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Maschine zum Bearbeiten von Schraubenzahnrädern, bei welcher das Werkstück
bei seinem axialen Vorschub gedreht wird Die Erfindung betrifft eine Maschine zum
Bearbeiten, insbesondere Schleifen, der Zahnflanken von Stirnrädern mit Schraubenverzahnung.
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Es ist bekannt, die Schraubenlinie bei Zahnradschleifmaschinen, die
entweder nach dem Abwälzverfahren oder mit einer Formscheibe arbeiten, von der Vorschubbewegung
des Werkstückschlittens in der Weise abzuleiten, daß in einer zur Vorschubrichtung
schräg stehenden Führung ein Mitnehmer gleitet, der durch die Schlittenbewegung
senkrecht zur Richtung der Vorschubbewegung abgelenkt wird und dadurch das Werkstück
um einen der Schraubenlinie entsprechenden Betrag dreht. Dieses Verfahren ist indessen
in der Anwendung begrenzt. Es können damit weder Räder mit großem Zahnschrägewinkel
ausgeführt, noch kann das Verfahren dort verwendet werden, wo, wie z. B. bei der
Formscheibenmaschine, die Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens rasch erfolgen
muß. Im ersten Fall würde der Druck des Mitnehmers auf die stark geneigte Führungsbahn
so groß werden, daß die Bewegungsübertragung nicht mehr möglich wäre. Im Fall des
schnellen Vorschubes nutzt sich die Führungsbahn zu rasch ab, besonders dann, wenn
Räder mit verhältnismäßig großer Zahnschräge zu schleifen sind.
Gemäß
der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß in dem
den axialen Torschub des Werkstücks bewirkenden Schlitten quer zur Werkstückachse
ein Rollzylinder gelagert ist, der sich auf einer zur Werkstückachse parallelen
Bahn abwälzt und mit der Werkstückspindel durch seine Drehbewegung übertragende
Mittel verbunden ist. Die Erfindung ist ebensogut für kleine wie für große Zahnschrägewinkel
anwendbar, wobei in den Organen zur Erzeugung der Schraubenlinie sowohl Spiel wie
Abnutzung ausgeschaltet sind.
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Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es zeigt Fig. i einen Aufriß des Werkstückschlittens mit den Mitteln zur Erzeugung
der Schraubenbewegung des Werkstücks, Fig. 2 den zu Fig. i gehörigen Grundriß, Fig.
3 eine abgeänderte Ausführungsform des Werkstückschlittens im Aufriß, Fig. d. einen
Längsschnitt durch ein in Fig. i bis 3 gezeigtes Element, Fig. 5 die Abwälzschleifmaschine
mit dem Schlitten der Fig. i im Grundriß, Fig. 6 den zur Fig. 5 gehörigen Aufriß,
Fig. 7 eine Seitenansicht der in Fig. 6 gezeigten Maschine, teilweise im Schnitt
nach der Linie 7-7 der Fig. 6, Fig. 8 eine Teilansicht der in Fig.6 dargestellten
Maschine von rechts gesehen und Fig. 9 einen Aufriß der Abwälzschleifmaschine mit
der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung.
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Bei der nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Schleifmaschine nach
den Fig. 5 und 6 sind die erforderlichen Relativbewegungen zwischen dem Werkstück
und den Werkzeugen in der Weise geteilt, daß das Werkstück den in Achsenrichtung
erforderlichen Vorschub, die zur Herbeiführung der Schraubenbewegung gleichzeitig
erforderliche Drehung und die Teilbewegung ausführt, während die Schleifscheiben
außer ihrer Drehung die Abwälzbewegung erfahren.
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Zu diesem Zweck ist auf der lotrechten Gleitbahn 5 eines auf dem Bett
37 befestigten Ständers 35 ein Schlitten .l angeordnet, der durch ein beliebiges,
bei 4o angedeutetes Triebwerk eine Aufundabbewegung erfährt. In diesem Schlitten
ist die Werkstückspindel6 unverschiebbar gelagert. Sie trägt einen Teilkopf, dessen
schrittweise drehbare Teilscheibe 16 mit dem das Werkstück 13 tragenden Dorn 14
verbunden ist. Der Dorn . ist dabei spielraumfrei zwischen Spitzen des Teilkopfes
und des Schlittens d. drehbar gelagert.
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Während der Aufundabbewegung des Schlittens .f erfährt die Werkstückspindel
6 eine von der Hinundherbewegung abgeleitete Drehung. Die hierzu dienenden Mittel
werden später erläutert.
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Auf dem Bett 37 sind zwei Schleifscheibenträger angeordnet, die symmetrisch
zueinander ausgestaltet sind, so daß es genügt, einen von ihnen im einzelnen zu
beschreiben. Er besteht aus einer Tragplatte 26, die um einen im Bett 37 gleichachsig
zum Werkstück angeordneten Zapfen 41 schwenkbar gelagert ist und eine sich quer
zu diesem Zapfen erstreckende Gleitbahn 32 hat. Auf dieser Gleitbahn ist ein Schlitten
31 geführt, der mit einer zur Gleitbahn 32 parallelen Seitenkante 42 an einem auf
dem Zapfen 4.1 befestigten Abwälzzy linder 28 anliegt und mit diesem durch Rollbänder
29 und 30 (Fig. 8) verbunden ist.
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Ferner ist ein Antrieb vorgesehen, welcher der Tragplatte 26 eine
Pendelbewegung erteilt. Zu diesem Zweck hat die Tragplatte 26 einen zum Zapfen .I1
gleichachsigen verzahnten Bogen 3q., in den ein im Bett 37 gelagertes Ritzel 43
eingreift. Dieses erfährt durch nicht näher dargestellte Mittel abwechselnd einen
Antrieb in der einen und der anderen Richtung. Bei der Pendelbewegung der Tragplatte
26 wälzt sich der Schlitten 31 an dem Abwälzzylinder 28 ab.
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Der Schlitten 31 bildet einen Ständer mit einem waagerechten, zur
Achse A-A des Werkstücks radialen Drehzapfen 33 und mit einer hierzu senkrechten
Führungsfläche für einen auf dem Zapfen 33 schwenkbaren Scheibenhalter 36, der in
verschiedenen Winkellagen festgeklemmt werden kann. Der Halter 36 trägt die sich
rechtwinklig zum Zapfen 33 erstreckende Spindel der Schleifscheibe 25 und einen
Antriebsmotor 44 für diese.
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An der Schleifstelle beschreibt die Kante der Schleifscheibe 25 eine
Evolventenbewegung.wenn die Tragplatte 26 um den Zapfen -1i schwingt. Hierbei wird
also die Flanke des bearbeiteten Zahnes dem erforderlichen Profil entsprechend geschliffen.
Um sie über ihre ganze Länge zu schleifen, wird das Werkstück durch den Schlitten
.4 verschoben. Während dieser Verschiebung muß es noch eine Drehung um seine Achse
erfahren, damit die relative Schraubenbewegung zwischen Schleifscheibe und Werkstück
zustande kommt. Diesem Zweck dienen nun erfindungsgemäß die folgenden Mittel: In
dem Schlitten q. ist quer zur Achse A-A des Werkstücks eine Welle 45 gelagert (Fig.
5), auf welcher ein Rollzylinder 3 befestigt ist. Dieser wälzt sich auf einer zur
Werkstückachse parallelen Bahn ab und ist mit der Spindel 6 durch Mittel verbunden,
die seine Drehbewegung auf diese Spindel übertragen. Die Abwälzbahn wird von der
senkrechten Stirnseite
eines Schlittens 46 gebildet, der auf dem
Ständer 35 auf einer zur AchseA-A radialen Gleitbahn verschiebbar und durch eine
Schraubenspindel 47 einstellbar- geführt ist. Bänder 9 und io (Fig. z und 2), die
bei ii und 12 am Schlitten 46 und mit ihren anderen Enden am Zylinder 3 befestigt
sind, erzwingen dessen spielraumfreie Abwälzbewegung. Zweckmäßig ist der Zylinder
3 leicht auswechselbar gegen andere Zylinder von anderem Durchmesser. Bei einer
solchen Auswechslung muß man den Schlitten 46 mittels der Spindel 47 dem Radius
des Abwälzzylinders entsprechend einstellen.
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Um die Drehbewegung der Welle 45 auf die Spindel 6 zu übertragen,
ist folgende Anordnung getroffen: Auf dem oberen Ende der Spindel 6 ist eine zylindrische
Scheibe i befestigt, und diese ist durch Bänder 7 und 8 mit einer auf der Welle
45 befestigten zylindrischen Scheibe 2 nach Art eines Kreuzriementriebes verbunden.
Die beiden Bänder 7 und 8 verlaufen zwischen den Riemenscheiben i und 2 parallel
zueinander und rechtwinklig zur Spindel 6 und der Welle 45, wie die Fig. i, 2, 5
und 6 erkennen lassen. Auf diese Weise ergibt sich eine spielraumfreie Übertragung
der Drehbewegung von der Welle 45 auf die' Spindel 6. Damit die gewünschte Schraubenlinie
entsteht, muß die Drehung des Werkstücks 13 derart durch die Rollzylinderdurchmesser
bestimmt sein, daß bei einem Weg w (Fig. i) das Rad auf dem Wälzkreisdurchmesser
d einen Bogen von der Länge g beschreibt. Das ist der Fall, wenn
ist, wobei a, b und c die Durchmesser der drei Rollzylinder bedeuten.
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Da man danach trachten muß; mit möglichst wenig Rollzylindern auszukommen,
so verändert man wenigstens einen Rollzylinderdurchmesser nicht. Die konstruktiv
beste Lösung ergibt sich, wenn man den Rollzylinder -, vom Durchmesser b unverändert
läßt und nur die beiden Zylinder i und 3 mit den Durchmessern c und a oder jeweils
nur einen der beiden auswechselt.
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Es kann vorkommen, daß der Zahnschrägewinkel ß eines Rades nicht genau
mit demjenigen seines Gegenrades übereinstimmt, wenn beispielsweise die Durchmesser
der beim Schleifen verwendeten Rollzylinder von den berechneten Werten etwas abweichen.
In diesem Fall muß bei einem der Rollzylinder der Durchmesser etwas verändert werden,
um die Zahnschrägewinkel beider Räder gleich zu erhalten. Diese geringe Änderung
wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß einer der Zylinder, zweckmäßig derjenige,
den man sonst unverändert läßt, nämlich Zylinder 2, im Durchmesser ein wenig veränderlich
ist.
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Zu diesem Zweck kann die Zylinderscheibe 2 dehnbar ausgestaltet sein.
Bei der in Fig.4 gezeigten Ausführung hat die Welle .45 zwei kegelige Abschnitte
17 von entgegengesetzter Steigung. Auf dieser sitzen die beiden Hälften der quer
geteilten; mit kegeligen Bohrungen versehenen Scheibe 2. Sie können durch Muttern
18 und zo in der einen oder der anderen Richtung verschoben `werden, um ihren Durchmesser
zu, vergrößern oder zu verkleinern.
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Eine andere Ausführungsform der Einrichtung zum Drehen der Spindel
6 ist in den Fig: 3" und 9 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Bahn,
auf der sich der Zylinder 3 abwälzt, von einem Schieber 2,1 gebildet, der auf einer
zur Achse A-4 parallelen Gleitbahn des Schiebers 46 verschiebbar ist. Dementsprechend
sind die Rollbänder 9 und io des Zylinders 3 bei ii und 12, an diesem Schieber 2i
befestigt. Dieser trägt eine Rolle, die durch eine Feder 48 in Anlage an einem Hebel
22 gehalten wird, der auf einem waagerechten Zapfen 23 des Schlittens 46 schwenkbar
gelagert ist und sich zur Achse A-A radial erstreckt. Dieser Hebel 2:2 wird durch
eine zweite Feder 49 an eine am Schlitten 4 feste Rolle 24 angedrückt. Dieser Anordnung
zufolge wird die axiale Vorschubbewegung des Schlittens .4 in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis
auf den Schieber 21 übertragen.
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Um nun den Schraubensteigungswinkel ß der Verzahnung ohne Auswechslung
von Rollzylindern ändern zu können, ist zweckmäßig dieses Hebelübersetzungsverhältnis
veränderlich. Das kann dadurch erreicht werden, daß der die Rolle 24 tragende Bock
So auf einer zur Achse A-A radialen Gleitbahn des Schlittens 4. verschiebbar und
feststellbar ist. Es kann daher der Abstand x der Rolle 2-. vom Drehzapfen 23 verändert
werden. Bezeichnet man den Abstand der Rolle des Schiebers 2i vom Drehzapfen 23
mit p, so ist
Selbstverständlich könnte auch statt des Punktes 24 ein anderer, z. B. Punkt 23,
werschiebbar gemacht oder der feste Drehpunkt zwischen den Schieber 2i und den Schlitten
4 verlegt werden, wobei sich dann die Formel für tg ß entsprechend ändern würde.
Diese Ausführung mit Übersetzungshebel ist besonders vorteilhaft, wenn ganz verschiedene
Räder zu schleifen sind und deshalb viele Rollbogen anzufertigen wären.
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Die Rollzylinder und Rollbänder bieten zwar den Vorteil spielraumfreier
Wirkungsweise,
doch können sie auch durch Zahnstangen und Zahnräder
ersetzt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf nach dem Abwälzverfahren arbeitende Schleifmaschinen
beschränkt, sondern sie ist auch anwendbar auf Schleifmaschinen, die mit Formscheiben
arbeiten, sowie auf andere Verzahnungsmaschinen.