Nocken 42, der sich gegen die im Grundrahmen 11 gelagerte Druckrolle ■43 legt. Außerdem trägt die Nockenwelle 35 die beiden seitlichen Nocken 44 und 45, an denen Druckrollen 46 und 47 anliegen, die in den Armen 48 und 49 des Keilkörpers 16 gelagert sind. Die Schnecke 30 taucht mit ihrem unteren Teile in ein Ölbad 50, das auch die ganze Höhlung des Tragkörpers 21 ausfüllt. Zum Ablauf des Kühlmittels für die Hobelstelle sitzt in der Wand des Tragkörpers 2 r das Rohr 51.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Durch den Schaltklinkenantrieb 32, 33 und 34 wird die Schneckenwelle 31 gleichmäßig fortgeschaltet und dreht den Rundtisch 24 mit der daraufgespannten Zahnscheibe 10 in dem Tragkörper 21 immer um den gleichen

Winkel absatzweise weiter. Kommt eine hohe Stelle des Nockens 42 mit der Druckrolle 43 in Berührung, dann wird dadurch der Tragkörper 21 samt der in ihm gelagerten Schneckenwelle 31 und der Nockenwelle 35 von der Druckrolle weggeschoben. Diese Bewegung überträgt sich durch die Nocken 44 und 45 auch auf die Druckrollen 46 und 47 und' damit auf den Keilkörper 16. Es werden also Keilkörper 16 und Tragkörper 21 gleichzeitig um den gleichen Betrag verschoben, so daß keine Relativverschiebung dieser beiden Teile gegeneinander und daher auch keine Änderung der Höhenlage des Tragkörpers 21 eintritt. Kommt bei der weiteren Drehung eine niedrigere Stelle des Nockens 42 an die Druckrolle 43 zu liegen, dann gleiten die Teile 16 und 21 unter dem Druck der an der entgegengesetzten Seite untergebrachten Druckfeder 52 zurück.

Durch die Drehung der Nockenwelle werden aber außerdem die Nocken 44 und 45 in Tätigkeit gesetzt, die eine Veränderung des Abstandes der Druckrollen 46 und 47 von der Nockenwelle 35 bewirken und dadurch auch den Keilkörper 16 gegenüber dem Tragkörper 21 verschieben. Eine Bewegung des Keilkörpers nach rechts (in Fig. 8 und 9) bewirkt ein Heben des Tragkörpers 21, eine Bewegung nach links bringt eine Senkbewegung des Tragkörpers 21 hervor. Die Nocken 42, 44 und 45 können so gestaltet werden, daß beliebige Bewegungen erreicht werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Über-Setzungsverhältnis zwischen der Schneckenwelle 31 und der Nockenwelle 35 so zu wählen, daß einer Drehung des Rundtisches um eine Zahnteilung eine vollständige Umdrehung der Nockenwelle entspricht. Die Wölbungshobeleinrichtung· (Fig. 4 und s) besteht aus dem Hebel 53, der um den festen Drehpunkt 54 in der waagerechten Ebene geschwenkt werden kann. An seinem Ende ist der Hebel 55 angelenkt, dessen vorderes Ende 56 an der Gewindespindel 57 des Vertikalsupports 58 für den Stahlhalter 8 sitzt. Bei der Bewegung des Hobelschlittens 7 vollführt der Drehpunkt 59 eine Kreisbewegung um den Punkt 54, und infolgedes-50. sen führt der Hebel 55 eine schwingende Bewegung und somit die Gewindespindel 57 eine Hinundherdrehung aus mit dem Ergebnis, daß der Support 58 gehoben und gesenkt wird.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Hobeln der Zähne von kegelförmigen Zahnscheiben, insbesondere für P. I. V.-Regelgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe während der Bearbeitung gegenüber dem horizontal sich bewegenden Hobelstahl oder umgekehrt der Hobelstahl gegenüber der Zahnscheibe drei Bewegungen ausführt, nämlich: eine gleichsinnige Drehbewegung, eine absatzweise erfolgende Zustellbewegung bis auf die Nuttiefe und entsprechende Zurückführung und eine quer zur Bahn des Hobelstahles erfolgende Hinundherbewegung.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe während des Einarbeitens des Hobelstahles in die Zahnnut bis zur Anlage an eine Zahnflanke nur eine Hubbeweguug, während der Bearbeitung des Zahnlückengrundes bis zur Anlage des Hobelstahles an der anderen Zahnflanke eine kombinierte Dreh- und Seitwärtsbewegung, zur Herausführung des Hobelstahles aus der Zahnlücke nur eine Senkbewegung und zur Überführung des Hobelstahles zum nächsten Zahn eine kombinierte Weiterdrehung und Parallelrückverschiebung ausführt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe während des Einarbeitens des Hobelstahles in die Zahnnut bis zur An- go lage an eine Zahnflanke eine kombinierte Hub- und Seitenbewegung, durch die der Hobelstahl an der Zahnflanke heruntergeführt wird, und zur Herausführung des Hobelstahles aus der Zahnlücke die entgegengesetzte kombinierte Senk- und Seitenbewegung ausführt, während bei der Bearbeitung des Zahnlückengrundes und der Überführung zum nächsten Zahn die ■•kombinierten Dreh- und Seitenbewegungen wie nach Anspruch 2 ausgeführt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe wäh-

   ' rend der Zustell- und Rückführbewegung eine kombinierte Dreh- und Seitenbewegung ausführt.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, 'dadurch gekennzeichnet, daß die absatzweise durchgeführte Drehbewegung n₀ während der ganzen Bearbeitungszeit gleichmäßig ist.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeug während des Vor- und Rück- n₅ laufes eine stetige Hub- und Senkbewegung erteilt wird.
7. 7. Maschine zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (10) auf einer Aufspannvorrichtung (24) sitzt, die um die Werkstück-

   mittelachse, ζ. B. durch ein Schneckengetriebe (29, 30) mit Schaltklinkenantrieb (33, 34), drehbar und gegenüber dem Hobeistahl (4) sowohl etwa durch drehende oder schwingende Nocken (42, 44, 45) oder Wälzhebel oder durch einen unter der Wirkung der Nocken (44, 45) o. dgl. in waagerechter Richtung bewegten Keil (16) heb- und senkbar als auch, z. B. durch die genannten Nocken, quer zur Bahn des Hobelstahles verschiebbar ist.
8. 8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (42, 44, 45) während der Bearbeitung jedes Zahnes eine volle Umdrehung ausführen.
9. 9. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (42) für die Seitwärtsbewegung der Aufspannvorrichtung (24) und die Nocken (44, 45) für die Seitwärtsbewegung des die Senkrechtbewegung bewirkenden Keils (16) auf der gleichen Welle (35) sitzen, die im Werkstückhalter (21) gelagert ist, und daß sich die Nocken (42) für die Seitwärtsbewegung gegen eine feste Anlage (43) im Gestell (11) der Vorrichtung abstützen.
10. 10. Maschine nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (35) ihren Antrieb von der Schneckenwelle (30) für die Drehbewegung des Werkstückes erhält.
11. 11. Maschine zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (57) des Vertikalsupports (58) an dem einen Ende eines Hebels (55) gelagert ist, dessen anderes Ende mit einem um einen festen Drehpunkt (54) schwenkbaren Hebel (53) verbunden ist.

    HieEzu 2 Blatt Zeichnungen