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Messerkopf zum Schneiden von Zahnrädern, insbesondere Spiralkegelrädern
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeuge zum Schneiden von - Zahnrädern,
insbesondere auf einen Messerkopf zum' Schneiden von Zahnrädern mit in der Längsrichtung
gekrümmten Zähnen, beispielsweise von Spiralkegelrädern und Hyperboloidkegelrädern.
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Die gegenwärtig zum Sc'h'neiden von Zahnrädern üblichen Messerköpfe
sind mit einzeln eingesetzten Messern ausgerüstet. Hierbei ist deren Zahl indessen
beschränkt, weil in dem Kopf zwischen " benachbarten, zum Einsetzen der Messer dienenden
Schlitzen; genügend Werkstoff stehenbleiben muß, um dem Kopf die erforderliche Festigkeit
zu verleihen. Ein Kopf von bestimmtem Durchmesser kann daher nur eine beschränkte
Anzahl von Messern aufnehmen. Beim Erhöhen der iV.Tess;erzahl :entsteht auch die
Aufgabe, die Messer in. dem Kopf zu befestigen, ohne durch die große Anzahl von
Bolzenlöchern den Kopf zu sehr zu schwächen.
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Man hat verschiedentlich versucht. Messerköpfe herzustellen, die sich
durch eine- größere Anzahl von Messern - auszeichnen. So hat man vorgeschlagen,
zum Einklemmen von jeweils zwei Messern nur einen einzigen Bolzen und eine Klammer
zu verwenden. Indessen haben sich diese Vorschläge nicht bewährt, weil man zu keiner
genügend festen und genauen Sicherung der Messer gelangt. Auch hätte auf diesem
Wege sich mir eine geringe Erhöhung der Messerzahl erreichen lassen.
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Weiter hat man ,uersucht, die Anzahl der Messer dadurch zu erhöhen,
daß diese mit dem Messerkopf aus einem Stück hergestellt werden oder aus einem Stück
mit einem auf dem Kopf zu befestigenden Ring bestehen. Der erste dieser, beiden
Vorschläge ist unwirtschaftlich, weil die Messer aus Schnellstahl bestehen und es
unerwünscht wäre, auch den Kopf aus diesem Werkstoff anzufertigen. Auch ist die
Härtung eines solchen Werkzeugs ohne Verziehen schwer möglich.
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Der Vorschlag, einen finit den Messern aus einem Stück bestehenden
Ring auf dem Kopf zu befestigen, scheitert an der Schwierigkeit, ein Verziehen des
Ringes beim Härten zu vermeiden. Auch läßt sich der Ring beim Anschrauben
an
den Kopf nicht genau rund halten, jedenfalls nicht unter Einhaltung der sehr engen
Toleranzen, die man heutzutage bei der Zahnradfertigung fordert.
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Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Messerkopf
zu schaffen. der die vorstehend erläuterten Forderungen in einfacher und wirtschaftlicher
Weise erfüllt, also eine größere Anzahl von Messern aufweist als die bisher üblichen
Messerköpfe. Hierbei sollen die Messer leicht, genau und in starrer, unnachgiebiger
Lage auf dem Messerkopf zu befestigen sein.
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Weitere Erfindungsaufgaben ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.
Erfindungsgemäß sind mehrere Schneidzähne aus Ringstücken herausgearbeitet, die
am Umfang des Messerkopfes befestigt sind. Diese Schneidzähne können in der bei
Messerköpfen für die Zahnradherstellung üblichen Weise von der einen Stirnfläche
des Messerkopfes aus in Achsenrichtung vorspringen. Zweckmäßig sind besondere Einrichtungen
vorgesehen, um die Ringstücke hinsichtlich ihrer Winkelstellung und Einstellung
in Achsenrichtung auf dem Kopf genau festzulegen. Die Zähne eines jeden Ringstückes
lz:önnen entweder nur auf der Innenseite oder nur auf der Außenseite schneiden oder
teils auf der Innen-, teils, auf der Außenseite;. Insbesondere ist die Erfindung
auf Messerköpfe_ anwendbar, deren Messer rings um den Umfang des Messerkopfes herum
verteilt sind; Tals auch auf Messerköpfe der Bauart, bei der sich die Messer nur
um einen Teil des Umfanges des Kopfes erstrecken und zwischen dem letzten und dem
ersten Messer ein Zwischenraum gelassen ist, der die Teilbewegung des Werkstückes
gestattet.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. i einen Grundriß und Fig. 2 einen
Querschnitteines zum Schneiden von. Zahnrädern bestimmten Messerkopfes nach der
vorliegenden Erfindung mit rings um den Umfang verteilten Messern, Fig.3 einen Grundriß
einer anderen Ausführungsform eines zum Schneiden von Zahnrädern dienenden Messerkopfes
der Bauart, bei Selcher sich die Messer nur um einen Teil des Umfanges herum erstrecken,
Fig. 4. und 5 einzelne Ringstücke der in den Fig. i und ,, gezeigten Ausführungsform
im Aufriß.
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Fig.6 den Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. i oder einen entsprechenden
Schnitt durch den in Fig.3 gezeigten Messerkopf, Fig.7, S und 9 im Grundriß, Aufriß
und Seitenansicht einen Keil zur Festlegung des Ringstückes auf dem Messerkopf in
Umfangsrichtung und Fig. i o eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Messerkopfes nach Fig.3.
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Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel ist der umlaufende
Messerkopf 15 mit einzelnen Ringstücken 16 ausgerüstet. Der Kopf ist mit einer mittleren
Bohrung i; zum Aufspannen auf die Scbneidspindel versehen.
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Die Ringstücke bestehen je aus einem Hauptteil 20 und aus mehreren
Messern oder Zähnen 21, die mit dem Hauptteil aus einem Stück angefertigt sind.
Im Grundriß sind die Ringstücke bogenförmig ausgebildet, und -zwar besteht ihre
innere Flanke aus einer Kegelfläche 22, die zum Schneidkopf gleichachsig verläuft
und vorzugsweise geschliffen ist. Die Grundfläche 23 des Ringstückes ist indessen
eben. Sie wird ebenfalls geschliffen.
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Die Messer 21 des Ringstückes «-erden in der üblichen Weise so hergestellt,
daß sie Schneidkanten erhalten. Bei der in den Fig. 1, 2 und 4. gezeigten Ausführungsform
sind die Brustflächen sämtlicher Messer des Ringstückes derart geschärft, daß sämtliche
Messer mit ihren Außenkanten schneiden. Der Messerkopf dient nämlich zum Schlichten
der höhlen Zahnflanken eines Spiralkegelrit7els oder Hyperboloidritzels.
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Weiter sind die Messer so ausgebildet, daß sie sich oben und auf einer
oder beiden Seiten frei schneiden. Zu diesem Zweck können sie in der üblichen Weise
oben und an den Flanken hinterschliffen sein, wie dies bei Messerköpfen mit einzeln
eingesetzten Messern üblich ist. Auch das Schärfen der Messer erfolgt .in der üblichen
Weise auf den zu diesem Zweck gebräuchlichen Maschinen, wie man sie lum Schärfen
von den zur Zeit üblichen Messerköpfen mit einzeln eingesetzten Messern verwendet.
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Der Mittelteil 15 des Messerkopfes hat eii)c zu ihm gleichachsige.
geschliffene, kegelförmige Umfangsfläche 25 vom selben Kegeltvinkel wie die Fläche
22 der Ringstücke. Diese Kegelfläche erstreckt sich jedoch nicht über die ganze
Breite des Kopfes, sondern nur über einen Teil dieser Breite, so daß eine Leiste
26 stehenbleibt, deren obere Fläche 27 ebengeschliffen ist und den Ringstücken.
,als Sitz dient. Diese. Fläche 27 verläuft rechtwinklig zur Achse des Messerkopfes.
Die Ringstücke werden so aufgesetzt, daß sie sich mit ihren ebenen Grundflächen
23 auf die ebene Sitzfläche 2; der Leiste 26 aufsetzen und gleichzeitig sich mit
ihren kegeligen Flanken 22 an die Kegelfläche 25 des Kopfes anlegen. Wenn dies geschieht,
ragen die Messer 21 von der Stirnfläche des Kopfes 15 in Achsenrichtung hervor.
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Die Lage der Ringstücke muß in der Umfangsrichtung
des
Kopfes sehr genau bestimmt werden, weil das Schleifen der Messerzähne dadurch erfolgt,
daß der Messerkopf eine Teilbewegung erfährt, welche die Messer nacheinander in
Berührung mit der Schleifscheibe bringt. `Fenn sich daher irgendein Ringstück in
der Umfangsrichtung aus einer richtigen Lage bis in eine falsche verschieben könnte,
so würden die Messr dieses Ringstückes beim Schleifen in eire falsche Lage gelangen.
Dies hätte dann zur Folge, daß die; Messer dies=es Ringstückes entweder zuviel oder
zuwenig abgeschliffen würden iimVerhältnis zu den Messern der anderen Ringstücke.
Im letzteren Falle würden ihre Schneidk.anten in radialer Richtung über diejenigen
der anderen Messer zu weit vorspringen und daher die gesamte Schneidarbeit übernehmen
müssen. Werden die Messer aber zuviel abgeschliffen, so, k:om men ihre Schneidkanten
in radialer Richtung innerhalb der Bahn zu liegen, welche die Schneidk anten der
anderen Messer beschreiben. Sie würden dann an der Schneidarbeit überhaupt nicht.
teilnehmen.
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L: m die einzelnen Ringstücke in der Umfangsrichtung genau einzustellen,
lassen sich verschiedene Einrichtungen treffen. Vorzugsweise wird der Messerkopf
mit eirncr Reihe genau imAbstand angebrachter Schlitze ;oder Nuten 30 versehen,
deren Flanken geschliffen sind. Die eine Flanke 3 r verläuft eben radial zur Messerkopfachse,während
die aindere! Flanke, die auch ebengesichliffen werden kann, zur Achse versetzt ist,
wie es die "I_eichnungeln zeigen.
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Die eine Stirnfläche 34 des Hauptteiles 2o eines jeden Ringstückes
ist ebengeschliffen. In die Schlitze 3o werden nun Keile 35 eingesetzt, die zum
Ausrichten der Ringstücke in der Umfangsrichtung dienen. Jeder Keil hat eine ebene
Flanke 38 und zwei ebenfalls ebene Ansatzflächen 36 und 37 auf der anderen Flanke.
Die Ansatzflächen 36 und 37 liegen in derselben Eherne, und diese steht zur Flanke
38 in demselben Winkel wie die beiden Flanken 3 i und 32 der Nuten 30. Die ebene
Flanke 38 jedes Keiles sitzt auf der radialen Flanke 3 i einer Nut 30 und
dient der ebenen Stirnfläche 34 des Ringstückkörpers 2o zur Anlage. Wie bei 39 zu
erkennen ist, ist jeder Keil auf der gegenüberliegenden Seite zwischen den beiden
Ansatzflächen ausgespart, so daß .er sich dort an den Ringstückkörper nicht anlegt,
sondern nur auf der Flanke 32 der Nut 30 sitzt, und zwar mittels der beiden
Ansatzflächen 36 und 37. Auf diese Weise wirkt die ebene Flanke 38 des Keiles als
Sitz, an den sich der Ringstückkörper mit seiner ebenen Stirnfläche 34. anlegt,
wodurch er gegenüber der ebenen radialen Fläche 3 t der Nut des Messerkopfes genau
ausgerichtet wird (vgl. Fig.6). Die einzelnen Keile können in den -Nuten durch beliebige
Mittel gesichert werden, z. B. durch Schweißen oder sonstvie.
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Die Ringstücke 16 werden daher in der Richtung des Umfanges in genauer
Lage gesichert. Ihre Befestigung erfolgt durch in den Kopf eingeschraubte Bolzen
,1o, und zwar sind beim Ausführungsbeispiel zwei Bolzen 40 für jedes, Ringstück
vorgesehen. und dieses trägt vier Messer.
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Bei der bisher üblichen Ausführungsform des Messerkopfes mit einzeln
eingesetzten Messern ist für jedes .Messer ein Befestigungsbolzen erforderlich.
Der Messerkopf nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich daher durch größere
Festigkeit aus, weil bei gleicher Messeranzahl eine wesentlich geringere Anzahl
von Befestigungsbolzen vorgesehen sind und sich daher eine entsprechend geringere
Anzahl an Gewindebohrungen im Messerkopf ergeben. Der Messerkopf nach der vorlegenden
Erfindung kann daher ohne Schwächung des Kopfes mit einer viel größeren Anzahl von
Messern versehen «-erden, :alsoes bei. der bisher üblichen Bauart geschehen kann.
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Wegen der größeren Anzahl der Messer braucht das Nachschleifen der
Messer nicht sooft zu erfolgen-. Weiter ergibt sich eine bessere Schlichtarbeit
oder eine höhere Geschwindigkeit beim Schneiden, ohne daß hierdurch die ohne Nachschleifen
mögliche Benutzungsdauer des Messerkopfes verkürzt oder die Sauberkeit der geschnittenen
Fläche beeinträchtigt würde. Auch hat der Messerkopf gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine höhere Festigkeit als! der bisher übliche Messerkopf miteinzelneingesetzten
Messern, weil die Nuten zum Einsetzen der Messer fehlen. Er ist auch billiger herzustellen,
weil sich seine Umfangsfläche abdrehen und auf einer Rundsthleifinaschine schleifen
läßt und - weil nur eine einzige Nut für eine Gruppe von Messern zu schleifen ist,
nämlich eine Nut für jedes, Ringstück statt wie bisher eine Nut für jedes Messer.
, Die Bolzenlöcher 41 in den Ringstücken zur Aufnahme der Bolzen 4.o haben einen
etwas größeren Durchmesser als die Bolzen selbst, damit sich die Ringstücke in der
Umfangsrichtung bis zur Anlage an die Einstellkeile 35 verschieben können, bevor
man die Bolzen festschraubt. Ein weiterer Vorteil der kegelförmigen Innenfläche
der Ringstücke und der kegelförmigen Anlagefläche des Messerkopfes besteht darin,
daß die Ringstücke beim Festziehen der Bolzen 40 fest auf ihre Sitze 27 herabgezogen
werden
und Trierbei eine sehr genaue Einstellung in der A.chsenrichtung
erfahren. Es hat sich gezeigt, daß, wenn vier Ke-eltriiikcl der Flanken der Ringstücke
und des Messerkopfes auf etwa i,' 17eniessen wird, eine günstige abwärts gerichtete
Kraftkomponente zur Wirkung auf die Rin,-stücke gelangt, trodurch diese betni Festziehen
der Bolzen. 4o in Aclisenrichtung- genau ausgerichtet und ein--estellt werden.
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In Fig. d ist die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf einen
Messerkopf gezeigt, dessen Messerkranz eine Lücke aufweist, welche die Teilbewegung
des Werkstücks ohne Zurückziehen des Messerkopfes a.is dci- Sclul:ei.dstellung ermö
licht. Dieser Messerkopf dient dazu, ein zuvor geschnipptes Werkstück zu schlichten.
Es ist mit einer Rei.lie von Schruppinessern ausgerüstet, die den überschüssigen
Werkstoff fortschneiden, der beim vorhergehenden Schruppvorgang stehengeblieben
ist, sowie mit einer Reihe von Schlichtmessern, welche die Schnittflächen schlichten.
Zwischen dem letzten Messer und dem ersten ist eine Lücke gelassen, welche die Teilbewegung
des Werkstrickes in dem Zeitpunkt ermöglicht, in dem der :Messerkopf mit dieser
Lücke dem Werkstück zugewandt ist.
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Ebenso wie bei dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht
auch dieser Messerkopf aus einem umlaufenden Hauptteil 5o undmehreren Messerringstücken5i.
Die Ringstückkörper 52 sind an ihren inneren Flanken kegelförmig geschliffen,
und zwargleictiachsig zum Messerkopf, wie oben b-eschrieben. Der Messerkopf hat
eine geschliffene, kegeiförniige Umfangsfläche mit einerebenen Sitzfläche, ttii-d
die Ringstücke werden am Kopf in der Umfangsrichtung durch Keile 54 ausgerichtet,
ganz wie das -oben erläutert wurde. Der einzige L-nterschied zwischen den Ausführungsformen
der Fig. ; und i liegt in der Art und Weise, wie die Messer ausgestaltet und die
Ringstücke auf dem Kopf verteilt sind.
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Außer den oben erläuterten Vorteilen ergibt sich auch. deshalb bei
Anwendung der vorliegenden Erfindung eine größere Festigkeit des Messerkopfes, weil
die Messer mit den Ringstücken. aus einem Stück bestehen und sich gegcilseitig stützen,
was bei Messerkalifen mit einzeln eingesetzten Messern nicht der Fall ist. Auch
sind die Messerköpfe genauer und liefern daher auch genauere Arbeit. Die Messer
des Ringstückes lassen sich so schleifen, daß sie eine ganz bestimmte Lage ini Verhältnis
zueinander einnehmen und diese Lage daher auch beibehalten, wenn ihr Ringstück ain
Kopf be-
festigt wird. Die Messer eines Messerkopfes finit einzeln eingesetzten
'Messern müssen hin-<@c°gen cinzclti eingestellt werden. und zwar mit Hilfe von
Keilen. um die richtige Winkellage zu erreichen. Dies nimmt viel mehr Zeit in. Anspruch
als das Befestigen der Pin<@stücke bei dein Messerkopf nach der vorliegenden
Erfindung. Auch läßt sich dabei nicht -eine so hohe Genartigkeit erzielen.
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Der Messerkopf nach Fig. 3 vereinigt in sich alle oben erläuterten
Vorteile der vorliegenden Erfindung, hat aber attl.Ycrdem bezüglich der Lage der
Messer einen Vorteil, der gerade bei der Bauart nach Abb. ; von besonderem Wert
ist. Bei dem Messerkopf der Fig. ; sind nämlich die beiden Schlichtmesser ; o und
71 zum Schlichten der gegenüberliegenden Flanken einer Zahnlücke aus einem
Stück miteinander gefertigt. Ihre Schneid'kanten können daher bereits beim Schleifen
genau in die richtige gegenseitige .Lage gebracht werden. Bei dem bekannten Werkzeug
hingegen müssen die Schlichtmessor erst in die richtige gegenseitige Lage mit Hilfe
- von Beilagen und Keilen eingestellt werden, und die hierbei erzielte Genauigkeit
hängt sehr von der Handgeschicklichkeit ab, mit der das Einsetzen der Messer erfolgt.
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Wenn die Erfindung auch vorstehend mit Bezug auf zwei, bestimmte Ausführungsformen
verkörpert worden ist, so ist sie doch allgemeiner Anwendung fähig. So ist sie keineswegs
auf Messerköpfe beschränkt, bei denen die die Messer tragenden Ringstücke auf dem
Umfang des Kopfes angebracht sind. Vielmehr eignet sich die Erfindung auch zur Herstellung
von Messerköpfen, bei denen die Schneidzäbne auf der Innenseite des Kopfes liegen.
wie es z. B. der Fall ist bei dem äuferen Schneider zweier exzentrischer Schneider.
In. diesem Falle «-erden die Ringstücke innen am Schneidring angebracht. Dementsprechend
sind ihre äußeren Flanken kegelförmig, um auf die kegelige Innenfläche des Ringes
aufgepaßt zu werden..
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Weiter ist es nicht unbedingt erforderlich, daß, wie beim AusführurIgsbeispiel,
der Kopf aus einem Stück besteht mit der Leiste,, welche die Messer in der Achsenrichtung
ausrichtet. Denn statt dessen kann eine getrennte Platte verwendet werden, die am
Kopf in der bei Messerköpfen bekannten Weise befestigt wird.
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Weitere Abwandlungen der Erfindung ergeben sich für den Sachverständigen
ohne weiteres. Die vorliegende Erfindung erstreckt sich dementsprechend auf alle
Abänderungen, Anwendungen oder Anpassungen der Erfindung unter Benutzung des Lösungsgedankens.
Die Erfindung erstreckt sich dementsprechend auch auf solche Abweichungen, wie sie
sich für den Sachverständigen ergeben.