DE668608C - Maschine zum Erzeugen von Globoidschnecken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Maschine zum Erzeugen von Globoidschnecken unter Anwendung des Verfahrens des Hauptpatents 570 000.
Das Hauptpatent bezieht sich auf die Herstellung von Maschinenelementen, beispielsweise Zahnrädern, Kettenrädern, Kupplungsteilen, Schnecken, Schraubspindeln, Zahnformschneidwerkzeugen u. dgl., bei welchen das Werkstück um seine Achse gedreht und ein Schneidwerkzeug in Form eines mit Schneidkanten an einem Ende versehenen Zahnrades querachsig zum Werkstück angebracht und um seine eigene Achse gedreht wird, während die Relativgeschwindigkeiten

• des Werkstückes und des Schneidwerkzeuges denen gleichartiger, in Eingriff miteinander laufender Zahnräder usw. entsprechen, ohne daß eine Verschiebung des Schneidwerkzeuges in Richtung senkrecht zur Achse des Werkstücks stattfindet und bei welcher zur Herstellung der Zahnformen, Schneckengänge usw., wenn die Breite der Werkzeugzähne auf dem Teilkreise geringer ist als die Breite der Zahnlücken des Werkstückes, das Schneidwerkzeug um diesen Unterschied geschwenkt wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Maschine zum Erzeugen von Globoidschnecken, gemäß welchem die Antriebswelle für das die Werkstückspindel drehende Schneckengetriebe über ein Rädergetriebe eine Kurvenscheibe dreht, die über einen gleichachsig zur Schnecke angeordneten verschiebbaren Teil der Schnecke zunehmende Verschiebungen und damit der Werkzeugspindel zunehmende Schwenkbewegungen gemäß dem Prinzip des Hauptpatents 570 000 derart erteilt, daß das Werkstück mindestens eine ganze Umdrehung ausführt, während die eine der beiden Seiten der Schneidzähne des Werkzeuges in schneidender Berührung mit einer Seite der Schneckengänge bleibt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Bewegung von der Kurvenscheibe über einen Kolben der Schnecke übertragen. Dieser Kolben kann sich kraftschlüssig gegen einen zweiten Kolben legen, der einstellbar ausgebildet ist, um die Größe der Schwenkbewegung des Schneidwerkzeuges zu bestimmen.

Es ist bereits bekannt, Schneckenräder dadurch herzustellen, daß ein Schneidwerkzeug, das nach Art einer Schnecke ausgebildet ist, mit einem sich senkrecht zu seiner Längsachse drehenden Schneckenradwerkstück in Eingriff gelangt, um die Zähne des Schnekkenrades herzustellen. Bei dieser Herstellungsart wird dem nach Art einer Schnecke aus-

gebildeten Werkzeug während der Fertigbearbeitung eine relative Hinundherbewegung im Verhältnis zum Werkstück gegeben.

Weiterhin ist ein Verfahren zum Her*; stellen von Globoidschnecken bekannt, bgi. welchem ein' zahnradähnliches Schneidwerk^ zeug an einem Schneckenrohling nach Art einer ineinandergreifenden Schnecke und eines Schneckenrades angreift und bei welchem das Schneidwerkzeug einen gewünschten Tiefenvorschub ohne Relativschwenkbeweguilgen zwischen Werkstück und Werkzeug erhält und nach Beendigung des Tiefenvorschubs dem Werkzeug relative Schwenkbewegungen im Verhältnis zum Werkstück gegeben werden, um die vorher geschnittenen Nuten zu verbreitern,

In den beiliegenden Zeichnungen ist eine Ausführungsform einer Maschine zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Schnitt einer Maschine gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i.

Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1.

Fig. 5 zeigt einen waagerechten Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2 und 4.

Fig. 6 zeigt einen waagerechten Schnitt durch eine Einzelheit nach der Linie 6-6 der Fig. 4.

Fig. 7 zeigt einen waagerechten Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 1.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt einer Einzelheit nach der Linie 8-8 der Fig, 7.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt einer Einzelheit nach der Linie 9-9 der Fig. 7.

Fig. 10 zeigt ein Schema, das eine andere Stellung der in Fig. 9 dargestellten Kurvenscheibe und ihrer Führungsrolle veranschaulicht.

Fig. 11 zeigt eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht einer geänderten Ausführung der das Schneidwerkzeug verschiebenden Einrichtung. Das Maschinengestell enthält einen Unterteil 21 mit einem Bett 22, das die arbeitenden Teile der Maschine trägt. Ein aufrecht stehender Teil 23 des Bettes (Fig. 1) hat Führungen 24 und 25, auf denen ein Support 26 sitzt, der die Schneidwerkzeugspindel 27 trägt. Ein. Schneidwerkzeug 28 ist an dem unteren vortretenden Ende dieser Spindel befestigt. Das Schneidwerkzeug trägt am Umfang Zähne, die wie die Zähne eines Schnekkenrades angeordnet sind und welche einen der Steigung der herzustellenden Schnecke entsprechenden Schraubenwinkel besitzen. Die Flanken und Vorderseiten der Zähne sind abgeschrägt, um den erforderlichen Anstellwinkel zu erhalten. Die Schnittlinien der ^Seitenflächen der Schneidwerkzeugzähne mit ⁱ""¹ :en Endflächen an dem stärkeren Ende des i|ieidwerkz6ugs bilden die Schneidkanten, j?5äiach dem Stumpfwerden durch Weg-' idieser Endflächen geschärft werden. Diese Zähne entsprechen in der Teilung den Zähnen des Rades oder Segments, mit dem die zu schneidende Schnecke in Eingriff kommen soll, und ihre Seitenflächen haben die gleiche Form wie die Seitenflächen dieses Rades. Der Charakter der Schrägung jeder Seitenfläche ist derart, daß ihre Schnitte mit allen zur Achse des Schneidwerkzeugs senkrechten Ebenen einander ähnlich sind. Infolgedessen bleibt die Schneidform einer jeden Seite eines jeden Zahns nach wiederholtem Schärfen während des Gebrauchs des Schneidwerkzeugs die gleiche, obwohl die Zähne schmaler werden und ihre Umfangslinien sich an dem Grund und an den Spitzen infolge des Schärfens der Achse nähern. Diese Zähne haben jedoch eine größere radiale Länge als die Zahne, des entsprechenden Schneckenrades, damit sie immer noch eine genügend tiefe Nut in das Werkstück schneiden können, nachdem sie durch das Schärfen kürzer geworden sind. Vorzugsweise werden die Zähne des Schneidwerkzeugs und des Rades mit Evolentenkurven versehen.

Das Werkstück 30 (Fig. i) wird vermittels eines konischen Schaftdornes 31 und einer Stange 33 an einer Werkstückspindel 32 befestigt, die sich in Lagern 34 und 35 dreht; der Dorn 31 dreht sich in einem vorderen Lager 36. Antriebs- und Leerlaufscheiben 37 und 38 sind auf der Spindel 32 angebracht und werden mittels eines Riemens 39 von einem Elektromtor 40 oder durch eine andere Antriebseinrichtung angetrieben.

Die Werkstückspindel 32 dient als Antriebselement, um das Schneidwerkzeug in Übereinstimmung mit dem Werkstück umlaufen zu lassen, das Schneidwerkzeug auf die gewünschte Tiefe in das Werkstück vor- * zuschieben und um außerdem dem Schneidwerkzeug Schwingbewegungen zu erteilen, iw Ein auf der Spindel 32 befestigtes Schraubenrad 41 kämmt mit einem Rad 42 (Fig. 2) auf einer aufrecht stehenden Welle 44. Die Welle 44 treibt durch Kegelräder 46 und 47 eine waagerechte Welle 45, ein Zahnrad 48 (Fig. 7), ein Zahnrad 49 und damit eine Welle 50 an. Die Welle 50 trägt eine Schnecke 51, die mit einem Schneckenrad 52 in Eingriff steht, durch das die Schneidwerkzeugspindel 27 mit Keil- oder Langnutenverbindung hindurchgeführt ist. Dieses Räderwerk hat ein solches Übersetzungsverhält-

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nis, daß das Schneidwerkzeug sich bei jeder Umdrehung des Werkstücks in Form einer Schnecke mit .eingängigem Gewinde um eine Zahnteilung, aber im Falle einer Schnecke mit mehrgängigem Gewinde um den Winkel von zwei oder mehr Zähnen dreht. In irgendeinem Teil des Räderwerks kann ein auswechselbares Getriebe bekannter Art vorgesehen sein, um den Anforderungen der

ίο Herstellung verschiedener Arten von Werkstücken zu entsprechen; in jedem Fall ist das Räderwerk so berechnet, daß es eine Drehung des Schneidwerkzeugs um den gleichen Betrag bewirkt, wie wenn es ein Triebrad wäre, das von einer dem Werkstück entsprechenden Schnecke getrieben wird.

Um das Schneidwerkzeug auf richtige-Tiefe in das Werkstück vorzuschieben, ist ein Schwinghebel 53 (Fig. 4 und 5) vorge-

sehen, der um einen Zapfen 54 drehbar gelagert ist und ein Segment mit einer Reihe Zähne 55 aufweist, die mit Zahnstangenzähnen 56 auf der Spindel 27 in Eingriff stehen. Dieses Triebwerk schiebt das Schneidwerkzeug, das tangential zu dem Werkstück steht, aus einer Ruhestellung (unterhalb der in Fig. 4 gezeigten Stellung) in die Stellung gemäß Fig. 4 vor, in der seine Schneidkanten mit der Achse des Werkstücks in der gleichen Ebene liegen. Zu diesem Zweck wird dem Schwinghebel 53 in dem erforderlichen Ausmaß mittels eines Nockens 57 eine ununterbrochene langsame Bewegung erteilt, mit dem eine Rolle 58 an dem Außenarm des Hebels in Eingriff steht. Dieser Nocken sitzt auf einer Welle 59 (Fig. 5), die über ein Schneckenrad 60, eine Schnecke 61, eine Welle 62, ein Räderwerk 63, 64, 65, 66, eine Welle 66^a und ein Schraubenrad 67 angetrieben wird, das mit dem Schraubenrad 41 in Eingriff steht.

Eine zweite Vorschubeinrichtung dient zum radialen Vorschub, wie Fig. 11 zeigt. Der Support 26 gleitet in den Führungen 24 und 25 und ist mit einer Zahnstange 68 gekuppelt, die gleichfalls auf der unteren Führungsbahn verschiebbar angebracht ist. Ein Nocken 69 kann an Stelle des Nockens 57 auf der Welle 59 oder auf einer entsprechenden Welle befestigt sein, die von dem gleichen Getriebe wie die Welle 59 getrieben wird, um durch eine Führungsrolle 70 auf die Zahnstange 68 zu wirken.

Eine Feder 85 in einem Gehäuse 86 dient dazu, das Schneidwerkzeug nach seinem Vorschubgang bei Freigabe des Hebels 53 vom Nocken zurückzuführen und den Spielraum zwischen dem Nocken, dem Hebel und der Spindel aufzunehmen. Die Abwärtsbewegung der Spindel wird durch eine einstellbare Mutter 87 begrenzt, die auf einen an der Spindel sitzenden vorstehenden Schaft 88 geschraubt ist. Ein an der Schneidwerkzeugspindel 27 befestigter Führungsblock 89 geht durch das Schneckenrad 52 zentral hindurch und hat schraubenförmige Führungsflächen 90 (Fig. 7), die der schraubengangförmigen Führung des Schneidwerkzeugs entsprechen und mit ergänzenden Flächen auf einer Führung 91 in Eingriff kommen, die an der inneren Bohrung der Schnecke befestigt ist. Das Schneidwerkzeug führt im wesentlichen eine Drehbewegung um seine Achse mit einer Tiefenvorschubbewegung aus, wobei sich das Werkstück um seine Achse dreht. Dies hat zur Folge, daß das Schneidwerkzeug in dem Werkstück eine schraubengangförmige Nut bildet, die im Profil das Spiegelbild ihrer eigenen Zähne ist. Es muß nach dem Nachschleifen und dem sich daraus ergebenden Schmalerwerden der Zähne ein Ausgleich geschaffen werden, damit die durch die Zähne geschnittenen Schneckengewinde noch die genaue Breite haben. Ein solcher Ausgleich kann nicht dadurch bewirkt werden, daß das Schneidwerkzeug weiter auf die Achse des Werkstücks hin vorgeschoben wird, wie es bei Gewindeformungsmaschinen der bekannten Bauarten geschieht; denn eine solche Verringerung des Mittenabstands (mit Mittenabstand ist der Abstand zwischen der Achse des Schneidwerkzeugs und der Achse des Werkstücks auf der zu beiden Achsen senkrechten Linie gemeint) ändert sowohl die Form als auch den Abstand des Gewindes.

Diese Tatsache ist in den Fig. 14 bis 16 graphisch dargestellt. Fig. 14 zeigt ein Schneidwerkzeug 28 mit voller Zahnbreite, das auf die vorgeschriebene Tiefe in das Werkstück 30 vorgeschoben ist. Der Mittenabstand ist die Strecke X. Fig. 15 zeigt das gleiche Schneidwerkzeug, nachdem es so oft geschärft ist, bis seine Zähne 29 an den Schneidenden sichtlich schmaler geworden sind. Falls das Schneidwerkzeug dann auf den Mittenabstand Z vorgeschoben wird, der um den Betrag Y kleiner als der Betrag X ist und der genügt, um das Gewinde von der gleichen Breite wie ursprünglich zu machen, entstehen Fehler in der Form und im Abstand des Gewindes. Diese Fehler sind in Fig. 16 gezeigt, wo die vollen Linien das wie in Fig. 14 geschnittene Gewinde und die gestrichelten Linien das gemäß in Fig. 15 geschnittene Gewinde wiedergeben.

Die richtige Gewindeform und die Genauigkeit ihrer Breite nach dem Dünnerwerden der Schrieidwerkzeugzähne wird dadurch erhalten, daß das Schneidwerkzeug zusätzlich zu seiner . normalen Drehung eine Zunahme an Drehbewegung erhält, wie es im Hauptpatent 570 000 auseinandergesetzt ist.

Die zunehmende Drehung wird bei der

dargestellten Maschine wechselweise in den entgegengesetzten Richtungen bei häufigen Intervallen erzeugt, nachdem das Werkstück in jedem Falle um etwas mehr als eine volle Umdrehung gedreht worden ist. Dies wird dadurch bewirkt, daß die treibende Schnecke 51 in der Längsrichtung bewegt wird, wie nun unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 10 beschrieben werden soll.

Die Welle 45 trägt ein Ritzel 92, das mit einem Kronrad 93 auf einer Welle 94 in Eingriff steht, welche die Achse der Triebschnecke 51 kreuzt und in ihrem Gehäuse Lager besitzt. Eine Kurvenscheibe 95 ist auf der Welle 94 befestigt und legt sich gegen eine Rolle 96, die von einem Kolben 97 getragen wird, der in dem Schneckengehäuse verschiebbar ist und durch ein Drucklager 98 auf die Schneckenwelle wirkt. Eine Feder 99 drückt an der entgegengesetzten Seite der Schnecke gegen eine Schulter 100 der Schneckenwelle und übt auf einen Deckel 101 an dem angrenzenden Ende des Gehäuses eine Gegenwirkung aus. Hierdurch wird die Rolle 96 gegen die Kurvenscheibe 95 gepreßt und die Schnecke zurückbewegt, wenn dieses durch ein Zurückweichen der Kurvenscheibenfläche ermöglicht wird. Die Kurvenscheibe hat einen vorstehenden, eine Ruhelage ermöglichenden Teil H und einen zurückspringenden Teil L, wie Fig. 10 zeigt. Der Höhenunterschied dieser Teile in radialer Richtung ist ebenso groß wie die Maximalbewegung, die nötig ist, um die Verdünnung der Schneidwerkzeügzähne auszugleichen, er kann auch größer sein. Die Schnecke kann sich um diese ganze Entfernung oder um einen Teil rückwärts bewegen, da ihre Bewegung durch eine Stellschraube 102 begrenzt werden kann, die in den Deckel 103 an dem dem Deckel 101 gegenüberliegenden Ende des Schneckengehäuses eingeschraubt ist. Diese Schraube kann mit einem Kolben 104 in Berührung kommen, der mit Nuten und Schlitzen versehen ist, so daß er die Welle 94 und die Kurvenscheibe 95 umfaßt; das Innenende des Kolbens 104 steht mit dem Außenende des Kolbens 97 (Fig. 9) in Berührung. Eine Befestigungsschraube 105 sichert das Einstellen der Anschlagschraube 102.

Durch geeignete Bemessung des treibenden Räderwerks macht die Kurvenscheibe 95 eine Umdrehung, während das Werkstück etwas mehr als zweimal umläuft, z. B. eine Umdrehung zu je zweieinhalb oder· drei Umdrehungen des Werkstücks. Der vorstehende Teil H der Kurvenscheibe bringt die rechten Seiten der Schneidwerkzeugzähne 29 auf den entsprechenden Seiten der Gewindegänge zur Wirkung, wie Fig. 12 zeigt. Der zurück- 1 stehende Teil L der Kurvenscheibe läßt dagegen eine Verschiebung des Schneidwerkzeugs durch die Feder 99 zu, so daß die linken Seiten seiner Zähne auf das Werkstück einwirken. Jede Einwirkung erfolgt während etwas mehr als einer vollständigen Umdrehung des Werkstücks. Dadurch und mit Hilfe der Einstellschraube 102 werden die richtige Form und Breite des Gewindes und Abstände ihrer Gänge unabhängig von der Dicke der Schneidwerkzeugzähne aufrechterhalten; die zunehmende Drehung des Schneidwerkzeugs wird gesteigert, wenn seine Zähne durch die aufeinanderfolgenden Schärfvorgänge dünner werden.

Im Antrieb für die Kurvenscheibenwelle haben sowohl das mit dem Kronrad 93 kämmende Ritzel 92 als auch das die Schnecke antreibende Ritzel 48 des-Räderpaares 48, besonders breite Stirnflächen, um eine Bewegung des Supports für das Schneidwerkzeug zu gestatten, der das Schneckenwellengehäuse trägt. Dies kann für die radiale Zuführung des Schneidwerkzeugs auf Tiefe oder für seine Einstellung nötig sein. Solche Bewegung ist meistens nicht groß und kann durch diese Einrichtung leicht vorgenommen werden. Diese Einrichtung ist einfach und praktisch.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Maschine zum Erzeugen von Globoidschnecken nach Patent 570 000, bei dem das Werkstück um seine Achse gedreht und ein Schneidwerkzeug in Form eines mit Schneidkanten an einem Ende versehenen Zahnrades querachsig zum Werkstück angebracht und um seine eigene Achse gedreht wird, während die relativen Geschwindigkeiten des Werkstücks und des Schneidwerkzeugs denen einer gleichartigen Schnecke und eines in Eingriff mit dieser laufenden Schneckenrades entsprechen, ohne daß eine Verschiebung des Schneidwerkzeugs in Richtung senkrecht zur Achse der Schnecke stattfindet und zur Herstellung der Schneckengänge, wenn die Breite der Werkzeugzähne auf dem Teilkreise geringer ist als die Breite der Zahnlücken des Werkstücks, das Schneidwerkzeug um diesen Unterschied geschwenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (45) für das die Werkstückspindel (27) drehende Schnekkengetriebe (51, 52) über ein Rädergetriebe (92, 93) eine Kurvenscheibe (95) dreht, die über einen gleichachsig zur Schnecke (51) angeordneten verschiebbaren Teil, z. B. einen Kolben (97), der Schnecke (51) zunehmende Verschiebun-

   gen und damit der Werkzeugspindel (27) zunehmende Schwenkbewegungen erteilt, die zeitlich so bemessen sind, daß das Werkstück mindestens eine ganze Umdrehung ausführt, während die eine der beiden Seiten der Schneidzähne des Werkzeugs (28) in schneidender Berührung mit einer Seite der Schneckengänge bleibt.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schnecke verschiebende Kolben (97) kraftschlüssig gegen einen zweiten Kolben (104) anliegt, der durch eine Mikrometereinrichtung (102) einstellbar ist und damit die Größe der Schwenkbewegung des Schneidwerkzeugs bestimmt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen