DE89644C - - Google Patents

Description

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PATENTAMT.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren zur Erzeugung der Zähne bei Kegelzahnrädern durch radial fortschreitende Zahnflankenbearbeitung mittelst Fräswerkzeugen in der Weise, dafs sowohl das Werkstück, wie auch das Werkzeug pendelnd hin- und hergedreht werden, und zwar ersteres um seine geometrische Kegelachse, und letzteres im Sinne der Abwälzungsbewegung -eines mit dem Kegelrade zusammenarbeitenden Planrades. Während dieser den Angriffswinkel entsprechend der Zahnfiankenkrümmung stetig ändernden. Bewegung wird ferner das Werkzeug in radialer Richtung schrittweise vorgeschoben. Mit diesem Vorschub ändert sich stetig der Schwingungsausschlag, so dafs das Werkzeug gezwungen wird, den Bearbeitungsweg längs der sich entsprechend verjüngenden, aus der Schneidkantenumhüllung hervorgehenden Zähne zu beschreiben.

Wie aus den schematischen Darstellungen der Fig. 25 bis 28 der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, führen die Fräser D C (im vorliegenden Fall zwei, welche die entgegengesetzten Flanken zweier neben einander liegenden Zähne bearbeiten) bei'der Bearbeitung je zweier Zahnflanken eine Anzahl Schwingungen P aus (Fig. 28), deren Ausschlag dem Vorschub des Werkzeuges entsprechend nach der Schwingungsmitte χ zu abnimmt, während das Werkstück G eine gleiche Anzahl Schwingungen um seine geometrische Achse n> macht. Aus der Verbindung dieser beiden Bewegungen ergiebt sich, dafs die Fräser eine durch Linien a-b-c-d-e-f-g der Fig. 27 bezeichnete Bahn um die Zahnflanken beschreiben, so dafs man im Stande ist, durch entsprechende Einstellung der Geschwindigkeit und des Schwingungs-. ausschlages des Werkstückes sowie des Werkzeuges mit gleichen Fräsern Zähne von verschiedener Gröfse herzustellen. . Gleichzeitig mit der Abnahme des Schwingungsausschlages nähern sich die Fräser, wie bei turn Fig. 26 angedeutet, entsprechend der Form der sich nach der Mitte zu verjüngenden Zähne, während diese Schwingungen stattfinden.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist

Fig. ι ein Grundrifs einer zur Ausführung des Verfahrens dienenden Maschine.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Fig. 1, vom Beschauer aus gesehen, wobei die verschiedenen Theile diejenige Stellung einnehmen, bei welcher der Fräser gerade im Begriff ist, das Werkstück zu bearbeiten.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Maschine, von der der Fig. 2 entgegengesetzten Seite gesehen.

Fig. 4 ist ein senkrechter Längsschnitt der Maschine nach der Linie α -α (Fig. 1), in der Richtung des Pfeiles gesehen.

. Fig. 5 ist ein waagrechter Schnitt durch einen Theil der Maschine nach der Linie b-b (Fig· 4)·

Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch die

Maschine nach der Linie c-c (Fig, 2), von rechts gesehen.

Fig. 7 ist derselbe Schnitt der Fig. 2, von links gesehen.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Schwingen des Schneidkantenwerkzeuges, sowie des Werkstückträgers, wobei das Werkstück sowie seine Unterstützung entfernt sind.

Fig. 9 ist ein Querschnitt nach der Linie c-c in Fig. 2, nach links gesehen, wobei der Werkzeughalter und die mit demselben zusammenwirkenden Theile in denjenigen Stellungen gezeichnet sind, welche sie einnehmen, wenn der Antriebsmechanismus für das Werkstück sich in der in Fig. 8 veranschaulichten Lage befindet.

Fig. io ist eine Seitenansicht, theilweise im Schnitt, ähnlich derjenigen der Fig. 8, nur mit dem Antriebsmechanismus für den Werkstückhalter in der entgegengesetzten äufsersten Stellung.

Fig. 11 ist ein Querschnitt durch die Maschine , wie in Fig. 9, wobei der Werkzeughalter die Stellung einnimmt, welche derjenigen des Werkstückträgers der "Fig. 10 entspricht.

Die Fig. 12 bis 28 zeigen Einzelheiten.

Da die Zwischenräume zwischen den Zähnen bei Kegelzahnrädern nach der Spitze des Kegels hin vermindert werden, so ist es vorteilhaft, bei derartigen Rädern die Flächen einzeln zu bilden, wozu ein verhältnifsmäfsig feines Schneidewerkzeug, welches bequem durch den engsten Theil des Zwischenraumes hindurchgehen kann, angewendet wird.

Zu diesem Zwecke werden eine Anzahl von Schneidewerkzeugen — im vorliegenden Falle zwei Fräser ■—· benutzt, von denen einer C die eine, während der andere D die entgegengesetzte Flanke zweier neben einander liegenden Zähne bearbeitet. Man kann auch mehrere Fräser anwenden oder auch nur einen, wobei auch die gegenüberliegenden Flanken zweier Zähne bearbeitet werden können.

Der Gestelltheil B¹ ist mit kreisbogenförmiger Führung / für die Werkzeugschlitten und deren Antrieb versehen, während B² den kreisbogenförmigen Support Z¹ für den Werkstückhalter bildet. Die Führungen sind rechtwinklig zu einander angeordnet, während deren geometrische Achsen in übereinstimmenden Ebenen liegen (Fig. 1 und 2).

Die Führung / des Maschinengestelltheiles B¹ ist am oberen Ende eines senkrechten Armes des Gestelltheiles B¹ befestigt und dient zum Stützen des schwingenden Theiles des Schneidewerkzeuges C² (Fig. 12 und 13). Die Führung Z¹ dagegen ist ungefähr halbkreisförmig und an der Seitenfläche eines entsprechend geformten Theiles des Gestelltheiles JB² gebildet (Fig. 2 und 4). Um die Fräser C D bequem einstellen zu können, werden dieselben auf Spindeln 2 bezw. 3 (Fig. 7) befestigt, welche in Hülsen 2' und 3' mit äufserem Gewinde sich drehen, die in Lagern 4' und 5.' in der Längsrichtung verstellbar sind.

Die Werkzeugschlitten 4 und 5 werden in Führungen 6' und 7' der auf der gemeinschaftlichen Achse g (in Fig. 2 durch einen punktirten Kreis b und in Fig. 4 durch eine strichpunktirte Linie g-g angedeutet) radial verstellbar angeordneten Platten 6 und 7 geführt. Letztere sind auf dem in dem Gestelltheil-B¹ gelagerten Zapfen 8 mittelst Hülsen 6" und 7" an dem unteren Ende drehbar befestigt (Fig. 4 und 7), während die oberen Enden verstellbar mit einer Bogenplatte 9 verbunden sind, welche durch den auf dem Zapfen 8 schwingenden Stützarm 10 getragen wird (Fig. 1 bis 4).

Durch diese Anordnung können die Werkzeugträger radial und unabhängig von einander eingestellt werden.

Die Werkzeugschlitten C² sind auf der kreisbogenförmigen Führung gleitbar angeordnet (Fig. 2,. 4, 12 und 13) und durch die auf Zapfen bezw. Welle 8 schwingende Bogenplatte 9 (Fig. 2) gegen Abhebung von der Führungsplatte 1 gesichert. Eine weitere Verstellung der Führungsplatten 6 und 7 gegen einander mit der Platte 9 wird durch in letzterer angeordnete Schlitze 12 und durch in den Platten 6 und 7 befindliche Schrauben 13 ermöglicht.

Die selbsttätige Zuführung sowie der Schwingungs- und Drehungsantrieb für die Schneidewerkzeuge werden später ausführlich beschrieben.

Der Werkstückhalter ist im vorliegenden Falle als eine hohle Spindel 16 gedacht, welche drehbar in der mit Aufsengewinde versehenen Hülse 17 gelagert ist. Letztere wird in Lagern 18 und 18' in der Längsrichtung verstellbar angeordnet, welche auf dem mittelst Schrauben 14' in Führung 1' verstellbaren Schlitten 14 radial zu der gemeinschaftlichen Achse g (Fig. 4) befestigt sind.

Die Längsverstellung der Hülse 17 in den Lagern 18 und 18' zur Einstellung des Werkstückes bei Beginn der Arbeit wird mittelst einer zwischen letzteren angeordneten, auf dem Aufsengewinde der Hülse drehbaren Mutter 19 erzielt.

Die schrittweise Drehung der hohlen, das Werkstück tragenden Spindel 16 kann durch Hand erfolgen unter Vermittelung des Schneckengetriebes 20, 21, dessen Schnecke 21 auf einer Welle 22 sitzt. Letztere ist in Lagern 22', welche durch einen Klemmring 23 an der mit oscillirenden Hülse 24 des Werkstückhalters befestigt sind. Die gehörige Theildrehung des Werkstückes wird durch irgend welche geeignete Control - bezw. Einstellvorrichtung R bewirkt, welche aus einer durchlochten Scheibe 26 und einem auf einem Kurbelarm der Welle 22 befestigten Stift 27 besteht. Im Uebrigen kann aber die schrittweise Drehung der Werkstückspindel von irgend einem sich bewegenden Theile der Maschine abgeleitet werden.

Um das Werkstück in der Spindel 16 zu befestigen bezw. bequem auf die Mitte einstellen

zu können, ist diese Spindel in der Längsrichtung durchbohrt und bei 28 (Fig. 4) am inneren Ende der Bohrung konisch ausgedreht, um den entsprechend konisch abgedrehten Zapfen 29 des Werkstückes G aufzunehmen.. Dieser Zapfen ist an seinem Ende ebenfalls ausgebohrt und mit Innengewinde versehen, in welches das mit Gewinde versehene Ende eines durch die Bohrung der Spindel 16 hindurchgehenden Bolzens 30 eingeschraubt wird. Das Kopfende des Bolzens 30 wird nun gegen das Ende der Spindel 16 fest angezogen (Fig. 4). Diese Anordnung des Werkstückhalters gestattet eine radiale Verstellung des Werkstückes in einer Kreislinie, deren Mittelpunkt der Schnittpunkt der Längsachse der Spindel und der gemeinschaftlichen Achse g ist.

Um nun die Pendelbewegung sowohl der Fräser wie auch des Werkstückes hervorzurufen und für verschiedene Art Zähne einstellen und genau regeln zu können, ist folgende Einrichtung getroffen:

Mit dem schwingenden Arm 10 fest verbunden ist ein Zahnbogen 31, welcher mit einer senkrecht hin- und herbeweglichen Zahnstange 32 in Eingriff steht (Fig. 7 und 9). Die Zahnstange 32 ist an dem Schieber 33 befestigt, dessen Führung 34 von dem einen Theil des Maschinengestelltheiles B¹ bildenden Auflager getragen wird.

Der Werkstückhalter wird im vorliegenden Falle dadurch bethätigt, dafs eine zwischen Führungsleisten 37 waagrecht hin- und hergleitende Zahnstange 36 in einen Zahnbogen 38' eingreift (Fig. 1 und 8), welcher bei 38 auf dem Zapfen 39 sitzt. An der Nabe 38 des Zahribogens 38' ist ein Zahnbogen 40 befestigt (Fig. 6), welcher mit einem Kegelrad der im Maschinengestell drehbar gelagerten kurzen Welle 41 in Eingriff steht. Auf letzterer festgekeilt befindet sich ein Zahngetriebe 43, welches den Zahnkranz 42 der Spindel 16 antreibt. Die Länge des Zahnrades 43 verhindert ein Aufsereingriffkommen des Zahnkranzes 42 bei Längsverstellung der Spindel 16.

Die Einrichtung, mittelst deren die Uebertragung und wechselseitige Einstellung der Schwingungen der Werkzeugschlitten und des Werkstückhalters vermittelt wird, ist aus den Fig. 3, 8, 10 und 11 ersichtlich und besteht aus einem an der Zahnstange 36 drehbar befestigten Führungsklotz 45, welcher in der pendelnden Coulisse 46 gleiten kann. Diese letztere ist bei 46' drehbar andern Schieber.33 befestigt, welcher zur Bethätigung des Werkzeughalters, wie vorhin beschrieben, dient. Auf diese W^Teise wird die Zahnstange 36 einstellbar mit dem Schieber 33 verbunden, wodurch die Wechselbewegungen der beiden Theile geregelt werden können. Die beiden Enden der Coulisse 46 sind an dem Schieber 33 mittelst Stellschrauben 47. und 47' (Fig: 10) und Schlitze 48 und 48', welche concentrisch zu dem Zapfen 46' angeordnet sind, verstellbar, wodurch die Neigung der Coulisse und somit das Verhältnifs des Hubes der Stange 36 zu demjenigen des Schiebers 33 genau eingestellt werden kann. Das obere Ende der Coulisse ist zu einem Zahnbogen 49 ausgebildet, in welchem die Schnecke 50 einer in Lagern 51 drehbaren Welle eingreift. Die Lager 51 sind an dem Schieber 33 befestigt, und die Schneckenwelle trägt ein Handrad 52 mit Scala 53, so dafs die Coulisse mit Hülfe des auf der Lagerung 5 1 befestigten Zeigers 54 genau eingestellt werden kann.

Der Antrieb für den Schlitten 33 erfolgt von der in Lagern 56, 56' untergebrachten, mit Riemscheibe 57 versehenen Welle 55 aus, indem die Riemscheibe 57 mit derjenigen 70 durch einen Riemen verbunden ist. Die Welle 55 (Fig. 2) trägt ferner das konische Rad 58, welches in das Rad 59 eingreift. Letzteres ist auf einer im Maschinengestell gelagerten Welle 60 befestigt und treibt die Welle 63 (Fig. 3 und 7) mittelst Zahnräder 61 und 62 an. Auf der Welle 63 ist die Kurbelscheibe 64 für den Schieber 33 festgekeilt, welche mittelst der an der ersteren verstellbaren Pleuelstange 65 mit dem Schieber verbunden ist.

Die zum Antreiben der Fräser C D dienende Einrichtung ist folgende: Die Riemscheibe 70 (Fig. 4) mit Nabe 70' sitzt auf der Hülse 71, welche auf der Welle 8 läuft. Auf dieser Nabe 70' sitzt ein Zahnrad 72, welches mit den auf beiden Seiten desselben (Fig. 1) in Lagern 75 und 76 angeordneten Zahnrädern 73 und 74 in Eingriff steht. Die Wellen 73' und 74' der Zahnräder 73 und 74 sind mittelst Universalgelenken und bei 82 und 83 teleskopisch verschiebbaren Verbindungsstangen F und F¹ mit den kurzen Spindeln 78 und 78' verbunden. Letztere sind in Hülsenlagern 79 und 79' in der Nähe der Werkzeugspindelenden drehbar gelagert und treiben diese Spindeln 2 und 3 mittelst Schnecken 80 und 81. Statt der Stangen FF¹ kann man auch andere bewegliche Verbindungen anwenden, wie z. B. die bekannten biegsamen Wellen.

Um die Fräser C und D über die Zahnflanken nach der geometrischen Spitze des kegelförmigen Werkstückes zu bewegen, werden die Schlitten .4 und 5 mit Schraubenspindeln 85 und 86 (Fig. .7, 9 und 11). versehen, welche am oberen Ende in Lagern 87 und 88 der radial verstellbaren Platten 6 und 7 drehbar gelagert sind. Die Schraubenspindeln sind mit Sternrädern 89 und 90 versehen, welche zeitweise an die Stifte 91 und 92 am oberen Theile des Maschinengestelltheiles B"¹

anschlagen (Fig. ι, 3 und 21 bis 24, welche letztere Figuren vier hinter einander eingenommene Stellungen der Sternräder während des Anschlagens veranschaulichen). Wird nun eines der Sternräder 89 und 90 durch Bewegung des Werkzeughalters in Berührung mit den Anschlagstiften 91 und 92 gebracht, so erfolgt eine theilweise Drehung des Rades, und um diese Drehung gleichzeitig auf beide Schraubenspindeln zu übertragen, sind die Spindeln 85 und 86 mittelst Schneckenräder 96' und 97' und 96, 97 auf einer Welle s verbunden, die in Lagern 94 und 93 der beiden Werkzeughalter verschiebbar gelagert und in der Mitte mit Universalgelenk (Fig. 7,12 und 13) versehen ist. Die Schnecken 96 und 97 sind zwischen den beiden Theilen der Lägerhülsen 93 und 94 mittelst Keilen verschiebbar auf der Welle s angeordnet. In den Fig. 21 bis 27 sind die Stellungen veranschaulicht, welche die Sternräder 89, 90 beim Berühren der Stifte 91, 92 nach einander einnehmen. Hieraus wird ersichtlich, dafs das Rad 90 beim Berühren des Stiftes 92 so weit gedreht wird, dafs die Arme desselben von dem zweiten Stift 91 nicht mehr bewegt werden (Fig. 22). Durch diese Drehung des Rades 90 wird dasjenige 89 so weit gedreht, dafs es bei der Rückbewegung des Schlittens von dem Stift 91 getroffen wird (Fig. 23), wodurch wiederum 90 in die Lage gedreht wird, um bei der nächsten Schwingung vom Stift 92 bethätigt zu werden (Fig. 24). Die Anschlagstifte 91 und 92 sind im vorliegenden Falle verstellbar in der T-förmigen Nuth 98 des Gestelles 99 angeordnet (Fig. 2 und 3).

Wie hieraus hervorgeht, drehen sich die Fräser C D ununterbrochen, während der Werkzeughalter und der Werkstückhalter pendeln. Die Schneidewerkzeuge werden dabei gleichzeitig und selbstthätig um eine vorher zu bestimmende Entfernung mit Bezug auf das Werkstück unter Vermittelung der soeben beschriebenen Einrichtung verschoben.

Um die Bewegung der Schneidewerkzeuge nach Beendigung ihrer Arbeit sofort aufzuhalten, ist die folgende Einrichtung vorgesehen:

Eine Kupplung L, deren eine Hälfte 100 auf der Nabe der angetriebenen Riemscheibe 57 befestigt ist (Fig. 1 und 2), während die. andere Hälfte auf der Welle 55 festgekeilt ist, steht mit dem bei 102 drehbar gelagerten Hebel 101 in Verbindung, welcher am oberen Theile eine Nase 103 erhält. In den Lagern 105 und 105' ist eine drehbare Welle 104 vorgesehen, deren Hebel 106 mit der Nase 103 des Hebels ioi in Eingriff steht und die Kupplung eingerückt erhält. Am vorderen Ende der Welle 104 ist ein zweiter Hebel 107 vorgesehen, dessen Ende (Fig. 2, 7 und 9) in der Bahn des Schneidewerkzeugschlittens liegt, und welches so eingerichtet ist, dafs der sich herabbewegende Schlitten mit demselben in Berührung kommt und eine theilweise Drehung der Welle 104 verursacht. Hierdurch wird der Hebel 106 von der Nase 103 entfernt, so dafs der Hebelioi durch seine Feder 108 zurückgezogen wird und die Entkupplung verursacht. Der Arm 107 wird (Fig. 34) durch den Schlitten 6 bewegt.

Um eine genaue Einstellung des Werkzeughalters mit Bezug auf einander und um den Winkel, welchen diese Theile bilden, genau anzuzeigen, ist die Bogeriplatte 9 des schwingenden Stützarmes 10 mit einer Scala 108 versehen, welche mit Zeigern der Werkzeugschlitten zusammenwirkt (Fig. 1).

In der praktischen Ausführung der Maschine wird auch die Führung 1' für den Werkzeughalter mit einer Scala, wie bei 110 angedeutet, Versehen, welche mit einem Zeiger bezw. dem abgeflachten Ende des Schlittens für den Werkzeughalter zusammenwirkt und die Stellung des letzteren zu jeder Zeit genau angiebt. Die Herstellung eines konischen Zahnrades geschieht in folgender Weise:

Die Maschinentheile befinden sich beim Anfange des Arbeitsvorganges in den in Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichten Stellungen. Werden nun dieselben sämmtlich in der vorbeschriebenen Weise in Gang gesetzt, so wird das Werkstück G eine pendelnde Bewegung um seine Achse ausführen, während die Fräser C D eine schwingende, dem Vorschub entsprechend radial abnehmende Bewegung um den Mittelpunkt 8 ausführen. Die Schneidescheiben werden vermöge ihrer schwingenden und unterbrochen fortschreitenden Bewegungen eine gebrochene, aus Kreisbogen zusammengesetzte Weglinie über die Zahnfläche des Werkstückes beschreiben. Diese Wirkungsweise verursacht eine Abwälzbewegung der Schneidefläche auf der herzustellenden Zahnfläche, durch welche ein theoretisch richtiger Zahn gebildet wird. Es werden also entgegen der bekannten Methode, Zahnflächen durch eine Anzahl hinter einander folgender Arbeitsvorgänge zu erzeugen, Zahnflächen durch die ununterbrochen fortschreitende Schwingbewegung des Schneidewerkzeuges erzielt. Die Schwingungen der Werkzeuge sowie die Winkelveränderungen derselben mit Bezug auf die herzustellende Zahnfläche sichern eine theoretisch richtige Curve für die Arbeitsfläche des Zahnes.

Es folgt daraus, dafs die Zahngröfse von dem Fräser vollständig unabhängig ist, so dafs man mit einem Fräser Kegelräder von verschiedenen Gröfsen, d. -h. von verschiedenen Durchmessern, Theilungen und Neigungen herstellen kann.

Es sei noch bemerkt, dafs, während man besonders bei der Herstellung von kleinen

Zahnrädern zwei Werkzeuge anwendet, welche in der aus Fig. 41 ersichtlichen Weise die entgegengesetzten Flächen zweier neben einander liegenden Zähne bearbeitet, man die Schneidewerkzeuge ebensogut in der Weise anordnen kann, dafs die beiden Flächen eines einzelnen Zahnes gleichzeitig bearbeitet werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kegelrädern durch radial fortschreitende Zahnflankenbearbeitung mittelst Fräswerkzeugen in der Weise, dafs Werkstück und Werkzeug, ersteres um seine geometrische Kegelachse, letzteres im Sinne der Abwälzbewegung eines mit dem Kegelrade zusammenarbeitenden Planrades, pendelnd hin- und hergedreht werden, und dafs das Werkzeug während dieser den Angriffwinkel nach Mafsgabe der Zahnflankenkrümmung stetig ändernden Bewegung ferner in radialer Richtung schrittweise verstellt wird, um mit allmälig nach dem Radialabstand geändertem Schwingungshube den Bearbeitungsweg längs der sich entsprechend verjüngenden, aus der Schneidkantenumhüllung hervorgehenden Zähne zu vollenden.

2. Zur Ausführung des unter 1. geschützten Verfahrens eine Maschine, dadurch gekennzeichnet, dafs der gleichsinnige Pendelungsantrieb für das auf einem Kreisbogensupport einzustellende Werkstück und für den Dreharm, welcher Träger der radial verschieblichen Werkzeugschlitten ist, von einem hin- und herbewegten, der Hubeinstellung fähigen Schieber (33) mit einstellbarer Coulisse (46) abgeleitet wird, indem der mittelst der Coulisse quer zum Schieber (33) bewegte Hülfsschieber (37) einen Kegelradzahnbogen (40) behufs Theildrehuhg der Werkstückspindel in Schwingung versetzt und indem jener Schieber (33) durch Zahnbogenangriff (32, 31) den Werkzeugträgerdreharm bewegt, wobei der Achsenwinkel des Werkstückes unabhängig verstellbar ist und die Pendelungsausschläge entsprechend der Zahntheilung geändert werden können.

Eine Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,: dafs zur schrittweisen Radialverstellung der Werkzeughalter die die letzteren tragenden gekuppelten Schraubenspindeln (85, 86) mit Sternrädern (8g, 90) versehen werden, welche beim Schwingen der Werkzeugträger von Anschlägen (91, 92) berührt und von diesen um einen derartigen Winkel gedreht werden, dafs jedesmal der wirkende Anschlagstift den Arm des entsprechenden Sternrades aus seiner Bahn und denjenigen des zunächst zu bethätigenden Rades in die Bahn des zweiten Stiftes bewegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.