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Vorrichtung zum Wälzfräsen von Schrägverzahnungen mit kraftschlüssigem
Antrieb Es ist bekannt, daß beim Wälzfräsenvon Schrägzahnrädern außer der Teilbewegung
das Werkstück oder Werkzeug eine Zusatzdrehung entsprechend (lein Zahnverlauf erhalten
muß. Bei Rä@derwälzfräsmaschinen, bei denen der Vorschub des Fräser-oder Werkschlittens
durch Kurven oder hydrau-@ lisc.hen Zylinder mit Kolben erfolgt, ist noch keine
befriedigende universale Vorrichtung zum Wälzfräsen von Schrägverzahnungen, d. h.
zum Erzeugen der notwendigen Zusatzdrehung bekannt. Bekannt sind für derartige Maschinen
zwei Arten solcher Vorrichtungen: i. Die Zusatzdrehung wird durch Gleitbahn, Gleitzapfen
und Zahnstangengetrie,be dem Differentialgetriebe erteilt, welches unmittelbar auf
der Werkstückachse angeordnet ist; z. die Zusatzdrehung wird von einer feststehenden
Zahnstange aus über ein Ritzel und Differentialwechselräder einem Differentialgetriebe
zugeleitet,, welches über die Teilwechselräder zum Teilschnekkengetriebe treibt.
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Die unter i genannte Einrichtung ist Betrieblich sehr einfach. Sie
besitzt jedoch folgende Nachteile: Durch die Anordnung des Differentialgetriebes
auf der Werkstückaehse ist die Teilgenauigkeitder gefrästen Werkstücke durch die
.meist kleinen Räder des Differentialgetriebes beschränkt. Der Antrieb
der
Werkstückspindel enthält durch die zahlreichen Getriebe mehr Spiel. Die Genauigkeit
der Zahnschräge ist begrenzt, da der Winkel der Gleitbahn nicht beliebig genau einstellbar
ist. Der Einstellwinkel der Gleitbahn ist außer von Zahnschräge und Teilung auch
noch von der Zähnezahl und der Gangrichtung des. Werkstückes abhängig, so daß lief
Wechsel jeder dieser vifer Größen eine neue Einstellung der Gleitbahn erforderlich
ist.
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Die unter 2 ,genannte Art der Zusatzdrehung kann nur bei einem ganz
geringen Bereich von Schrägzahnrädern zur Anwendung kommen. Bedingt durch die geringe
Vorschubgeschwindigkeit beim Wälzfräsen sowie die große Untersetzung im Teilgetriebe,
müssen die Differentialwechselräder ins Schnelle treiben, um .die Zusatzdrehung
des Werkstückes entsprechend der Zahnschräge zu erreichen. Hei Werkstücken mit kleiner
Teilung und großer Zahnschräge.wird die Übersetzung ins Schnelle so groß, daß eine
praktische Anwendung dieser Vorrichtung daran scheitert. Das Differentialgetriebe
kann nicht durch ein Untersetzungsgetriebe angetrieben werden und neigt dadurch
zum ungleichförmigen Lauf.
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Zur Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile wunde eine Vorrichtung
entwickelt, w-elcbe einen kraftschlüssigen Antrieb besitzt. Dieser Antrieb sitzt
zwi,sc'hen einem Zahnstangen- und einem Differentialgetriebe und liefert das Drehmomemt
für den Differentialantrieb, während das Zahnatangengetriebe nur die Größe der Zusatzdrehung
regelt. Der kraftschlüssige Antrieb kann z. B. ein durch M3rück ängefriei#ener
_R6tör öä, ,r eine ei#hüngs-mu," u n sein wo ücc jederzeit bei .stillstand, Vorschub
er ilgang dies Schlittens das .erforderliche Drehmoment für die Zusatzdrehung zur
Verfügung steht. Der Antrieb ist immer bestrebt, rascher zu laufen, als es die Verzahnungen
zulassen, wird aber durch den fornnschlüssigen Zusammenhang der Getriebe .daran
gehindert. Es ist also dauernd ein gewisser Schlupf vorhanden.
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Die fünf Abbildungen stellen schematisch die Getriebepläne von Wälzfräsmaschinen
in verschiedenen Ausführungen .dar. .
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Bild i zeigt, wie in bekannter Weise die Zusatzdrehung durch eine
Gleitbahn i erzeugt und über Zahnstangengetriebe 2 und Kegelräder 3 einem Differentialgetriebe
4 zugeführt wird. In einem parallel zur Werkstückachse verschiebbaren Werkstückschlitten
5 ist ein Werkstück 6 drehbar gelagert, das von dem Teilschneckenrad 7 und dem Differentialgetriebe
in Drehbewegung versetzt wird. Die Vorschubbewegung des Werkstückschlittens erfolgt
durch einen Druckölzylinder B. Je schräger die Gleitbahn i eingestellt wird, desto
größer ist die Zusatzdrehung und damit die Zahnschräge des Werkstückes. Die sogenan@nten
Teilwechselräder 9 regeln die Werkstiickdrehung abhängig von der Fräserdrehung nach
Maßgabe :der Zähnezahl des Werkstückes 6 und der Gangzahl des F.räsers io. Die Teilwechselräder
9 stehen über Welle i i, Kegelräder 12 und 13 mit dem Fräser io in Verbindung. Der
Antrieb der Maschine kann vom- Kegelrad i4 aus erfolgen.
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Bild 2 zeigt, wie in ebenfalls bekannter Weise die Zusatzdrehung von
einem Zahnstangengetriebe 2 abgeleitet wird. In einem parallel zur Werk.stückachse
(in Pfeilrichtung) verschiebbaren Werkstückschlitten 5 ist das Werkstück 6 drehbar
gelagert, das durch das Teilschneckenra,d 7 angetrieben wird. Bei der Verschiebung
des Werkstückschlittens 5 wird .im Zahnstangengetriebe 2 eine Drehbewegung erzeugt,
die über Differentialwechselräder 15 und Differentialgetriebe 4 den Teilwechselrädern
9 überlagert wird und damit die Zahnschräge am Werkstück 6 erzeugt. Die sogenannten
Teilwechselräder 9 regeln die Werkstückdrehung nach Maßgabe .der Zähnezahl des Werkstückes
6 und Gangzahl des Fräsers io. Die Verbindung zwischen Teilwechselrädern und Fräser
erfolgt über das Differentialgetriebe 4.- Der Antrieb der Maschine kann eben-' falls
vom Kegelrad 14 aus erfolgen. Die sogenannten Differentialwechselräder 15 regeln
die Größe der den Teilwechselrädern übergelagerten Zusatzdrehung in Abhängigkeit
von der Zahnschräge und Teilung des Werkstückes.
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Bilder 3, 4 und 5 zeigen drei Getriebeschemen mit der neuen Zusatzeinrichtung
nach der, Erfindung in beispielsweiser Ausführung.
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Bild 3: Das Werkstück 6 ist drehbar in dem sich parallel zur Werkstückachse
verschiebenden Werkstückschlitten 5 gelagert und wird' vom Teilschnekkenrad 7 .
angetrieben. Das Differentialgetriebe 4 wind durch einen kraftschlüssigen Antrieb
16, z. B. Hydraulikmotor, mit konstantem Drehmoment angetrieben. Andererseits treibt
der kraftschlüssige Antrieb i6 auch noch über Stirnräder 17, Srhnekkengetriebe 18
und Zahnstangengetriebe 2 auf die Gleitbahn i .und versucht, den Gleitzapfen i9
auf dieser zu verschieben. Erfolgt Verschiebung des Werkstückschlittens 5, beispielsweise
durch hydraulischen Zylinder 8 mit Kolben 20, so wird die waagerechte Verschiebung
des Gleitzapfens i9 auf der Gleitbahn i freigegeben. Das Maß der waagerechten Verschiebung,
vergrößert durch das Schnekkengetriebe 18, wird durch den kraftschlüssigen Antrieb
16 dem Differentialschneckengetriebe 21 zugeführt und durch .die Differentialräder
4 den Teilwechselrädern 9 übergelagert. Die Größe der für die Zahnschräge des Werkstückes
erforderlichen Zusatzdrehung wird durch Schrägstellungd erGleitbahn i geregelt.
Die Verbindung zwischen Fräser io und Werkstück 6 erfolgt .durch das Differentialgetriebe
4 über die Teilw-echselräder 9 und das Teilgetriebe 7.
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Bild 4: In einem senkrecht zur Werkstückachse verschiebbaren Werkstückschlitten
5 ist wieder das Werkstück 6 drehbar gelagert, das durch das Teilschneckengetriebe
7 angetrieben wird'. Das Differentialgetriebe 4 wird ebenso wie in Bild 3 durch
einen kraftschlüssigen Antrieb 16 mit konstantem Drehmoment angetrieben. Dieses
treibt andererseits über Differentialwecliselräder 17, Kegelräder 22 das Schneckengetriebe
23 an. Das Schneckenrad des Getriebes 23 ist als Spindelcnutter ausgebildet
und
sitzt auf der feststellenden Gewindespindel 24. Bei \'orsc'hub des Werkstückschlittens
durch Druckzylinder 8 wird die Verdrehung der Spindelmutter freigegeben. Diese durch
den mit konstantem Drehmoment wirkenden kraftschlüssigen Antrieb 16 erzeugte \'er,dreiiung
wird, vergrößert durch das vorgeschaltete Schneckengetriebe 23, dem Differentialgetriebe
.4 zugeführt und den Teslwechselrädern 9 übergelagert. Die Differentialwechselräder
17 regeln die Größe der Zusatzdrehung nach Maßgabe der. Zaliiischräge und Teilung
Kies Werkstückes: Bild q zeigt in allem den gleichen Aufbau wie Bild 4, mit Ausnahme
des die Größe der Drehbewegung freigebenden Getrielyes. Dieses Getriebe besteht
aus einem Schneckengetriebe 23 und einer Gewindesl>itrdel 24. Das Srlineckenrad
15 des Getriebes steht niit der Gewindespindel 24 im Eingriff. Beim Vorschub des
Werkstückschlittens 5 erfolgt in gleicher Weise wie in Bildern 3 und 4 vom kraftschlüssigen
Antrieb 16 aus über die Differentialivecliselr;ider 17 <las Verdrehen des Schneckenrades
23. Die Größe dieser Verdrehung ist von der Verschiebung des Schneckenrades 23 gegenüber
der Gewindespindel 24 abhängig. Diese Zusatzdrehung wird durch den kraftschlüssigen
Antrieb 16 .dem Differentialgetriebe 4 zugeführt und den Teilwechselrädern übergelagert.
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Bilc16: Während bei den Bildern 3 bis 5 der \Verkstiicksclilitten
5 die Vorschubbewegung ausführt, wird in Bild 6 die Vorschubbewegung dem l,' rässclilittei1
25 erteilt, der in Pfeilrichtung verschiehl>ar ist. Der Getriebeplan entspricht
in seinen 1?inzelheiten denen des Bildes 3.
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Die vorstehend angegebenen heispie.lsweisen Anwendungen der Erfindung
schließen nicht aus, daß Getriebeänderungen vorgenommen werden können, wenn nur
die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung beibehalten wird. Es ist selbstverständlich
aueli möglich, die Erfindung nicht nur bei \\ älzfräsmascliine-n, sondern auch bei
anderen Maschinen anzuwenden, bei denen ähnliche Aufgaben, wie vorstehend erwähnt,
zu lösen sind. So dürfte es lx!i sinngemäßer :\uwendung der hier angegebenen '_\littel
möglich sein, z.13. im Teilverfahren arbeitende Zalinradfräsinaschinen, Verzahnungsinascliinen
allgemein, GewindebearbeitungsmasChi nerv Koliierrnaschinen tisw. mit entsprechenden
\'orrichttingeii auszustatten.
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1?inriclitungen nach der Erfindung vereinigen im Gegensatz zti den
bekannten Vorrichtungen folgende Vorteile in sich: a) Während die nach Bild 2 bekannte
Vorrichtung nur bei einem ganz geringen 13ereicli von Schrägzahnrädern angewendet
werd eng
kann, weil die Differetitialwechselräder zu sehr ins Schnelle treiben,
trifft (lies trotz Beibehaltung der nach Bild 2 vorhandenen Vorteile für die neue
Vorrichtung nicht zu. Hier können die Differentialwechselräder ohne scliädliclie
Wirkung ins Schnelle treiben, da der Kraftfluß vom kraftschlüssigen Antriel) atis
unigekehrt als üblieli erfolgt. Vom Standpunkt der Bewegungsübertragung aus würden
also die Räder ins Schnelle treiben, vom Standpunkt des Kraftflusses aus aber ins
Langsame: Es können also Zahnräder jeder Teilung und Schräge gefräst werden; b)
die Erfindung gestattet den Antrieb des Differentialgetriebes durch ein . Untersetzungsgetriebe
(Schneckengetriebe), wodurch ruhiger gleichförmiger Lauf gewährleistet wird.; c)
die Differentialwechselräder bzw. der Einstellwinkel der Leitkurve sind nur . abhängig
von Schrägungswinkel und Teilung der Verzahnung: Bei Äniderung von Zähnezahl und
Gangrichtung bleiben sie daher unverändert; d) die Vorrichtung gestattet höchste
Teilgenauigkeit am zum verzahnenden Werkstück, da die in den zahlreichen vorgelagerten
Rädern, z. B. des Differentialgetriebes vorhandenen Fehler im Teilgetriebe sehr
stark verkleinert werden; e) die Verschiebung des Fräser- oder Werkstückschlitten.s
ist vollkommen beliebig nach Geschwindigkeit, Größe und Richtung; f) durch den kraftschlüssigen
Antrieb wird das Spiel innerhalb des gesamten Getriebezuges von der Ableitung der
Zusatzbewegung bis zum Differential ausgeschaltet.