DE629561C - Maschine zur Herstellung evolventenfoermig gekruemmter Zaehne an Kegelraedern mittels eines Schneidrades - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß in ihrer Längsrichtung nach einer Evolvente gekrümmte Zähne an Kegelrädern überall die gleiche Normalteilung haben. Es ist also die Möglichkeit gegeben, derartige Zähne mit einem Schneidrad herzustellen, indem man dieses mit dem zu bearbeitenden Kegelrad wie zwei in Ein-' griff befindliche Räder abrollen läßt und während des Abrollens das Werkzeug so an dem Kegelrad vorbeiführt, daß der gemeinsame Berührungspunkt sich auf einer durch die Werkstückachse und den Mittelpunkt des Schneidradteilkreises bestimmten Ebene fortbewegt und die Schneidradebene stets denselben Grundkreis tangiert. Die relative Drehbewegung zwischen Werkzeug und Kegelrad ergibt dabei die erforderliche Schnittbewegung. Die zur Ausübung dieses an sich bekannten Verfahrens bisher bekanntgewordene Ein-

ao richtung gestattet jedoch nicht, daß die das Verfahren kennzeichnenden gegenseitigen Bewegungen zwischen Schneidrad und Kegelrad in einer praktisch brauchbaren Weise ausgeführt werden können, da hier die Einleitung der Bewegungen, durch eine geradlinige Verschiebung des Werkzeuges erfolgt und von dieser Verschiebung die gleichzeitig erforderliche Schwenkbewegung des Aufspannspindelstockes mit dem zu verzahnenden Kegelrad abgeleitet wird. Der für die Ausübung der Schwenkbewegung zur Verfügung stehende Hebelarm entspricht dann stets dem Radius des Grundkreises, der von der Schneidradebene tangiert wird. Er ist demnach an sich schon wesentlich kleiner als der Kegelradhalbmesser und verringert sich in entsprechendem Maße noch mehr, je kleiner das zu bearbeitende Rad wird. Demgegenüber ist aber der zu schwenkende Aufspannspindelstock nach dem größten zu schneidenden Kegelrad zu bemessen. Er erfordert also, um ein Abfedern beim Schneiden nach Möglich- ■ keit zu vermeiden, eine genügend große kreisförmige Gleitführung, deren Halbmesser jedenfalls wesentlich größer sein muß als der Radhalbmesser und mehr noch natürlich als der Grundkreishalbmesser. Diese Führung und somit auch der Hebelarm für die an ihr auftretenden Gleitwiderstände bleiben unverändert, auch wenn der Grundkreis kleiner wird. In diesem Falle wächst aber die an dem Schwenkhebel angreifende Kraft, welche nun wiederum eine Erhöhung der Gleitwiderstände in der Kreisführung hervorruft. Dadurch wird bei einer gewissen Größe des Grundkreises Selbstsperrung eintreten und die Ausführung einer Schwenkung überhaupt unmöglich werden. Durch diese Begrenzung ist ein praktisch ausnutzbarer Arbeitsbereich nicht zu erzielen, und selbst in den Fällen,

die außerhalb der Selbstsperrungsgrenze Hegen, ist mit sehr hohen Kräften zu rechnen die für ein__.abiederungsfr.eies Arbeiten der Vorrichtung keinerlei Gewähr geben. Diese Nachteile werden bei der Vorrichtung, die Gegenstand der »vorliegenden Erfin-"dung ist, vollkommen vermieden. Die kennzeichnende Anordnung der erforderlichen Gleitbahnen schließt jedwede Gefahr einer ίο Selbstsperrung aus und" gewährleistet somit die denkbar größte Ausnutzung des Arbeitsbereiches. Die in den Gleitführungen auftretenden Kräfte werden unabhängig vorn Durchmesser der zu schneidenden Räder in engen Grenzen gehalten und wirken unmittelbar auf die Gleitelemente ein, so daß jede Abfederung vermieden und dadurch die Gewähr für ein Erzeugnis von großer Genauigkeit gegeben wird.

Abb. ι stellt die Abwicklung des Kegelrades 7 bzw. das zugehörige Planrad 1 dar sowie das Schneidrad 2, dessen in die Planradebene gelegte Abwicklung der zum Schneidrad" gehörenden. Zahnstange entsprechen würde. Die Schneidradebene tangiert den Grundkreis 4 der den Zahnverlauf bildenden Evolvente. Durch Abrollen des Schneidrades auf der Geraden 3 würde sich auf dieser zunächst eine einwandfreie Verzahnung ergeben, während durch Abrollen der Geraden 3 auf dem Grundkreis 4 die den Zahnverlauf bildende Evolvente erzeugt wird. Dabei gelangt der Berührungspunkt zwischen Schneidrad und Planrad von 5 nach 8. In dieser Stellung würden sich aber die Teilkreise von Schneidrad und zu bearbeitendem Kegelrad nicht mehr berühren. Das. Schneidrad ist also auf der Geraden 3 derart abzurollen, da& eine Berührung der beiden Teilkreise wieder erfolgt: Dies geschieht in dem auf der Linie 6 liegenden Punkt 9. Im Verlauf der Fertigstellung· der Verzahnung muß also zwischen . dem Schneidrad und dem Werkstück eine Relativdrehung stattfinden, damit, der Be-. rührungsp.ünkt des Schneidradteilkreises mit ■dem Teilkegelmantel des Werkstückes sich in der dflrch dia Werkstückachse und. dem Mittelpunkt ;des . Schneidra;dteükreises bestimmten Ebene fortbewegt. Diese Relativdrehung kann vom. Werkzeug oder vom Werkstück oder von· beiden gemeinsam ausgeführt werden.

Die in Abb. I gezeigte schwenkbare Gerade 3 kann durch eine schwenkbare Geradführung 34 dargestellt werden, auf der sich, der Werkzeugschlitten 35 verschiebt. An einer dem Berührungspunkt zwischen Sehneidradteilkreis und Teilkegelmantel des Werkstückes entsprechenden Stelle ist ein Gleitstück 46 angelenkt, welches durch die feststehende Gleitbahn 47 geführt wird und: dem Berührungspunkt die Fortbewegung entlang der Linie 6 erteilt.

Die die vorliegende Erfindung kennzeichnenden Bewegungen sind folgende:

1. Unter ständigem Abrollen von Schneidrad und Kegelrad wie zwei in konstantem Eingriff befindliche Zahnräder ist die Gerade, auf der sich der Werkzeugschlitten verschiebt, um den Mittelpunkt des dazugehörigen Grundkreises schwenkbar. Dabei muß dem Kegelrad oder dem Schneidrad die vorstehende erwähnte zusätzliche Drehung erteilt werden.

2. Beim Schwenken der Geraden 3 um den Mittelpunkt des Grundkreises wandert der Mittelpunkt des Schneidrades und der Berührungspunkt mit dem Teilkegelmantel des Werkstückes auf der durch die Kegelradachse und den Mittelpunkt des Schneidradteilkreises bestimmten Ebene.

Im folgenden ist beschrieben, wie diese genannten Bewegungen erzielt werden. Abb. 2 zeigt die Werkzeugseite der Maschine, Abb. 3 die Vorderansicht und Abb. 4-den Grundriß.

Zu i. Die Antriebwelle 10 treibt über die Kegelräderpaare 11 und 12, die Stirnräder 13, 14, 15, die Kegelräderpaare 16 und 17, die Schnecke 18, das.Schneckenrad 19 und das Stirnräderpaar 20 (Abb. 2) auf das Schneidrad 21. Die Verlängerung der Antriebwelle 10 treibt über das zunächst ruhende Ausgleichgetriebe 22 auf die Welle 23. Der Antrieb des zu bearbeitenden Kegelrades erfolgt von Welle 24: über· die Kegelräderpaare 25, 26,27,28,29,30 und das Stirnräderpaar 31 auf die Aufspannspindel 32. Zwischen den Wellen 23 und 24 sind die Wechselräder 33 entsprechend den Zähnezahlen von Schneidrad und Kegelrad eingeschaltet, wodurch Schneidrad und Kegelrad wie dauernd im Eingriff befindlich miteinander abrollen.

Die abrollende Bewegung des Schneidrades auf der Geraden 3 wird durch die Schlittenführung 34 hervorgerufen, auf der sich der Werkzeugschlitten 35: verschiebt. Die Schlittenführung sitzt auf einem drehbaren Zylinder 36 und ist je nach Größe des Werkstückrades und der Schräglage der Zähne auf den entsprechenden Abstand vom Mittelpunkt des Zylinders einstellbar. Der Antrieb für die Drehbewegung des Zylinders 36 und die beiipielsweise dem Werkzeug erteilte zusätzliche Bewegung erfolgt von der Antriebwelle 10 aus über die Stirnräder 37, das Wendegetriebe 38 und die Stirnräder 39 auf ein Schneckenetriebe. Dieses wirkt nun auf das Ausleichgetriebe 22 derart ein, daß sowohl die Welle 23 und somit das Werkstückrad 40 als auch die 'Welle 41 die für den Vorschub erforderliche^ Bewegung erhält. Die Weiterleitung erfolgt durch Welle 42, die Stirnräder

43 und das Schneckengetriebe 44 auf den Zylinder 36. Zwischen Welle 41 und 42 sind die Wechselräder 45 einzuschalten.

Zu 2. Der Mittelpunkt des Schneidrades 21 S und der Berührungspunkt mit dem Werkstückrad 40 wird mittels Gleitstüpks 46 in der festen Gleitbahn 47 verschiebbar geführt. Beim Schwenken der Führungsbahn 34 verschiebt sich dann der Werkzeugschlitten 35 auf dieser Führungsbahn, wobei die Schneidradebene stets ihre tangentiak Lage zum eingestellten Grundkreis behält. Die durch die Verschiebung des Werkzeugschlittens 35 auf der Führungsbahn 34 erforderliche zusätzliehe Drehung des Schneidrades 21 muß so bemessen sein, daß der Teilkreis des Schneidrades ohne Gleiten auf der Geraden abrollt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Schneckenrad 19 beim Verschieben auf der Schnecke 18 abrollt, wobei sich die Teilkreise von Schneekenrad 19 und Schneidrad 21 wie die Zähnezahlen der Stirnräder 20 verhalten müssen. Der Ausgleich kann auch durch ein anderes geeignetes Ausgleichgetriebe erfolgen.

Infolge des ständigen Abrollens des Schneidrades mit dem zu erzeugenden Kegelrad setzt sich die Schnittgeschwindigkeit aus mehreren Einzelwerten zusammen. Wie beim Abrollen zweier Zahnräder wandert- der erzeugende Schneidpunkt zunächst längs der Schneidkante mit einer Geschwindigkeit, die etwa der Gleitgeschwindigkeit an den Zahnflanken entspricht. Diese Geschwindigkeit bleibt annähernd konstant und ist in der Abb. 5 mit s bezeichnet. Die Umfangsgeschwindigkeit des Schneidrades, welche ebenfalls konstant bleibt und mit s_t bezeichnet ist, ergibt mit den Umfangsgeschwindigkeiten S2_a und S2_t des Kegelrades die Resultanten s3_a und ^3,·, die schließlich zusammen mit ^ die eigentlichen Schnittgeschwindigkeiten S4_a und s4i ergeben. Da S2_a beim Beginn des Schneidens am äußeren Raddurchmesser den größten Wert besitzt und im weiteren Verlauf ständig abnimmt, so ist auch S4_a stets größer als S4(. Für letztere erhält man den kleinsten Wert, wenn 52^ = S₁; dann wird S3j = o und s4[ — s. Die anfängliche Schnittgeschwindigkeit nimmt also während des Arbeitsganges im Verhältnis S4_a : s ab. Um eine gleichbleibende relative Schnittgeschwindigkeit zu erhalten, ist die Vorkehrung getroffen, daß die Antriebsgeschwindigkeit der Maschine gemäß der Schnittgeschwindigkeitsabnähme gesteigert werden kann. Es ist zwischen der Antriebscheibe 48 (Abb. 4) und der Antriebwelle 10 ein stufenlos regelbares Getriebe 49 eingeschaltet, welches von der Welle 42 aus über das Räderpaar 50 zwangsweise reguliert wird.

Die Maschine gestattet das Schneiden von Hohlkegelrädern. Das bisher bei Außenverzahnungen allgemein übliche Verfahren, das Werkzeug als einen" Teil des Planrades auszubilden, schloß die Herstellung von Hohlkegelrädern nach dem Abwälzverfahren aus, da das Werkzeug nicht in den Hohlkegel eintreten konnte. Erst die Verwendung eines Schneidrades als Werkzeug, welches ein Eintreten in den Hohlkegel und ein einwandfreies Abrollen mit diesem gestattet, ist diese Möglichkeit gegeben.

Die Maschine besitzt außerdem den bisher bestehenden gegenüber die wesentlichen Vorteile,

daß die zur Verwendung kommenden Werkzeuge Schneidräder sind, die im freien Handel geführt werden und die nach dem heutigen Stand der Technik mit sehr hoher Genauigkeit hergestellt werden können,

daß sich das Werkzeug mit dem Werkstückrad dauernd im Schnitt befindet, wodurch jedwede Teilbewegung und jede Totzeit fortfällt und eine außerordentlich hohe Leistungsfähigkeit erzielt wird,

daß Kegelräder mit jedem praktisch anwendbaren Übersetzungsverhältnis und

daß auch Plankegelräder ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Zusatzeinrichtungen hergestellt werden können.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Maschine zur Herstellung evolventenförmig gekrümmter Zähne an Kegelrädern mittels eines Schneidrades, an der Werkstück und Werkzeug eine fortlaufende Drehbewegung ausführen, während die Schneidfläche des Schneidrades um _L den Grundkreis der Evolvente eine Schwenkbewegung und der Berührungspunkt zwischen dem Teilkreise der Werkzeugschneidfläche und dem Teilkegel des Werkstücks eine geradlinige Bewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein um die Achse des dem Werkstück zugehörigen Planrades drehbarer Werkzeugträger (36) vorgesehen ist, der eine im Abstand vom Mittelpunkt veränderliche Geradführung (34) für den Werkzeugschlitten (35) hat, an der ein Gleitstück (46) angelenkt ist, dessen Verschiebung in einer feststehenden Geradführung (47) so erfolgt, daß der Berührungspunkt zwischen dem Teilkreis der Schneidradfläche und dem Werkstückteilkegel dauernd auf der durch die Werkstückachse und den Mittelpunkt des Schneidradteilkreises bestimmten Ebene wandert, und daß außerdem zum Antrieb des Schneidrades im Werkzeugschlitten ein Getriebe vorgesehen ist, das beim Verschieben auf seiner

   Führung eine zusätzliche Drehung des Schneidrades hervorruft, welche dem Abrollen des Schneidrades auf dem Werkstück während des ganzen Vorschubganges entspricht.
2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsbewegung über ein stufenlos regelbares Getriebe (49) erfolgt, welches von der Vorschubbewegung aus zwangsweise beeinflußt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen