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Nach dem Abwälzverfahren arbeitende Maschine zum Herstellen von Radverzahnungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Abwälzverfahren arbeitende Maschine
zum Herstellen von Radverzahnungen, bei der das Abrollen des Werkstücks auf der
gedrehten Zahnstange durch ein die Werkstückspindel drehendes Schneckenrad erfolgt,
das auf einer ortsfest gelagerten Schnecke abrollt.
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Erfindungsgemäß dreht sich die Schnecke mit einer vom Werkstückdurchmesser
abhängenden Geschwindigkeit in der einen oder anderen. Richtung, je nachdem der
Teilkreisdurchmesser des Werk-Stücks kleiner oder größer ist als der des Schneckenrades.
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Das b.ietet den Vorteil, @däß man für Werkstücke verschiedenen Durchmessers
ein und dasselbe Schneckenrad verwenden kann, statt, was an sich naheHegen würde,
das Schneckenrad auswechselbar anzuordnen. Schneckenräder von der erforderlichen
Genauigkeit sindnäml,ich schwierig herzustellen und daher verhältnismäßig teuer,
jedenfalls wesentlich teurer als entsprechend genaue Stirnzahnräder, wie sie zum
Antrieb der Schnecke mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gebraucht werden.
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Vorzugsweise werden der Antrieb der Schnecke und .die hin und' her
gehende Bewegung des Werkstücks von einer gemeinsamen Welle abgeleitet, die an den.
Hubenden umgesteuert wird. Auf diese Weise wird am einfachsten erreicht, daß der
Antrieb .der Schnecke jeweils im Takt mit der hin und her gehenden Bewegung des
Werkstücks erfolgt.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die hin und her
gehende Bewegung des Werkstücks
dadurch herbeigeführt wird, daß
das die Werkstückspind@el tragende Schneckenrad durch eine zweite ortsfest gelagerte
Schnecke angetrieben. wird, die sich parallel zur Abwälzstrecke erstreckt und das
Schneckenrad in Drehung versetzt, so daß dieses sich auf der Abwälzschnecke abwälzen
muß.
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Der Vorteil dieser Anordnung liegt in einer noch weitergehenden Verringerung
des Spielraums, da ja das auf der Werkstückspindel befestigte Schnekkenrad jeweils
mit zwei Schnecken gleichzeitig kämmt. Hierdurch wind die ungeteilte Abwälzbewegung,
nämlich die gleichzeitige Drehung und Verschiebung des Schneckenrades, unmittelbar
ohne Zwischenglieder hervorgerufen. Infolge der Spielraumfreiheit können die Zähnebei
der Hinbewegung ebenso wie :bei der Herbewegung des Tisches gehobelt werden, und
zwar entweder indem die Hinbewegung des Tisches zum Schlichten und die Rückbewegung
zum Feinstschaben des gleichen Zahnes verwandt wind,' (bei bester Verzahnung) oder
der eine Zahn während der Hinbewegung und der folgende Zahn bei der Rückbewegung
des Tisches gehobelt wird (bei handelsüblicher Verzahnung).
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Zweckmäßig wind die gemeinsame Welle, mit der die beiden Schnecken
durch Wechselräder in Verbindung stehen, .durch ein stetig verstellbares und umsteuerbares
Getriebe, z. B:. Flüssigkeitsgetriebe, angetrieben. In dieser Weise läßt sich die
Geschwindigkeit der Ab:wälzbewegung stufenlos innerhalb eines weiten Bereiches regeln.
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Die Teilbewegung des Werkstücks kann in bekannter Weise dadurch erfolgen,
daß die Abwälzstrecke bis aus Odem Arbeitsbereich des Werkzeugs heraus verlängert
oder -das Werkzeug am Ende des Abwälzhubes zurückgezogen wird und das Werkstück
am Hubende eine Teilbewegung erfährt. Diese Teilbewegung wird der Werkstückspi.udel
durch ein in ihren Antrieb eingeschaltetes Differentialgetriebe erteilt.
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Erfindungsgemäß sind zu diesem Zweck Differentialgetriebe in den Antrieb
der beiden Schnecken ciugeschaltet. Diese Differentialgetriebe werden durch eine
-an sich bekannte Teilvorrichtung angetrieben.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ,ist -in den Zeichnungen
wiedergegeben. In diesen zeigt Fig. i eine Vorderansicht der Maschine, Fig. 2 eine
Seitenansicht, Fig. 3 den Grundriß, Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie 4-4
der Fig. i, Fig.5 den Wechselrädersatz in Richtung des Pfeiles 5 der Fig. 6 gesehen,
Fig. 6 einen zu den Fig. 4 und 5 gehörigen Grundriß des Werkstückspin-delantriebes
und Fig. 7 einen in Fig. 6 gezeigten Getriebesatz.
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Das Gestell 2o der Maschine hat eine waagerechte Gleitbahn 49 für
einen Schlitten 41 mit zwei Parallelen, in einer senkrechten Ebene liegenden Führungsbahnen
42, ,auf denen je ein Stößel 43 läuft, der einen Hobelstahl 44 trägt. Dieser ist
dabei auf seinem Stößel 43 in waagerechter Richtung derart verstellbar, daß dadurch
der Abstand vom anderen Hobelstahl verändert und derZahnstärke der jeweils zu bearbeitenden
Verzahnung angepaßt werden kann.
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Die beiden Stößel 43 werden gegenläufig angetrieben:, so daß der eine:
herabgeht, während sich der andere aufwärts bewegt.
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Ferner hat der Tisch 2o eine waagerechte gerade Führungsbahn 18, ig
für einen hin und her gehenden Alywälzschlitten:5, der das Werkstück aufnimmt. Dieses
wird auf einer auf dem Schlitten 5 gelagerten Spindel 6 festgespannt. Gleichze-iti.g
während der Schlitten 5 hin und her geht, erfährt :der Dorn 6 eine solche Drehung,
daß das Werkstück an den Hobelstählen 44 abgewälzt wird. Zweckmäßig dienen getrennte
Motoren zum Antrieb von Werkzeug und Werkstrick. Der Motor 45 treibt gegenläufig
die beiden Stößel 43 in der bei Kegelradverzahnungsmaschinen bekannten Weise an,
während vom Motor 46,die Drehung der Werkstückspiedel 6 und die gleichzeitige Hinun:dherbewegung
des Schlittens 5 abgeleitet wird. Für Werkstücke verschiedenen Durchmessers ist
das Bett 2o mit einer waagerechten Gleitbahn versehen, auf der der Schlitten 41
in Richtung auf die Werkstückspindel6 verstellbar ist. Durch Verschieben des Schlittens
41 kann auch die schrittweise Beistellung des Werkzeugs in Richtung auf Idas Werkstück
erfolgen. Der die Gleitbahnen, 4a für die Stößel 43 tragende Körper 47 ist um eine
waagerechte Achse schwenkbar und feststellbar, welche die Gleitbahn des Abwälzschlittens
5 rechtwinklig kreuzt. Man kann daher .den Körper 47 so einstellen, daß die Gleitbahnen
42 geneigt zur Senkrechten verlaufen. Diese Einstellung dient der Herstellung schräg
verzahnter Stirnräder.
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Um bei der Hinun:dherbewegung des Abwälzschlittens 5 der von ihr getragenen
Werkstückspindel6 gleichzeitig eine solche Drehung zu erteilen, -däß sich :das Werkstück
an den Werkzeugen 44 abwälzt, ist folgende Einrichtung- getroffen: Auf dem
unteren Ende der Spindel 6 ist ein Schneckenrad i durch eine Mutter 4 (Fig. 4) befestigt,
das mit einer Schnecke 2 im .Eingriff steht. Diese Schnecke verläuft waagerecht
parallel zur Gleitbahn 18, i9 des Schlittens 5 und ist ortsfest im Gestell 2o gelagert.
Bei der Verschiebung (des Schlittens 5 wälzt sich -daher Idas Schneckenrad i auf
der Schnecke 2 ab. Die auf diese Weise gleichzeitig mit der Hinundherbewegung des
Schlittens 5 erzeugte Drehung ,der Spindel 6 führt zu der ordnungsgemäßen Abwälzbe-wegung
solcher Werkstücke, deren Teilkreisdurchtnesser dernjenigen des Schneckenrades i
entspricht. Sollen jedoch größere oder kleinere Werkstücke bearbeitet werden, so
wird zur Erzielung der richtigen Abwälzbewe@gung die Schnecke 2 in Drehung versetzt,
während sich das vom Schlitten mitgeführte Schneckenrad i auf ihr abwälzt. Die diesem
Zweck dienenden Mittel seien später erläutert.
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Die Hinundherbewegung des Schlittens 5 unter gleichzeitigem Abwälzen.
,des Schneckenrades i auf der Schnecke :2 wird nun vorzugsweise :durch eine
zweite
Schnecke 3 hervorgerufen, die, sich parallel zur Schnecke 2 erstreckend, ebenfalls
im Gestell 20 gelagert ist und mit dem Schneckenrad i im Eingriff steht. Wie die
beiden Schnecken 2 und 3 angetrieben werden, zeigen die Fig. 5 und 6. Der Elektromotor
46 ist durch ein stetig veränderliches Übersetzungsgetriebe, z. B. ein Flüssigkeitsgetriebe,
mit einer waagerechten Welle 16 verbunden, diie durch Kegelräder 14 und 15 auf eine
senkrechte Schneckenwelle 13 mit der Schnecke 8 wirkt. Diese Wellen sind im Gestell
20 gelagert.
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Die Schnecke 8 steht mit einem zur Welle 3 gleichachsig angeordneten,
im Gestell 2o gelagerten Schneckenrad 7 im Eingriff, dessen Welle 3' durch Wechselräder
mit einer zur Schnecke :2 gleichachsigen Welle 2' in Getriebeverbindung steht. Die
Welle 8 treibt daher gleichzeitig die beiden Wellen 2' und 3' mit Geschwindigkeiten
an, deren Verhältnis durchdieWechselräderbestimmtwird. DerWechselradsatz besteht
aus einem auf der Welle 3' sitzenden Zahnrad 9, einem auf der Welle :2' sitzenden
Zahnrad i i und aus zwei auf einem Zapfen 17 gelagerten, miteinander verbundenen
Zahnrädern io. und 36, von denen .das erstere mit dem Zahnrad i i und das letztere
mit dem Zahnrad 9 kämmen. Der Zapfen 17
wird von einer Schere 12 getragen,
die an einem Lagerbock 35 befestigt ist.
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Die beiden Wellen 2' und 3' stehen mit den Schnecken 2 und 3 in einer
später näher zu erläuternden Getriebeverbindung. Mit Hilfe des Wechselradsatzes
9, 1o, 1i, 36 kann man die für verschieden große Werkstücke erforderlichen Abwälzbewegungwählen.
Während: für Werkstücke kleinen Durchmessers einer bestimmten Winkeldreh.ung der
Spindel 6 nur eine kurze Verschiebung des Schlittens 5 entspricht, erfordern Werkstücke
größeren Durchmessersbei derselbenWinkeldrehung .der Spindel 6 eine größere Verschiebung
des Schlittens 5. Das Maß nun, um das sich der Schlitten bei einer bestimmten Winkeldrehung
der Spindel 6 verschiebt, wächst mit dem Drehzahlenuntersch.ied der Schnecken 2
und 3.
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Um nach Durchlaufen der Wälzstrecke die Abwälzbewegung umzukehren,
so @daß sowohl der Schlitten 5 zurückläuft als auch die Spindel 6 im gegenläufigen
Sinne angetrieben wird, genügt es, den Antrieb der Welle 16 umzusteuern. Das geschieht
zweckmäßig durch Umsteuern des zwischen dieser Welle und dem Motor 46 eingeschalteten
Flüssigkeitsgetriebes -in an sich bekannter, hier nicht näher zu erläuternden Weise.
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Wenn beim einmaligen Durchlaufen der Abwälzstrecke ein Zahn. des Werkstücks
bearbeitet ist, muß ,dieses eine Teilbewegung erfahren, um den nächsten Zahn in
den Arbeitsbereich der Werkzeuge zu bringen. Dies geschieht dadurch, daß, wenn das
Werkstück am Ende seines Wälzweges anlangt, der Schlitten 41 mit Bezug auf Fig.
2 so weit nach links verschoben wird, daß die Werkzeuge 44 das Werkstück freigeben
und daß dann die Spindel 6 um eine Teilung ödes Werkstücks gedreht wird. Diese Drehung
erfordert einen gegenläufigen Antrieb der beiden Schnecken 2 und 3 um den gleichen.
Betrag. Dieser gegenläufige Antrieb wird nun Öcm durch die Wellen 2' und 3' hervorgerufenen
Antrieb überlagert, und zwar mit Hilfe zweier Uml.aufrädergetriebe. Jedes dieser
Umlaufgetriebe besteht aus Sonnenräldern 27, 28, 30 und 32, die auf den Schnekken
2 und 3 und den. Wellen 2' und 3' befestigt sind, und aus Umlaufrädern, 29 und 31,
die je mit zwei Sonnenrädern kämmen und von einem Planetenradträger 25 bzw. 26 getragen
werden. Diese beiden Planetenradträger sind in nicht näher dargestellter Weise im
Gestell 2o derart gelagert, d@aß sie um die Achsen der Schnecken 2 bz-,v. 3 .umlaufen
können. An jedem Planetenradträger Ist ein Zahnrad 21 bzw. 24 befestigt. Werden
diese beiden Zahnräder gegenläufig um gleiche Winkel angetrieben, was geschehen
kann, während sich noch die Wellen 2' und 3' kurz vor und kurz nach ihrer Umsteuerung
in Drehung befinden, dann hat das die Wirkung, daß die beiden Schnecken 2 unid 3
zusätzlich zu ihrem von, den Wellen. 2' und 3' abgeleiteten Antrieb eine diesem
Antrieb überlagerte gegenläufige Drehung um gleiche Winkel ausführen und dadurch
die Spindel 6 um eine Teilung drehen.
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Um nun die beiden Zahnräder 21 und 24 gegenläufig anzutreiben, stehen
sie je mit einem Zahnrad 22 bzw. 23 im Eingriff, die ihrerseits miteinlan der kämmen,
wie Fig. 7 zeigt. Während das Zahnrad 23 von einer kurzen im Gestell 20 gelagerten
Welle 34 getragen wird, hat das Zahnrad, 22 eine Welle 33, die mit einer beliebigen
bekannten Teilvorrichtung in Verbindung steht und von dieser für jeden Teilvorgang
um einen bestimmten Winkel gedreht wird. Diese Drehung überträgt sich dann in gleichem
Maße aber gegenläufig auf die beiden Planetenradträger 25 und! 26. Während der Bearbeitung
des Werkstücks ist die Welle 33 und mit ihr jeder der beiden Planetenradträger 25
und 2@6 gesperrt, so daß hierbei die Schnecken 2 und 3 nur durch die Wellen 2' und
3' angetrieben werden.
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Die Teilbewegung kann an jedem Hubende des Schlittens 5 erfolgen,
so daß 'bei jedem Vorbeigang des Werkstücks an dem Werkzeug ein Zahn abgewälzt wenden
kann. Es ist aber auch möglich, das Werkstück nur bei der Bewegung des Schlittens
5 in der einen Richtung zu bearbeiten und die Rückbewegung des Schlittens 5, nach
der die Teilbewegung erfolgt, als Leergang auszuführen, während die Werkzeuge zurückgezogen
sind.
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Die Möglichkeit der Bearbeitung des Werkstücks auf beiden Abwälzhüben
ist nur dadurch gegeben, daß,die Werkstückspindel spielraumfrei angetrieben wird.
Denn wenn zur Erzeugung der Abwälzbewegeng zahlreiche mit Spielraum arbeitende GetriebegLieder
dienen, muß die Bearbeitung des Werkstücks stets erfolgen, während sich das Werkzeug
in derselben Richtung abwälzt, weil sonst infolge des Spielraumes Teilfehler auftreten.
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Gerade die beschriebene Anordnung zeichnet sich aber durch einen spielraumfreien
Antrieb der Werkstückspindel aus, da die Zahl der Getriebeelemente auf ein Mindestmaß
verringert ist. Auch kann man durch beliebige Beeinflussung der Abwälzbewegung mittels
entsprechender Wahl der Wechselräder 9, io,
i i urnd:
36 die Zahnform und den Eingriffswinkel korrigieren, ohne hierzu besonders
gestaltete Stähle verwenden zu müssen. Schließlich bietet die beschriebene Anordnung
die Möglichkeit, den Schlitten 5 stillzusetzen und der Spindel i lediglich die Teilbewegung
zu erteilen. Das ist erwünscht, wenn man das Werkstück nach dem Einstechverfahren
schnippen will. In diesem Fall wird die Welle 16 stillgesetzt und lediglich die
Teilvorrichtung angetrieben, :die ihren Antrieb in beliebiger, von der Welle 16
unabhängiger Weise erfährt. Die Wellen 2' ,und 3' sind dann blockiert, so daß die
Schnecken 2 ,und 3 nur durch -die Teilvorrichtung gegenläufig angetrieben werden
und daher der Werkstückspin.del eine reine Drehbewegung erteilen.
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Schließlich liegt ein Vorteil :der' beschriebenen Anordnung darin,
daß am Schlitten 5 selbst keinerlei Antriebsorgane anzugreifen brauchen.