DE692127C - Verfahren zur Bearbeitung der Zahnflanken von Kegelraedern mit laengs gekruemmten Zaehnen unter Verwen Schleifschnecke in Kegelform - Google Patents

Description

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AUSGEGEBEN AM
13. JUN11940

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung der Zahnflanken von Kegelrädern mit längs gekrümmten Zähnen unter Verwendung einer sich mit dem Werkstückrad verschraubenden Schleifschnecke in Kegelform.

Es ist schon verschiedentlich vorgeschlagen worden, die Zähne von Stirn- und Schraubenrädern mit einer Zylinderschnecke zu schleifen und dieser Schnecke gegenüber dem Werkstück einen verhältnismäßig großen Durchmesser zu geben, um die Abnutzung des Schleifprofils in erträglichen Grenzen zu halten.

Diese Maßnahme kann beim Schleifen von Kegelrädern mit längs gekrümmten Zähnen unter Verwendung einer sich mit dem Werkstück verschraubenden Schleifschnecke in Kegelform nicht angewandt werden, weil hier die Durchmesser des Werkzeuges in ihrer Größe an die Stärke der Zahnlängskrümmung gebunden sind. Bei Kegelschnecken anwendbarer Größe war aber eine so große Abnutzung zu erwarten, daß man bisher von einer Anwendung dieses A'erfahrens Abstand genommen hat. '

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Sie zeigt einen Weg, die dargelegten Schwierigkeiten zu vermeiden, und zwar wird erfindungsgemäli vorgesehen, die Schleifschnecke zum Zwecke des Abnutzungsausgleiches in Richtung ihres kleineren Durchmessers weiterzuschraubeu.

Die kegelige Form des Werkzeuges wird also hier ausgenutzt, um auf einfache Weise den Folgen einer übermäßigen Abnutzung entgegenzuwirken. Durch das Weiterschrauben der Schleifschnecke in Richtung ihres kleinen Durchmessers wird das durch die Abnutzung zurückgetretene Profil wieder in den Bereich der Abrichtwerkzeuge gebracht.

Zweckmäßig wird die Vorrichtung zum Abrichten der Schleifschnecke so ausgebildet, daß der Träger für die Abrichtwerkzeuge au einer der Verjüngung der Schleifschnecke entsprechend geneigt zur Schneckenachse am ortsfesten Gestell angeordneten Gewindespindel angeordnet ist, die gleichzeitig als Kippachse zum Einschwenken der Abrichtwerkzeuge in eine Arbeitsstellung und eine Ruhestellung sowie als Vorschubspindel zur Fortbewegung der Abrichtwerkzeuge durcli die Schneckengänge des Werkzeuges dient.

In der Zeichnung ist sowohl das neue Verfahren wie auch die dabei zur Anwendung kommende Abrichtvorrichtung beispielsweise veranschaulicht. Es bedeuten

Fig. ι einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine zur Bearbeitung längs gekrümmter Zahnflanken,

Fig. 2 eine kegelige Schleifschnecke im Eingriff mit einem zu verzahnenden Kegelrad roh Ii ng,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Schwenkbewegungen des Werkzeuges nach Fig. 2,

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Fig. 4 bis 7 in verschiedenen Darstellungen die Anordnung der Abrichtwerkzeug^· in Arbeitsstellung,

Fig. 8 eine schematiche Darstellung der vom Abrichtwerkzeug auf den Flanken de< Werkzeuges beschriebenen "Bahnen,

Fig. 9 einen Schnitt durch den Werkzeug-' kopf,

Fig. ίο die schematische Darstellung einer to Abrichtvorrichtung für die erimdungsgemäl.i vorgesehenen Werkzeuge,

Fig. 11 eine Ansicht von oben zu Fig. io, Fig. 12 eine Seitenansicht zu Fig. ii, Fig. 13 eine Ansicht von oben zu Fig. 12. Die in den dargestellten Beispielen zur Ausübung des neuen Verfahrens vorgesehene Maschine entspricht in ihrem Gesamtaufbau der bekannten Abwälzfräsmaschine für Spiralkegelräder, so daß sich eine Beschreibung der gesamten Maschine erübrigt. Die bestehenden Unterschiede sind im wesentlichen aus den Fig. 1 und 9 zu erkennen.

Wie Fig. ι zeigt, erfolgt der Antrieb des Werkzeuges 1 vom Motor 2 aus, und zwar über die Getrieberäder 3, 4 und die Welle 5. \^ron der Welle 5 aus wird auch der in Fig. 1 nicht mit dargestellte Kegelradrohling angetrieben. Dafür sind Kegelräder 6, 7 mit einer Welle 8 vorgesehen. Endlich wird auch die Schwenkbewegung der den W^rerkzeugkopf 9 tragenden Planscheibe 10 von der Welle 5 abgeleitet, und zwar ist dafür ein Wendegetriebe vorgesehen, welches gleichzeitig auch ein auf der Welle 8 angeordnetes Differentialgetriebe 11 beeinflußt, so daß sich trotz der Schwenkbewegungen Werkzeug und Rohling ordnungsmäßig miteinander verschrauben. Der Antrieb der Planscheibe kann natürlich auch von einem besonderen Motor aus erfolgen. Das kegelige Werkzeug ist als Schleifschnecke ausgebildet.

Das Wendegetriebe für die Planscheibenbewegung besteht im Beispiel aus zwei lose auf der Welles sitzenden Schraubenrädern 12, 13, deren gcgeneinandergerichtete Naben mit Kuppelnocken ausgerüstet sind und die wahlweise mit einer zwischen beiden verschiebbar, aber nicht auf der Welle drehbar angeordneten Kuppelmuffe 14 zusammen arbeiten. Die Kuppelmuffe wird von einem Hebel 15 gesteuert, der seinerseits von der Planscheibe 10 aus bewegt wird und jedesmal dann in seine gegenüberliegende Schwenkstellung gebracht wird, wenn die Planscheibe den durch die Art und Größe des zu verzahnenden Rades bestimmten Endpunkt ihrer Schwenkbewegung erreicht hat. Je nachdem nun der Antrieb für die Planscheibe über das Schraubenrad 12 oder 13 geleitet wird, 'er-. fährt die die Planscheibe drehende Schnecke 15 Rechts- oder .Linksdrehung. Denn in einem Fall erfolgt der Antrieb von einem Schraubenrad mit Linkssteigung und in einem anderen Falle mit Rechtssteigung. Beim Betriebe der Maschine wird somit die Plan-J scheibe und damit auch das mit dem Werkzeugkopf daran befestigte Werkzeug in schnellem Wechsel hin und her bewegt. Dabei beschreibt das Werkzeug einen Kreisbogen um den Planradmittelpunkt ο (Fig. 3). 7c

Bei dem beschriebenen Beispiel wird das j Werkzeug nicht sogleich auf die volle Schneid- ! tiefe eingestellt, sondern es wird allmählich vorgeschoben. Dieser Vorschub kann je nach den besonderen Erfordernissen entweder durch eine Verschiebung des Werkzeuges oder auch des Kegelrades erfolgen. Das Hinundherschwingen hat also neben der erforderlichen Abwälzbewegung weniger ein Verschieben des Werkzeuges gegen den Rohling zu' bewirken, als zu verhindern, daß die gleichen Zonen des Werkzeuges und des Rohlings längere Zeit in schneidender Berührung bleiben. Andernfalls würde die vorgesehene feinzahnige Schnecke oder gar eine Schleif-· S5 schnecke eine unzulässige Wärmcentwicklung oder auch ein schnelles Abstumpfen der empfindlichen Schneiden herbeiführen. Die durch das Hiuundherschwenkeii des Werkzeuges herbeigeführte schnelle Ablösung seiner wirk- go samen Oberflächenteile tritt in bezug zu dem Kegelradrohling als eine Zalmhöhenbewegung in Erscheinung.

In der Ausführung nach Fig. 9 ist als Werkzeug eine hyperbolisch gestaltete Schnecke 1 y.5 vorgesehen, die wie die Kegelschuecke unterschiedliche Enddurchmesser aufweist. Dabei sitzt die Sclineckenachse 16 in einer Hohlwelle 17, die mittels Kegelräder 18 gedreht wird. Schneckenachse und Hohlwelle sind. lösbar miteinander verbunden. Zur Veranschaulichung dieser Kupplungseinrichtung ist nach Fig. 9 eine Stellschraube 19 vorgesehen." Das der Werkzeugschnecke abgekehrte Ende der Sclineckenachse iö ist als Gewindespindel 16' ausgebildet und mit einem Vierkantkopf 16" für den Angriff eines Stellschlüssels versehen. Die Gewindespindel 16' führt sich in einer fest mit der Hohlwelle verbundenen Mutter 20. Die Steigung der Spindel ist no kleiner als die Mantelliiiienteiluug des Werkzeuges, und zwar entspricht die Steigung der Spindel 16' der Mantellinienteilung des Werkzeuges, die mit dem Kosinus des von der Werkzeugachse und der Werkzeugmantellinie υ5 eingeschlossenen Winkels ζ multipliziert ist. Wird bei diesem Steigungsverhältnis zwischen Gewindespindel und Werkzeug die Gewindospindel nach Lösen der Schraube 19 entsprechend gedreht, so verschraubt sich gleichzeitig (lie Werkzeugachse i6- derart in der Hohl welle 17, daß die in der Ebene des J'lau-

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rades liegenden Strecken der Gewindegänge ihre Lage, rechtwinklig zum Planrade gemessen, verändern, während eine Verschiebung parallel zur Ebene des Planrades nicht stattfindet, oder mit anderen Worten, durch die beschriebene Verstellung wird eine Vergrößerung der wirksamen Werkzeugdurchmesser erzielt. Folglich können nach eingetretener Abnutzung des Werkzeuges und to der damit verbundenen Verkleinerung seiner Durchmesser durch die beschriebene Verstellung die zum Eingriff gelangenden Teile der Gewindegänge wieder an das Planrad herangebracht werden. Nach erfolgter Einstellung wird dann die Stellschraube 19 wieder angezogen.

Hie beschriebene Einrichtung kann nicht nur zum Ausgleich eintretender Abnutzung, sondern ferner auch zur Erzielung des notwendigen Vorschubes Verwendung finden, bei welchem ja auch die in der Ebene des Planrades liegenden Strecken der Werkzeuggewindegänge gegen das Planrad vorgeschoben werden. In diesem Falle empfiehlt es sich, die Gewindespindel selbsttätig zu drehen, beispielsweise nach Ausführung je einer Schwenkbewegung der Planscheibe.

Die Maschine erhält zweckmäßig. eine in den Fig. 10 bis 13 beispielsweise veranschaulichte Abrichtvorrichtung.

Diese Abrichtvorrichtung weist zwei Abrichtwerkzeuge (Diamanten) 21 auf. welche an Schiebern oder wie im Beispiel an Schwinghebeln 22 befestigt sind. Diese Werkzeuge greifen dort an. wo die Schleifschnecke bei der späteren Bearbeitung des Kegelrades mit diesem m Berührung kommt, nämlich in der Ebene des Planrades. Dadurch werden Fehler ausgeschaltet, die durch •I" L'ngenauigkeiten der Antriebsorgane entstehen könnten. Den Abrichtwerkzeugen wird mittels einer von einem Motor 38 angetriebenen Exzenterwelle 23' eine schwingende Bewegung erteilt, und zwar ist der Ausschlag der Schwingung so bemessen, daß die Diamanten die iranze Höhe der Zahnflanke bestreichen. Während die Abrichtwerkzeuge diese Bewegung ausführen, wird die Schleifschnecke i. die während des Abrichtens vom 5» Maschinenantrieb entkuppelt ist, von einem Wendegetriebe 23, 24, 2*, aus über Zahnräder 2Ö. 27 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird auch über ein Zahnrad 28 eine Spinde! 29 gedreht. Diese Spindel trägt verschiebbar das mit den Abrichtwerkzeugen 21 ausgerüstete Gehäuse 30. Sie liegt wie auch die Drehachse der Schwinghebel etwa in der Ebene des Planrades. Das hat zur Folge, daß die Abrichtwerkzeuge in allen Stellungen der fio Abrichtvorrichtung mit praktisch ausreichender Genauigkeit radial zur Schleifschnecke bewegt werden, so daß geradlinig profilierte Zahnflanken entstehen. Verlegt man die Drehachsen der Hebel aus der Planradebene, so schwingen die Abriebt werkzeuge 21 mehr oder weniger tangential zu um die Fräserachse geschlagene Kreise und erzeugen gekrümmte Flanken.

Die Spindel 29 ist in ihrem mittleren Teil mit Gewinde 29' versehen. Sie erteilt dem Abrichtgehäuse 30 über eine Mutter 31 eine geradlinige,—parallel zur Planradachse verlaufende \⁷erschiebung. Die Geschwindigkeiten dieser Verschiebung sind so bemessen, daß die Abrichtwerkzeuge während der Ver-Schiebung mit den Flanken der umlaufenden Schnecke in ordnungsmäßiger Berührung bleiben. Nachctem die Abrichtwerkzeuge die Gewindegänge der Schneidwerkzeuge in einer Umlaufrichtung durchlaufen haben, wird durch entsprechende Steuerorgane (vorzugsweise hydraulische Organe) das Wendegetriebe 23t 24, 25 umgeschaltet, so daß Schnecke und Spindel und somit auch das Abrichtgeliäuse sich in entgegengesetzte) Richtung bewegen, bis. nach Erreichung des anderen Schneckenrades wiederum eine Umsteuerung' der Bewegungsrichtung stattfindet.

Wie insbesondere aus den Fig. 12 und 13 ersichtlich, stützt sich das Abrichtgehäuse 30 mit einer Rolle 31 an einer Schiene 32 ab, die, parallel zur Spindel 29 verlaufend, fest mit dem Maschinengestell bzw. mit dem Werkzeugkopf verbunden ist. Das Eigengewicht des Gehäuses 30 bzw. des Motors 38 bewirkt einen genügend großen Anpreßdruck der Rolle 31 gegen ihre Führungsschiene. Gegebenenfalls kann der Anpreßdruck aber auch noch durch Federn oder Gewichte vergrößert werden. Die Schiene 32 ist auswechselbar angeordnet. Wird eine geradlinig gestaltete Schiene eingesetzt, so erzeugen die Abrichtwerkzeuge eine'Schnecke mit gerader Mantellinie. Sollen dagegen Schnecken mit gckrümmter Mantellinie, beispielsweise hyperbolisch geformte Schnecken, erzeugt werden, so wird eine entsprechend gekrümmte Schiene eingebaut. Durch Auswechseln der Schiene ist es möglich, der Schnecke zur Erzeugung no des einen Rades eines Radpaares eine andere· Mantellinienkrümmung zu geben als der Schnecke zur Erzeugung des anderen Rades. Es werden dadurch für beide Räder in der Längsrichtung unterschiedlich gekrümmte M₅ Flanken hergestellt.

Die Einstellung der Schwinghebel 22 erfolgt hinsichtlich der zu erzeugenden Zahnstärke mittels Stellvorrichtungen 33, die. eine Verschiebung der Schwinghebel in Richtung ihrer Schwingachsen bewirken, und hinsichtlich des zu erzeugenden Flanken winkeis durch

Schwenken der Schwinghebellager 34 über die kreisförmige Bahn 35.

Die Abrichtvorrichtung ist ferner so eingerichtet, daß wahlweise von den beiden Abrichtwerkzeugen 21 die einem Zahn zugeordneten oder die einer Zahnlücke zugeordneten Flanken gleichzeitig bestrichen werden (Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7). Außerdem werden zur Erzeugung der Profile nach Fig. 5 und 7 bogenförmige Führungen für die Abrichtwerkzeuge 21 verwendet.

Die Schwingbewegung der Abrichtwerkzeuge ist wesentlich größer als die Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke. Infolgedessen beschreiben die Diamanten auf der Oberfläche der Schneckengänge diagonale Bahnen, die sich bei mehrmaligem Entlangführen der Diamanten an der Schnecke in einem Winkel schneiden, wie schematisch in Fig. S ange-' deutet ist. Diese Art des Abrichtens ist für die Herstellung eines glatten Zahnprolils von besonderem Vorteil.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich, ruht die Abrichtvorrichtung in jeder Arbeitsstellung nur auf drei Stützen, nämlich auf den an den Außenseiten des Gehäuses 30 liegenden Führungen36, 37 und der Rolle 31. Auch diese Ausbildung gewährleistet wegen ihrer hohen S tandsicher hei t ein einwandfreies Abrichten der Schleifschnecke. Hier ist noch darauf hinzuweisen, daß in den Zeichnungen die Einzelteile der Abrichtvorrichtung lediglich schematisch dargestellt sind und daß selbstverständlich in der Anwendung auch zur Lagerung der Abriebt werkzeuge geeignete Organe vorgesehen werden, die ein unerwünschtes Abbiegen "oder seitliches Ausweichen der Abrichtwerkzeuge verhindern.

Xaeh erfolgtem Abrichten wird die Abrichtvorrichtung so um die Führungsspindel 29 geschwenkt, daß sie die in Fig. 12 strichpunktiert eingezeichnete Ruhestellung einnimmt, in welcher sie'dann während der Bearbeitung der Kegelradrohlinge verbleibt, bis sie nach eingetretener Abnutzung wieder in Arbeitsstellung geschwenkt wird. Ferner wird nach dem Abrichten der Antrieb der Schnecke wieder mit dem Maschinenantrieb gekuppelt.

So Natürlich ist die Erfindung nicht_auf die dargestellten Ausführungen beschränkt, sondern es sind sowohl Änderungen wie auch andere Ausführungen möglich. Beispielsweise könnten die Abrichtwerkzeuge auch außerhalb der Planradebene angeordnet sein, nämlich dann, wenn man die damit verbundene Geiährdiuiir der Genauigkeit in Kauf nimmt. Damit würde dann der andere Vorteil erreicht, daß ein Schwenken der ganzen Abrichtvorrichtung in eine Ruhestellung entbehrlich wird.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Bearbeitung der Zahnflanken von Kegelrädern mit längs gekrümmten Zähnen unter Verwendung einer sich mit dem Werkstückrad verschraubenden Schleifschnecke in Kegel form, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifschnecke zum Zwecke des Abnutzungsausgleiches in Richtung ihres kleineren Durchmessers weitergeschraubt wird.
2. 2. Vorrichtung zum Abrichten der Schleifschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (30) für die Abrichtwerkzeuge (21, 22) an einer der Verjüngung der Schleifschnecke (τ) entsprechend geneigt zur Schneckenachse am ortsfesten Gestell (9) angeordneten Gewindespindel (29, 29') angeordnet ist, die gleichzeitig als Kippachse zum Einschwenken der Abrichtwerkzeuge in eine Arbeitsstellung und eine Ruhestellung sowie als Vorschubspindel zur Fortbewegung der Abrichtwerkzeuge durch die Schneckengänge des Werkzeuges dient.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbar von der Vorschubspindel (29, 29') gehaltene Träger (30) für die Abrichtwerkzeuge mittels eines Füh rungs Stückes (31) von einer ortsfest angebrachten Schablone (3-O beim Abrichten in der vorgesehenen Schwenkstellung gehalten wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspiuch 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtwerkzeuge (22) als Schwinghebel ausgebildet sind, deren Lager (34) in einer durch die Hebelachsen gelegten Kbene derart entsprechend dem Flankenwinkel der Schleifschnecke verschwenkbar sind, . daß sie wahlweise entweder die beiden einem Zahn oder einer Lücke (Fig. 7) zugeordneten Flanken bestreichen (l'~ig. 13).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß für das Weiterschrauben der Schleifschnecke (1) eine Gewindespindel (Ί6) vorgesehen ist, deren Steigung der Steigung der Schleifschnecke, "» multipliziert mit dem Kosinus des von dieser Spindel (10) und der Kbene des Planrades eingeschlossenen Winkels (x), entspricht.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen