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Zahnradschabmaschine mit einem mit Zahnradzähnen versehenen rotierenden
Werkzeug Die Erfindung betrifft eine Zahnradschabmaschine mit einem mit Zahnradzähnen
versehenen - rotierenden Werkzeug, dessen Achse mit der Werkstückachse einen Winkel
kleiner als 300 einschließt, wobei das Werkzeug und das Werkstück während
ihrer Drehung in bezug aufeinander und in einer zu den Achsen beider parallelen
Ebene axial hin und her bewegt werden, um das Werkzeug fortschreitend auf das Werkstück
zur Einwirkung kommen zu lassen.
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Erfindungsgemäß erfolgt die relative Hinundherbewegung während eines
Hubes in einem bestimmten Abstand der beiden Achsen voneinander, um das Werkstück
während eines Hubes um ein bestimmtes, während dieses Hubes unveränderliches Maß
zu bearbeiten, d. h. während dieses Hubes eine gleichmäßige Werkstoffschicht abzunehmen:
-Bei einer bekannten Zahnradschabmaschine werden die Achsen des Werkzeuges und des
Werkstückes einander ständig genähert, so daß in dem Werkstück eine Exzentrizität
vorhanden ist, und das- Werkzeug wird von dem Werkstück fortbewegt, wenn der höchste
Punkt des exzentrischen Werkstückes mit dem Werkzeug kämmt. Die Läppoperation kann
ohne die geringste Änderung der Exzentrizität
dabei unbegrenzt
fortgesetzt werden. Gegenüber dieser bekannten @"orrichtung vermittelt die erfindungsgemäße
'laschine den Vorteil der Vermeidung der Exzentrizität des Werkstückes. Ein weiterer
Vorteil der Erfindung besteht in einer größeren Schonung des Werkzeuges und einer
besseren Schabarbeit, da eine mehrmalige Zustellung des Werkzeuges zum Werkstück
erfolgt, während die bekannten Zahnradschabmaschinen mit einmaliger Zustellung des
Werkzeuges zum Werkstück auf endgültige Tiefe arbeiten.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
und den Zeichnungen, in denen eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zahnradschabmaschine dargestellt ist, und zwar ist Fig. i eine schaubildliche Darstellung
einer vorzugsweisen Ausführungsform einer Maschine nach der Erfindung zur Fertigstellung
von Zahnrädern, Fig. 2 eine Seitenansicht der 'Maschine nach Fig. i, teilweise im
Schnitt, Fig. 3 ein Längsschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4. ein Längsschnitt
nach Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 ein Grundriß im Schnitt nach Linie 5-5 der Fig.
4, Fig. 6 ein Längsschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 4, Fig. 7 eine elektrische Schaltzeichnung.
Die in den Fig. i bis 6 dargestellte lIaschine arbeitet automatisch und dient insbesondere
zur genauen und betriebsmäßigen Fertigstellung von grobbearbeiteten Zahnrädern vor
der Warmbehandlung. Das Maschinengestell ioi ist mit einem vergrößerten Bodenteil
io2 versehen, von dem aus sich auf der hinteren Seite der 'laschine ein Ständer
103 nach oben erstreckt. der einen nach vorn gerichteten Teil io4 aufweist. Der
hohle Rahmen der -Maschine dient zur Aufnahme der Antriebseinrichtung. In dem sich
nach vorn erstreckenden Teil io4 des Ständers 103 ist ein um die lotrechte
Achse drehbarer Kopf io5 untergebracht. Dieser Kopf io5 enthält ein Gehäuse io6,
welches ein ringförmiges Lager (Fig. 3) und eine Schulter io8 aufweist zum
drehbaren Eingriff des Lagers iog und der Druckfläche iio des Rahmenteils io4. Der
Kopf 105 wird in seiner Stellung durch Tragbolzen i i i gehalten, die durch Bohrungen
i i iA -des Rahmens hindurchgehen und mit Muttern 112 in einem Ausschnitt io6A versehen
sind. Nach Lösen dieser Muttern kann der Kopf in die gewünschte Winkelstellung eingestellt
und diese durch Wiederanziehen der Muttern festgestellt «erden. Am oberen Rahmenteil
ist ein Elektromotor 113 vorgesehen, der, mit einem Reduktionsgetriebe 114 versehen,
im hohlen Rahmen untergebracht ist und eine Antriebswelle 115 aufweist, die in den
Kopf io5 hineinragt. Im Kopf 105 ist eine zweite lotrechte Welle 116
drehbar gelagert und mit der Antriebswelle 115 des Elektromotors durch die Zahnräder
117 und 118 verbunden. Der Kopf 105 `-eist weiterhin Lageraufnahmeteile i ig, 12o
auf, wobei der Teil 120 das Hauptlager 121 für die horizontale Welle 123
aufnimmt. Der Kopf io5 ist ferner mit einem Deckelteil 124 versehen, der das zweite
Hauptlager 125 für die Welle 123 enthält. Zum Antrieb dieser Welle 123 trägt
sie ein Kegelrad 126, welches mit dem am unteren Teil der lotrechten Welle
i i 6 gelagerten Kegelrad 127 kämmt. Das vordere Ende der Welle 123 trägt
eine Muffe 128, die zum Befestigen eines Werkzeuges 130 zum Fertigstellen
von Zahnrädern dient. Das Werkzeug 130 wird in seiner Lage an einer Scheibe 129
durch eine Schraubenmutter 131 gehalten, «-elche sich auf einer Spindel 132 befindet,
die im Lager 122 gelagert ist. Durch die vorstehend beschriebene Konstruktion treibt
der Elektromotor 113 über die genannten Zahnräder das Werkzeug 13o an, das auf der
horizontalen 'Velle 123 gelagert ist, die durch die drehbare Anordnung des Kopfes
io5 unter einem bestimmten Winkel einstellbar ist.
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Unterhalb des Kopfes io5 ist der Arbeitstisch 133 angeordnet. Dieser
ist in Führungen 13.1, die sich in der Säule 103 befinden, lotrecht verstellbar.
Auf der Rückseite ist der Tisch mit einer Konsole 135 versehen, die in die hohle
Säule 103 hineinragt und einen Elektromotor 136 und ein Reduktionsgetriebe
137 trägt. Eine Kupplung 138 verbindet das Getriebe 137 mit einer waagerechten Welle
139, die über Zahnräder 141, 142 mit der parallelen Welle i-jo verbunden ist. Diese
Welle 140 steht ihrerseits über die Kegelräder 143, 144 mit der lotrechten Welle
145 in Verbindung, die über die Kegelräder 147 und 148 die horizontale Spindel 146
antreibt. Ein Support 149 ist in horizontalen Führungen 150 gelagert und
mit einem Gewinde 151 versehen, über welches durch die Spindel 146 die Bewegung
des Supports erfolgt. Wenn also der Elektromotor 136 angetrieben wird, erfolgt über
die Spindel 146 eine axiale Bewegung des Supports 149. Um die Vorschubrichtung umkehren
zu können, ist der Elektromotor 136 umschaltbar. Zur selbsttätigen Umkehrung der
Supportbewegung ist folgende Einrichtung vorgesehen.
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Ein bei 153 am Arbeitstisch drehbarer Hebel 152 ist mit einem
Anschlag 154 zwisehen
den beiden einstellbaren Anschlägen 155 am
Support z49 versehen. Dieser Hebel 152 weist einen Zapfen 156 auf, der zwischen
den Armen 157 eines Hebels 158 verläuft, der um eine Welle 159 schwingt. Diese Welle
159 erstreckt sich bis in einen Kasten 16o, in dem sich ein _ nicht dargestellter
elektrischer Umschalter befindet. Wie ersichtlich, berühren die Anschläge 155 an
dem Support abwechselnd den Hebel i52, was die Bewegung des Hebels 158 auslöst,
der um die Welle 159 des Umschalters schwingt. Die Umschaltvorrichtung ist aus der
Schaltzeichnung gemäß Fig. 7 ersichtlich.
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Der Tisch 133 ist in lotrechter Richtung in den Führungen 134 verstellbar,
und zwar mittels des auf der Vorderseite der Maschine angeordneten Handrades 161.
Dieses Handrad ist auf einer in den Tisch hineinragenden Welle 162 befestigt, die
ein mit dem Kegelrad 164 der lotrechten Welle 165 kämmendes Kegelrad 163 trägt.
Die Welle 165 ist im Lager 166 drehbar gelagert und hebt und senkt den Tisch mittels
des Drucklagers 167. Von der Welle 165 aus erstreckt sich eine Spindel 168 nach
unten und greift in ein Gewinde 169 ein, welches am Fuß der Maschine angeordnet
ist. Durch Drehen des Handrades kann somit der Tisch in bezug auf den Kopf 105 bewegt
werden. Zum selbsttätigen Vorschub des Tisches 133 gegen den Kopf fo5 ist folgende
selbsttätige Einrichtung getroffen.
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Ein Kegelrad 17o auf der Welle 165 kämmt mit dem Kegelrad 171 auf
der horizontalen Welle 172, die in ein Gehäuse 173 hineinragt, das sich am
entgegengesetzten Ende wie das Gehäuse i6o am Tisch befindet. Die lotrechte Welle
145 trägt eine Schnecke 174, die mit einem auf der horizontalen Welle 176 befindliehen
Schneckenrad 175 . kämmt. Diese Welle 176 ragt oberhalb der Welle 172 in das Gehäuse
173 hinein. In dem Gehäuse 173 befindet sich eine selbsttätige Schaltvorrichtung
zum Heben des Tisches 133 während des Hinundherganges des Supports 149. Die Welle
176 treibt über. die Zahnräder 177 und 178 die parallel zu ihr verlaufende Welle
179 (Fig. 6) an, auf der eine Scheibe i8ö angeordnet ist.- Diese Scheibe 18o trägt
sich über ihren Umfang hinaus erstreckende Daumen 181 und 182. Ein Hebel 183 ist
in dem Gehäuse 173 bei 184 gelagert, und das freie Ende 185 dieses Hebels ist durch
ein Glied 186 mit einer Sperrvorrichtung 187 zum, periodischen Drehen der Welle
172 verbunden. An dem Hebel 183 befindet sich eine Daumenrolle 188, die im
Schwingungsweg der Daumen 181 und 182 liegt, so daß, wenn einer dieser Daumen die
Rolle 188 anhebt, der Hebel 183 um seinen Zapfen 184 gedreht und dadurch das Glied
186 betätigt wird. Die Welle 172 trägt ein Sperrad 189 mit - den Zähnen igo,
in die eine Sperrklinke 1g1 mit ihrer Nase 192 eingreift. Diese Sperrklinke igi
ist bei 193 am Träger 194 befestigt, der in der Führung 195 gleitbar und über einen
Stift 196 mit dem Gestänge 186 verbunden ist. Die Feder 197 hält die Klinke gewöhnlich
im Eingriff mit dem Sperrad 189. Auf der Welle 172 ist ferner ein einstellbarer
Arm 198 mit einer äußeren zylindrischen Oberfläche igg drehbar befestigt, die mit
der Nase 192 der Sperrklinke 1g1 zum Eingriff kommt.
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Durch diese Sperrvorrichtung schwingt die mit dem Support 149 direkt
verbundene Welle 179 in zeitlicher Beziehung zu dem Hinundhergang des Supports hin
und her. Das Übersetzungsverhältnis ist so gewählt, daß während des normalen Hinundherganges
des Supports die Welle 176 insoweit schwingt, däß die Daumen 181 und 182 abwechselnd
die Daumenrolle 188 anheben. Immer wenn ein Daumen mit dieser Rolle zum Zusammenwirken
kommt, tritt die Sperrvorrichtung in Funktion und bewirkt ein Weiterrücken des Sperrades
189 um einen bestimmten Betrag, wodurch die Welle 172 gedreht und damit der Spindel
168 eine bestimmte Bewegung erteilt wird. Der Arm 198 auf der Welle 172 ist so eingestellt,
daß nach einer bestjmmten Bewegung des Sperrades 189 die Zylinderfläche i99 mit
der Sperrklinke igi in Eingriff kommt und somit eine weitere Bewegung des Sperrades
verhindert wird, obwohl die Welle 179 weiter schwingt. Die Sperrvorrichtung
ist in einem Gehäuse 173 untergebracht, das durch eine Tür Zoo mit dem Griff 201
verschlossen ist.
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Der hin und her gehende Support 149 trägt den Spindelstock 2o2 und
den Reitstock 2Q3, zwischen denen der das zu bearbeitende Werkstück tragepde Dorn
angeordnet sein kann. Wenn das zu bearbeitende Werkstück, beispielsweise also ein
Zahnrad, mit seiner Welle aus einem Stück besteht, so kann diese Welle, wie in der
Zeichnung dargestellt, zwischen Reitstock und Spindelstock eingespannt werden. Die
Welle kann zwischen Spitzen 204 und 205 eingespannt werden, wobei letztere durch
ein Handrad 2o6 axial einstellbar ist. Eine Antriebsvorrichtung am Support ist nicht
erforderlich, da das zu bearbeitende Werkstück durch das Werkzeug gedreht wird.
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Die elektrische Steuerungsvorrichtung für die Maschine befindet sich
auf der gleichen Tischseite wie das Gehäuse 16o. Da die Steuerungsvorrichtung lediglich
normale Bauelemente aufweist; ist die Schaltung dargestellt, durch die die verschiedenen
Elemente
zur Betätigung der verschiedenen Maschinenteile zusammenwirken.
Die Schaltung ist in Fig.7 dargestellt. 208 und 208 sind Druckknöpfe zum
Anlassen und Stillsetzen der :Maschine. Sie befinden sich in einem Schaltkasten
2io am Kopf der Maschine (Fig. i und 2). Diese Druckknöpfe steuern einen magnetischen
Umschalter 211. Wenn die Maschine durch Druck auf den Starterknopf 208 angelassen
wird, werden drei Elektromotoren gleichzeitig angelassen, und zwar der Kopfmotor
113, der Tischmotor 136 und der ölpumpenmotor 212. Ein Handumschalter 213 dient
dazu, die Drehrichtung des Kopfmotors 113 gegenüber dem Tischmotor 136 ändern zu
können, damit die gewünschte Beziehung zwischen diesen Motoren erhalten wird. fit
214 ist ein selbsttätiger Unterbrecher bezeichnet, der dazu dient, die Maschine
näch einem bestimmten Zeitraum anzuhalten; der oben erläuterte Umschalter 216 im
Gehäuse 16o, der am Ende jedes Hubes mechanisch betätigt wird, ist in der Schaltzeichnung
mit der Umschaltvorrichtung215 elektrisch verbunden. Diese Vorrichtung schaltet
sowohl den Kopfmotor 113 als auch den Tischmotor 136 elektrisch um.
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Zum Betrieb der Maschine wird das die Bearbeitung vornehmende Werkzeug
130 in den Kopf 105 eingespannt, und das zu bearbeitende Zahnrad wird auf
den Support 149 mit seiner Achse parallel zur Achse der Hinundherbewegung des Supports
befestigt. Die Winkelstellung zwischen der Zahnradachse und der Werkzeugachse wird
durch die Winkeleinstellung des Kopfes 105 eingestellt. Dann wird der Tisch
133 auf die erforderliche Höhe gebracht, damit ein Kämmen zwischen dem Werkzeug
und dem Zahnrad erfolgt, und der Arm i98 der Sperrvorrichtung eingestellt, um die
gewünschte Bewegung des Tisches gegen den Kopf zu erhalten. Nach Vornahme dieser
Einstellung wird die Maschine durch Druck auf den Starterknopf 2o8 angelassen. Dadurch
werden der Kopfmotor und der Tischmotor angelassen, und ersterer bewegt das Ä@lerkzeug,
welches dabei das zu bearbeitende Zahnrad antreibt, und letzterer bewirkt eine langsame
Bewegung des Tisches in Richtung der Zahnradachse. 'Wenn der Tisch um die gewünschte
Strecke zur Fertigstellung der gesamten Zahnradbreite w=eitergerückt ist, stößt
ein Anschlag 155 gegen den Hebel 15.1 und setzt damit den Umschalter im Gehäuse
16o in Bewegung, der über den elektrischen Umschalter 21; den Kopfmotor und den
Tischmotor umsteuert. Dies bewirkt, daß das Werkzeug sich in entgegengesetzter Richtung
dreht und der Vorschub ebenfalls in entgegengesetzter Richtung erfolgt. Gerade vor
dem wirksamen Stoß des Umschalters ist die Schwingscheibe i,go in dem Gehäuse 173
so weit gedreht «-orden, daß sie die Daumenrolle 186 berührt und damit die Sperrvorrichtung
187 betätigt, die die Welle 172 und damit auch die Vorschubspindel 168 dreht.
Auf diese Weise wird unmittelbar vor der Umschaltung der i@lotoren der Tisch um
eine bestimmte Strecke gegen den Kopf vorbewegt. wobei das Zahnrad und das Werkzeug
für die folgende seitliche Vorschubbewegung in eine bestimmte enge Aneinanderlagerung
gebracht «erden. Wenn die Operation fortgesetzt wird, wird der Tisch am Ende jedes
Hinundherganges selbsttätig gegen den Kopf zu vorbewegt, bis die gewünschte Werkstoffmenge
von dem Zahnrad abgenommen ist. An dieser Stelle greift der Arm 198 der Sperrvorrichtung
in die Klinke igi ein und verhindert damit eine weitere Aufwärtsbewegung des Tisches.
Das Zahnrad und das Werkzeug drehen sich weiter zusammen, und die Hinundherbewegung
des Supports wird für einen bestimmten Leerlauf gegebenenfalls fortgeführt. und
während dieser Zeit wird den Zahnradzähnen eine restliche Fertigbearbeitung gegeben.
Zu diesem Zeitpunkt kommt die selbsttätige Stillsetzeinrichtung 21q. zur Wirkung,
indem durch den magnetischen Schalter 211 säMtliche drei Elektromotoren angehalten
werden. Das Zahnrad wird dann ausgespannt und durch ein anderes vorgearbeitetes
Zahnrad ersetzt, worauf der Arbeitsgang wieder beginnt.
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Es muß hervorgehoben werden, daß das zu bearbeitende Zahnrad mit einem
sich drehenden Werkzeug fertiggestellt wird und die Genauigkeit der Arbeitsweise
sich in erster Linie auf der Genauigkeit des Werkzeuges selbst gründet, zum Unterschied
von bekannten Zahnradschneidmaschinen. bei denen es in erster Linie auf die Genauigkeit
der Einstellung ankommt.