DE7919866U1 - Maschine zum feinbearbeiten der zahnflanken von verzahnten werkstuecken - Google Patents

Description

Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Eine derartige Maschine ist von der DE-OS ... (

29 12 5Ί5.9) her bekannt. Bei der dort beschriebenen Maschine wird das Werkzeug nur im Sinne einer Achsabstandsverringerung zum Werkstück bewegt, d.h. die Maschine ist nur für Feinbearbeitungsverfahren mit rein radialer Zustellung des Werkzeugs, z.B. für das Tauchschaben, Zahnradrollen und ähnliche Verfahren geeignet. Verfahren, bei denen auch eine Bewegung von Werkstück und Werkzeug relativ zueinander in einer zu ihren Achsen parallelen Ebene erfolgt, können auf dieser Maschine nicht ausgeführt werden.

Der Erfinder hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, die bekannte Maschine so auszugestalten, daß sie auch für andere Schabverfahren, z.B. für das Parallel-, Diagonal- oder Underpassschaben, geeignet ist. Dabei soll es auch möglich sein, sowohl Werkstücke zu bearbeiten, deren Zahnflaixken parallel sind, als auch solche mit balligen Zähnen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst mit einer Maschine, die die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches aufweist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Einstellschlitten

wie im Anspruch 2 eingegeben aufgebaut ist. Auf einer derart gestalteten Maschine können Zahnräder nach allen bekannten Verfahren geschabt werden. Wenn ballige Zähne erzeugt werden sollen, dann ist eine Ausgestaltung der Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 3 empfehlenswert. Diese in ihrem Aufbau sehr einfache Einrichtung kann mit dem im Anspruch k aufgezeigten Merkmal in ihrem Anwendungsbereich erweitert werden, wenn breite Zahnräder mit einer Balligkeit versehen werden sollen oder wenn Zähne mit einseitiger Balligkeit oder mit anderen Flanken, z.B. konischen, zu erzeugen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 9 näher «ir läutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Maschine nach der Erfindung in einer Ansicht,

Fig. 2 eine Ansicht der gleichen Maschine in Pfeilrichtung II,

Fig. y den Einstellachlitten in einer räumlichen Darstellung,

Fig. k den Einstellechlitten in einer vereinfachten Schnittdarstellung,

Fig. 5 *in unter gekreuzten Achsen Bit de» Werkstück zusammenwirkendes Werkzeug,

Fig. 6 die Rund führung des Verkzeugkopfes in einer Sühnittdarstellung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Einstellschlittens mit verschiedenen Positionen des Vorschubschlittens,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Werkzeugs in verschiedenen Positionen bei normaler Balligkeit,

Fig« 9 eine Sonderform der Balligkeit und ein dafür brauchbares Führungslineal.

Auf einem Maschinenbett 1 (Fig. l) ist an einem Ende ein vertikaler Ständer 2 starr angebracht. An diesem Ständer 2 ist in einer zum freien Ende des Bettes 1 gerichteten senkrechten Geradführung 3 ein dieses freie Bettende zumindest teilweise überragender Vertikalschlitten k höhenverstellbar und antreibbar geführt. Zu diesem Zweck ist auf dem Ständer 2 ein Schrittmotor 5 angeordnet, dex· über ein Stirnradgetriebe 6,7 eisxe Gewindespindel 8 antreibt. Diese Gewindespindel 8 wirkt auf eine mit dem Vertikalschlitten 4 fest verbundene Spindelmutter 9. An seiner Unterseite trägt der Vertikalschlitten k einen sogenannten Einstellschlitten 70, auf den noch eingegangen wird. An der Unterseite des Einstellschlittens wiederum ist in einer Rundführung 11 ein um eine vertikale Achse 12 drehbarer Verkzeugkopf 13 aufgenommen. (Diese Achse 12 ist identisch mit der gemeinsamen Normalen von Werkzeug Ik und Werkstück 20.) In dem Werkzeugkopf 13 ist ein Werkzeug lk drehbar gelagert. Das Werkzeug l4 kann ein bekanntes Schabrad oder ein

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anderes zum Feinbearbeiten geeignetes Werkzeug sein. Es ragt lint en aus dem Werkzeugkopf heraus.

Auf dem Maschinenbett 1 sind in Längsführungen 15 (Fig. 2) zwei Reitstöcke l6,l7 längsverschiebbar und feststellbar angeordnet. Die hierfür erforderlichen Einrichtungen sind bekannt und deshalb nicht dargestellt. Die Reitstöcke sind mit ebenfalls bekannten und deshalb nicht im einzelnen dargestellten Einrichtungen, z.B. Pinolen l8, 19 zum selbständigen Spannen eines Werkstücks 20 ausgerüstet. Um auch längere, z.B. wellenförmige Werkstücke aufnehmen zu können, kann der neben dem Ständer 2 angeordnete Reitstock l6 in eine Ausnehmung 21 des | Ständers 2 verschoben werden.

Zum Bearbeiten des Werkstückes 20 wird das Werkzeug l4 in Richtung 22 dem Werkstück genähert und mit diesem in Eingriff gebracht. Die hierfür vorgesehenen Einrichtungen wie Schrittmotor 5 und Vertikalschlitten k sind bereits oben beschrieben. Für den Drehantrieb des Werkzeugs ΐΛ ist am Ständer 2 ein Antriebsmotor 25 angebracht, der über ein Riemenvorgelege 26 und eine homokinetische Gelenkwelle 27 sowie ein bereits im Werkzeugkopf 13 untergebrachtes Stirnradgetriebe 28, 29 entreibt. Als Antriebsmotor 25 kann ein Elektromotor verwendet werden oder ein regelbarer Hydraulikmotor. In diesem Falle kann auf das Riemenvorgelege 26 u.U. verzichtet werden. Zur Durchführung der Gelenkwelle 27 durch den Ständer 2 ist in diesen eine Öffnung 30 Vorhanden,

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Der Einstellschlitten 70 (Fig. 3) besteht im wesentlichen aus drei zueinander beweglich angeordneten Teilen: einer Schwenkplatte 711 einem Führungsträger 72 und einem Vorschubschlitten 73· Die Schwenkplatte 71 ist in einer noch zu beschreibenden Rundführung 7k is Vertikalschlitten 4 um eine vertikale Achse schwenkbar und feststellbar aufgenommen. Damit kann die Vorschubrichtung 75. 75'» 75" des Werkzeugs l4 beim Parallel-, Diagonal- oder Underpassschaben beliebig eingestellt werden. An der Schwenkplatte 71 ist an Solzen 76 der Führungsträgsr 72 u= sins horizontals Achss 77 kippbar aufgehängt. Der Führungeträger nimmt an seiner Unterseite in einer vorgespannten Längsführung 78 den Vorschubschlitten 73 auf. Vorgespannte Längsführungen sind z.B. als kombinierte Välz-/Gleitführungen bekannt, sie brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden. Die Längsführung 78 ist quer zur Achse 77 gerichtet. Die Längsführung 78 isit ebenso wie die Geradführung 3 infolge des über dem ortsfest aufgenommenen Werkstück 20 angeordneten Werkzeug lk so hoch angebracht, daß sie im wesentlichen außerhalb des Spänebereiches liegt. Damit ist sichergestellt, daß sich zumindest auf den während eines Arbeitszyklus benutzten Abschnitten keine Späne absetzen können und somit kein Verschleiß der Führungsbahnen auftreten kann. Auch die Rundführung 11 des Werkzeugkopfes sowie die Rundführung lh. der Schwenkplatte liegen oberhalb des Spänebereiches . und können somit nicht verschmutzen.

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Wie bereits erwähnt, ist der Werkzeugkopf 13 in einer Rundführung 11 im sogenannten Einstellschlitten 70 bzw. im Vorschubschlitten 73 um eine vertikale Achse schwenkbar. Damit kann ein Achskreuzwinkel \*· (Fig.5) zwischen Werkzeugachse 4l und Werkstückachse 42 eingestellt werden. Die dann um den gleichen Winkel in einer horizontalen Ebene vorhandene Schrägstellung der Werkzeugachse 4l zur Motorachse 24 wird von der Gelenkwelle 27 ebenso überbrückt wie die unterschiedlichen Höhenlagen und Abstände der Werkzeugachse 4l gegenüber der Kötöraehse 24 infolge unterschiedlicher Wsrkstückabsssaungen und der Vertikal- und Horizontalbewegungen des Werkzeugs während jedes Bearbeitungszyklus.

Um ein Durchhängen des Werkzeugkopfes 13 in. der Rundführung zu verhindern, ist in der Rundführung eine mit einer Feder 56 vorgespannte Wälzlagerung vorgesehen (Fig.6). Mit einem Haltering 51 ist der Außenring eines Kugellagers 50 im Vorschubschlitten 73 gehalten. Der Innenring des besagten Kugellagers ist in einem Tragring 52 aufgenommen, in dem in einer Innenzentrierung 53 der Werkzeugkopf 13 über eintn Zentrierring 54 aufgenommen ist„ Konzentrisch mit der Innenzentrierung 53 weist der Tragring eine Ausnehmung 55 auf, in der sich die Feder 56 axial abstützt. Die Feder 56 ist auf einem Federteller 57 aufgebracht, dessen Bolzen 58 die Feder xvcia in einer Bohrung 59 den Tragring 52 durchdringt und der «in Innengewinde aufweist. In dieses Innengewinde ist eine «ja Zentrierring 54 anliegende Schraube 60 eingeschraubt, mit

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der die Feder 56 vorgespannt wird. Um sicherzustellen, daß der Werkzeugkopf 13 mit seiner oberen Planfläche 62 immer an der unteren Planfläche 63 des VorschubSchlittens 73 anliegt, im Lager 50 also kein Axialspiel mehr wirksam ist, muß die Vorspannkraft der Feder 56 größer sein als die nach unten gerichtete Kraft, die aus dem Eigengewicht des Werkzeugkopfes 13 einschließlich Werkzeug 20 und Gelenkwelle (anteilig) resultiert. In einer Ringnut 6k im Vorschubschlitten 73 sind Schrauben 65 angeordnet, die mit Muttern und xCuciucü \jf zujüi rcätstcllcü us3 Werkzsugkcpfss in deir

v>v und xCuciucü \jf zujüi rcätstcllcü us3 Werkzsu erforderlichen Winkelstellung >·-dienen

Die Rundführung 7k des Einstellschlittens 70 ist im Prinzip gleichartig aufgebaut. Figur k gilt deshalb auch für diese Rundführung. Soweit die Anschlußteile hier andere sind, sind die entsprechenden Bezugszahlen in Klammern gesetzt. Selbstverständlich muß hier auch die Vorspannkraft der Feder 56 größer sein, da die nach unten gerichtete Gewicht skr ,*ft hier größer ist. Die Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück im Sinne einer Achsabstandsverringerung bzw. das auß^ir-Eingriffbringen von Werkstück und Werkzeug erfolgt mit dem Schrittmotcr 5· Sei.ne Umschaltbarkeit auf verschiedene Drehzahlen ermöglicht in Verbindung mit dem Stirnradgetriebe 6, 7 und der reibungsarmen Geradführung 3 sowohl eine feineinstellbare Zustellung als auch ein schnelles Zurückfahren des Werkzeugs. Zum Halten des Vertikalschlittens in einer bestimmten Lage sind ebenfalls bekannte und daher nicht gezeichnete Ein-

richtungen, z.B. hydraulische Klemmvorrichtungen, vorgesehen. Zum Erzeugen der Vorschubbewegung 751 75'»75" i^st i^m Führungsträger 72 ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder 80 vorgesehen, dessen Kolbenstange 8l mit dem Vorschubschlitten 73 verbunden ist (Fig.4). Je nachdem, ob die Zylinderkammer 82 oder 83 mit Drucköl gefüllt wird, wird der Kolben 84 nach links oder rechts bewegt. Der Vorschubschlitten 73 macht diese Bewegung mit. Auf diese Weise ist es möglich, das Werkzeug l4, z.B. ein Schabrad, über die ganze Breite des Werkstücks hin- und herzubewegen. Die Steuermittel hierfür und für die Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück im Sinne einer Achsabstandsverringerung und umgekehrt bzw. für einen automatischen Arbeitsablauf sind bekannt, sie brauchen hier nicht beschrieben zu warden. Sie sind auch nicht gezeichnet.

Uta im Zuge der Vorschubbewegung 75.75'.75" des Werkzeugs lh ballige Zähne am Werkstück 20 erzeugen zu können, ist am Einstellschlitten 70 eins einfache Vorrichtung angebracht» Der Vorschubschlitten 73 weist an einem Ende einen nach oben gerichteten Arm 86 auf, an dessen freiem Ende ein Führungslineal 87 angebracht ist. Das Führungslineal ist um eine horizontale Achse 88, die parallel zur Kippachse 77 gerichtet ist, schwenkbar und am Arm 86 feststellbar. Die Schwenkplatte 71 weist einen Ausleger 89 auf, an dessen freiem Ende eine Kulisse 90 frei drehbar angelenkt ist. In dieser Kulisse ist das Lineal 87 geführt. Wenn das Lineal wie in Figur 6 waagerecht eingestellt und geklemmt ist, macht der Vorschubschlitten eine

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normale ι geradlinig verlaufende Hin- und Herbewegung. Ist d^3 Lineal dagegen, wie in Figur 7 dargestellt, im Uhrzeigersinn um einen beliebig wählbaren Winkel ß schräg eingestellt, dann geschieht folgendes: Beim Verfahren des Vorschubschlittens nach links wird der Arm 86 infolge der Kulissenführung des Führungslineales 87 angehoben, gleichzeitig aber nach links bewegt. Infolge der Aufhängung des VorschubSchlittens 73 mit dem Führungsträger 72 an der Schwenkplatte 71 führt der Vorschubschlitten und damit auch der Führungsträger eine Kippbewegung 94 gegen den Uhrzeigersinn aus. Beim Verfahren des Vorschubschlittens nach rechts wird der Arm 86 dagegen •gesenkt, der Vorschubschlitten 73 und der Führungsträger 72 führen eine Kippbewegung 95 im Uhrzeigersinn aus. Mit der Kippbewegung des Vorschubschlittens wird eine Schiefstellung des Werkzeugs l4 gegenüber dem Werkstück erreicht. Diese Schiefstellung wird auch als Sturz bezeichnet. Der Winkel oL des Sturzes (Fig.8) kann durch Verändern des Winkels ß, um den das Lineal geneigt ist, variiert werden.

Bei den meisten Werkstücken mit balligen Zähnen ist die Rotationsebene 91 des Werkzeugs l4 auf die Achse 42 des Werkstücks gerichtet. Insbesondere bei Werkstücken mit kleinem Durchmesser oder bei breiten Werkstücken läßt sich diese normale Balligkeit mit einem geraden Lineal 87 nicht erreichen. Für solche Einsatzfälle sind von der Mitte nach den Enden zu entgegengesetzt gekrümmte Lineale 92 empfehlenswert, mit denen gegen Ende der Hin- und Herbewegung ein stärkerer

Sturz Cc erreicht wird. Mit solchen und ähnlich gekrümmten Führungslinealen können auch Sonderformen der Balligkeit
erreicht werden. Ein Beispiel hierfür ist in Figur 9 angegeben, wo auch das entsprechende Führungslineal 93 gezeigt ist. Auch einseitige Balligkeit oder konische Zahnformen
lassen sich mittels entsprechender Führungslineale herstellen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie soll vielmehr alle unter die Ansprüche fallenden Möglichkeiten mit einschließen.

	* · « · · ··· ··· ·· ·	Maschinenbett	• *	t · • 4
	BsÄriffsliste	Ständer	• •	*
	Geradführung
	Vertikalschlitten	41	Achse des Werkze
1	Schrittmotor	42	Achse des Werkst
2	Stirnräder	43
3	Gewindespindel	44
4	Spindelmutter	45
5		46 47
6) 7)	Rundführung	48
8	Achse	49
9	Werkzeugkopf	50	Kugellager
10	Werkzeug	51	Haltering
11	Längsführung	52	Tragring
12	Reitstock	53	Innenzentri erung
13	Pinole	54	Z entri erring
14	Werkstück	55	Ausnehmung
15	Ausnehmung ,	56 57	Feder Federteller
16	Zustellung	58 59	Bolzen Bohrung
18	Achse des Motors	6o	S ehraub e
20	Antriebsmotor	61
21	Riemenvorgelege	62 63>	Planfläche
CM <Λ CM CM	Gelenkwelle	64	Eingnut
24		65	S ehraub β
25	66	Mutter
26	67	Scheibe
27

,) Stirnräder

28 29 30 Öffnung 31 32 33 34 35

♦ * ι ι « t it ·*·

• ·· ·■■··

-2-

70	Einstellschlitten
71	S chwenkplatte
72	Führungsträger
73	Vorschubschlitten
7Ί	Rundführung
75	Vorschubrichtung
76	Bolzen
77	Achse
78	Längs führung
79
80	Hydraulikzylinder
81	Kolbenstange
82
83 >	Zylinderkammer
	Kolben
85
86	Arm
87	Lineal
88	Achse
89	Ausleger
90	Kulisse
91	Rotationsebene
92

Lineal

Kippbewegung

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■ I tilt Il ti t

■ ■ · · r ■ I * IM fli

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Claims (1)

1} Maschine zum Feinbearbeiten der Zahnflanken von verzahnten Werkstücken, mit einem drehend antreibbaren im wesentlichen oberhalb des Werkstücks angeordneten und mit diesem in Zahneingriff bringbaren zahnradartigen Werkzeug, z.B. Schabrad od.dgl., mit einer Einrichtung zum Einstellen eines Achskreuzwinksäls zwischen Werkzeug und Werkstück, und mit einer Einrichtung zur Achsabstandsänderung zwischen Werkzeug und Werkstück, wobei das Werkstück drehbar, aber ortsfest aufgenommen ist, alle für die Werkzeugeinstellung und bei der Bearbeitung des Werkstücks erforderlichen Führungen im wesentlichen oberhalb des Werkstücks angeordnet sind und die Übertragung der Drehbewegung von einem ortsfesten Antriebsmotor auf das Werkzeug ohne Kegelräder erfolgt, nach Patentanmeldung P 29 12 545-9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite eines an einem mit dem Maschinenbett (l) fest verbundenen Ständer (2) od. dgl. höhenverstellbar und dafür antreibbar und feststellbar angeordneten Vertikalschlittens (4) ein um eine vertikale Achse (12) schwenkbarer Einstellschlitten (70) angeordnet ist, der in einer Rundführung (ll) mit vertikaler Achse (12) einen Werkzeugkopf (13) aufnimmt, in dem das drehbare und dafür antreibbare Werkzeug (l4) gelagert ist, und der in einem wählbaren Winkel Cj*) auf eine Kreuzung der Achsen (42,^1) von

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-2-

Werkstück (20) und Werkzeug (l4) einstellbar und am Einstellschlitten feststellbar ist, wobei der Einstellschlitten (70) sowohl eine Neigung der Werkzeugachse (4i) gegenüber der Werkstückachse (42) um eine horizontale Achse (77) ermöglicht als auch eine Hin- und Herbewegung des Werkzeugs (l4) in einer vorwählbar einstellbaren Richtung (75»75'»75")ι die in einer zur Werkzeugachse (4l) und zur besagten Achse (77) parallelen Eben« liegt.

'2) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsteilschlitten (77) im wesentlichen aus drei Teilen besteht, nämlich

a) einer in einer Rundführung (74) des Vertikalschlittens (4) schwenkbar und feststellbar aufgenommenen Schwenkplatte (71),

b) einem an dieser um die horizontale Achse (7?) kippbar aufgehängten Führungsträger (72) und

c) einem in einer horizontalen Längsführung (78) in diesem hin- und herbewegbar und dafür antreibbar aufgenommenen Vorschubschlitten (73)» der den Werkseugkopf (13) aufnimmt.

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-3-

3) Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am j

k Vorschubschlitten (73) ein in seiner Neigung gegenüber diesem um eine horizontale Achse verstellbares und feststellbares Lineal (87) od. dgl. angeordnet ist, das in einer an der Schwenkplatte (71) frei drehbar angeordneten Kulisse (90) geführt ist.

4) Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lineal eine in Abhängigkeit von einer am Werkstück (20) | zu erzeugenden Balligkeit stehende, von einer Geraden abweichende Kontur (92,93) hat. |