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Hobelmaschine zum Herstellen von Kegelrädern Die Erfindung bezieht
sich auf eine Hobelmaschine zum Herstellen von Kegelrädern, bei welcher der Hobelstahl
m einer Wiege angeordnet ist, welche sich zur Erzeugung des Zahnflanken.-profils
nach dem Abwälzverfahren im Takt mit dem Werkstück dreht und auf der Wiege in der
Zahnlängsrichtung hin und her geht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Maschine so auszugestalten,
daß die, von ihr erzeugten Kegelräder mit balliger Zahnauflage kämmen. Denn derartige
Zahnräder sind gegen Ungenauigkeiten ihrer Lagerung weniger empfindlich. Erfindungsgemäß
ist die Hobelmaschine durch Einrichtungen gekennzeichnet, welche dem Hobelstahl
bei jedem seiner Hübe über die zu verzahnende Zone und im Takt damit eine im Winkel
zur Hubrichtung verlaufende Schwingung erteilen., derzufolge die erzeugten Zahnflanken,
eine quer zum Zahnflankenprofil verlaufende Wölbung erhalten, mit deren Hilfe die
Zahnflanken mit den Flanken eines Gegenrades nur mit beschränktem Zahntragen kämmen,
gleichgültig ob das Gegenrad mit oder ohne eine derartige zusätzliche Schwingung
eines Hobelstahls verzahnt ist.
Es, ist bereits ein Verfahren zur
Herstellung von Kegelrädern bekannt, bei welchem ein Kammstahl, d. h. ein zahns-tangenförmiger
Hobelstahl, verwendet wird und eine Bewegung in Richtung der Achse des Werkstückes
und gleichzeitig eine zusätzliche Bewegung in einer Richtung winkelrecht zu dieser
Achse erhält. Auf diese Weise sollten konvex gestaltete Zähne erzeugt werden. Dieses
Verfahren eignet sich jedoch nicht für Kegelräder, weil ein Kammstahl gleichzeitig
mehrere Zahnlücken, des Werkstückes bearbeitet und in diesen Zahnlücken parallel
verlaufende Zahnflanken erzeugt, während die Flanken eines Kegelrades notwendigerweise
in Richtung auf die Kegelspitze zusammenlaufen müssen. Das bekannte Verfahren liefert
daher keine Kegelradpaare, die richtig miteinander kämmen können, zumal die Patentschrift
keine Angaben darüber enthält, wie passende Zahnprofile erreicht werden sollen.
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In den Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben ist, zeigt Fig. i einen Aufriß der Maschine mit aus der Arbeitsstellung
herausgeschwenktem Werkstückkopf, Fig. 2 eine Vorderansicht der die Werkzeuge tragenden
Wiege, Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Wiege, Fig. 4 einen Teilschnitt durch
.die Wiege nach der Linie 4-4 der Fig. 3 zur Veranschaulichung des oberen Werkzeugschlittens,
Fig.5 einen in größerem Maßstab gehaltenen Teilschnitt zum Veranschaulichen des
Triebwerkes für den den Stößel tragenden Schieber, Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung
der Bewegung des Werkzeuges über die zu bearbeitende Fläche des Werkstückes beim
Hobeln eines Kegelrades mit gewölbten Flanken, Fig. 7 einem Teilgrundriß eines auf
diese Weise hergestellten Kegelrades und Fi:g. 8 den Getriebeplan der Maschine.
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In Übereinstimmung mit bekannten Maschinen handelt es sich bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Hobelmaschine mit zwei gleichzeitig gegenläufig
angetriebenen Hobelstählen T, die abwechselnd die beiderseitigen Flanken 392, 393
(Fig.7) eines Zahnes bearbeiten. Die Stähle T werden von einer Wiege 3 i getragen,
die im Takt mit dem Umlauf der Werkstückspindel hin und her gedreht wird, um die
Wälzbewegung herbeizuführen. Hierbei beschreiben die Schneiden der Hobelstähle T
Flächen, die den Zahnflanken eines gedachten Planzades entsprechen, mit welchem
das Werkstück G kämmt. Die Stähle können entweder bei der Abwälzbewegung in der
einen Richtung oder beim Abwälzen in beiden Richtungen zum Schnitt kommen. Die Maschine
arbeitet so, daß das Werkstück G zunächst bis zur vollen Eingriffstiefe der Stähle
vorgeschoben wird. Alsdann führen Werkstück G und Stähle T ihre gleichzeitige Abwälzbewegung
aus., wobei .ein Zahn 391 ,des Werkstückes G auf beiden Flanken bearbeitet wird,.
Alsdann wird das Werkstück G zurückgezogen und erfährt eine Teilbewegung, worauf
es. wieder vorgeschoben wird, um das nächste Arbeitsspiel zu beginnen.
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Sind alle Zähne bearbeitet, so wird das Werkstück G bis in eine Ausspannstellung
zurückgezogen und in dieser abgenommen, worauf ein neues Werkstück aufgespannt wird.
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Insoweit die Einrichtung bis hierher beschrieben ist, bietet sie nichts
Neues. Jedoch liegt eine Besonderheit der vorliegenden Maschine darin, daß Schubkurven
zur Verwendung gelangen, welche die Schnittiefe des Stahles während seines Arbeitshubes
verändern, um auf diese Weise die Spitze des Stahles in einer gewölbten Bahn über
die bearbeitete Fläche des: Werkstückes zu führen, derart, daß in ihrer Längsrichtung
gewölbte oder gallige Zahnflanken aus .dem Werkstück herausgearbeitet werden. Die
auf diese Weise hergestellten Zahnräder kämmen mit galliger Zahnauflage, was. den:
Vorteil bietet, daß sie gegen Verlagerungen unter dem Einflut von Lagerungsungenauigkeiten
oder Durchbiegungen weniger empfindlich sind als gewöhnliche Zahnräder mit völlig
geraden Zahnflanken.
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Die Maschine sei nunmehr im einzelnen beschrieben. Auf ihrem Bett
30 sind einerseits die die Hobelstähle tragende Wiege 31 (Fig. 2 und. 3)
und andererseits die verschiebbare, die - Werkstückspindel tragende Grundplatte
32 gelagert.
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Die Wiege ist kreisförmig ausgeführt. Sie ruht mittels Rollenlagern
34 und 35 auf halbkreisförmigen, im Abstand voneinander vorgesehenen Führungen 36
und 37 des Bettes 30 (Fig. 3) und wird in ihrer Lage durch eine halbkreisförmige
Kappe 38 gehalten, die bei 39 am Bett angeschraubt ist (Fig. 2). Damit sie sich
nicht sin Achsen@richtung im Bett verschieben kann, hat dieses einen Flansch 40,
der die Wiege zusammen mit einer halbringförmigen Leiste 41 sichert, welche am Ständer
und der Kappe 38 angeschraubt ist.
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In der Wiege 3 1 sind im Winkel zueinander einstellbar zwei.
Werkzeughalter 45 und. 45' -gelagert (Fig. a und 4). Durch die Einstellung dieser
beiden Halter wird der Winkel bestimmt, welschen die Bahnen der beiden Hobelstiffile
bilden. Dieser Winkel entspricht demjen@igen der beiderseitigen Flanken des zu bearbeitenden
We:#kstückzahnes.
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Der Halter 45 trägt den oberen Werkzeugstößel und dessen Tragschieber
und der Werkzeughalter 45' den unteren Stößel und dessen Tragschieber. Die beiden
Werkzeughalter sind symmetrisch zueinander ausgestaltet, so daß es genügt, einen
von ihnen zu beschreiben. Der -andere Halter ist mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet,
nur sind diese mit einem Strich versehen.
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Auf dem Halter 45 ist parallel zur Achse der Wiege 31 verschiebbar
der hin -und her gehende Schieber 5o (Fig. 2, 3 und 4) gelagert. Er gleitet mit
seinen Enden zwischen oberen und unteren Rollenlagern 51 und 52 bzw. 53 und 54 sowie
zwischen seitlichen Rollenlagern 55 und 56 bzw. 57 und 58. An seinem vorderen Ende
trägt der Schieber So eine bei 6o angeschraubte Schwalbenschwanzführung 61, die
rechtwinklig zu seiner Bewegungsrichtung
verläuft und .den Stößel
6:2 aufnimmt.
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Der Stahl T ist auf seinem Stößel 62 sowohl in dessen Bewegungsrichtung
als auch quer hierzu durch bekannte Mittel verstellbar.
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Der Antrieb der Stößel erfolgt durch eine Kurbel, deren Kurbelzapfen
70 (Fig. 3) in radialer Richtung verstellbar ist und durch eine Kurbelstange 71
mit Zapfen 72 an einem Arm 73 der Welle 74 angeschlossen ist. Die Welle 74 ist in
der Wiege 31 gelagert und hat an ihrem vorderen Ende-einen Kopf 75 (Fig. 2 und 3)
mit Zapfen 77 und 77', auf denen Steine 76 und 76' drehbar gelagert sind. Diese
Steine laufen in: Kulissenschlitzen 78 und 78' der Stößel 62 und 62'. Beim
Umlauf der Kurbel wird daher die Welle 74 hin und her gedreht und verstellt die
Stößel gegenläufig.
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Der Kurbelzapfen 70 sitzt an einem Block 8o, der in einem radialen
Schlitz an der Stirnseite der `Felle 82 verstellbar ist. Diese Welle verläuft gleichachsig
zur Wiege und,ist in dieser mit ihrem einen Ende durch Rollenlager 83 gelagert,
während ihr anderes Ende im Bett 30 auf RollenIagern 84 ruht. Die radiale
Verstellung des Zapfens 70 geschieht durch Drehen einer Welle 85, die in
der Welle 82 gelagert ist und mit ihrem vorderen Ende ein nicht näher veranschaulichtes
Ritzel trägt. Dieses kämmt mit einer Verzahnung des Blockes 8o. Nach Einstellung
wird der Block durch eine Klemme gesichert, die durch eine Stange 86 ein- und ausgerückt
wird. Auch diese Stange sitzt in der Welle 82.
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Aus einem Stück mit dieser Welle besteht ein Nocken 9o, der dem Antrieb
der Tragschieber 50 und 5o' dient und zu diesem Zweck auf jeden dieser Schieber
mittels eines Nockenhebel.s.9i (Fig.3, 4 und 5) einwirkt. Jeder der Hebel 9i ist
mittels einer Lagerachse 92 zwischen oberen und unteren Ansätzen 93 des betreffenden
Werkzeughalters 45 bzw. 45' gelagert und trägt an einem Ende eine am Nocken 9o anliegende
Rolle 95, am anderen Ende jedoch eine Ralle 97 mittels eines Zapfens 98. Die beiden
Hebel liegen mit ihren Nockenrollen 95 an in Durchmesserrichtung einander gegenüberliegenden
Stellen des Nockens an. Jede Rolle 97 legt sich an einen gehärteten, am einen Ende
des Tragschiebers 5o bzw. 5ö befestigten Block 99. Hierbei sind die Hebelarme so
gewählt, ;daß, wie Fig. 3 zeigt, die Abstützung der Tragschieber durch die Rollen
97 an Punkten erfolgt, die ausgerichtet zu den Schneiden der Stähle T und
T' liegen. Deren Druck wird daher unmittelbar auf die Nockenhebel übertragen,
ohne die Gleitführung,der Tragschieber auf Biegung zu beanspruchen.
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Die Rolle 97, der Block 99 und der Tragschieber 5o bzw. 5o' sowie
der Nockenhebel und der Nocken werden in ständigem Bewegungsschluß durch einen Federkolben
94 (Fig. 4) gehalten, der in einer Bohrung des Werkzeughalters 45 bzw. 45' geführt
ist und sich unter der Spannung seiner Feder gegen einen Ansatz 96 des betreffenden
Halters legt.
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Der Nocken 9o ist so gestaltet, daß, wenn der eine Stahl
T angestellt ist, der andere Stahl T' abgehoben ist. Die Kurbelwelle
82 wird vom Hauptmotor ioo der Maschine (Fig. 8) angetrieben durch zwei Kegelräder
ioi und io2, die Welle 103, Wechselräder 104, 105, Welle io6 und Kegelräder 107,
io8 (Fig. 3, 8). Das Kegelrad io8 ist bei iog an einem Flansch der Kurbelwelle 82
angeschraubt. Die Tragschieber 5o und 5o' dienen also dazu, die Stähle
T und T' abwechselnd anzustellen und abzuheben, während die Stößel
62 und 62 ,die Schnittbewegung und den Rücklauf der Stähle bewirken.
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Die Wiege wird zur Erzeugung der Abwälzbewegung hin und her gedreht,
und zwar durch das folgende Getriebe: Auf der Welle 103 (Fig.2) ist ein Stirnrad
iio angebracht, das mit dem auf einer kurzen Welle 112 befestigten Stirnrad i i
i kämmt. Die Welle 112 ist im Bett der Maschine gelagert und trägt ein an ihrem
unteren Ende befestigtes Stirnrad 113. Dieses kämmt mit dem Stirnrad 114, das an
einer im Bett der Maschine gelagerten Welle 116 befestigt ist (Fig. i und 8).
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Dien Welle 116 kann mit Hilfe einer beliebigen Kupplung 117 an eine
zu ihr gleichachsige Welle i 18 angekuppelt werden, die an ihrem unteren Ende ein
Kegelrad 120 trägt, Dieses kämmt mit einem Kegelrad 121, das an einer Welle 122
befestigt ist (Fig. 8). Diese ist in, einem: Lagerback 123 gelagert, der im Bett
der Maschine bei 124 abnehmbar befestigt ist. Die Welle 122 treibt eine Welle 125
durch eine übliche Umsteuervorrichtung beliebiger Bauart abwechselnd in der einen
und der anderen Richtung. Die Umsteuervorrichtung kann aus Stirnrädern 126 und 127
für den Antrieb in der einen Richtung und aus Stirnrädern 128, 129 und 130 für den
Antrieb in. der anderen Richtung bestehen und von dem Vorschubnocken der Maschine
gesteuert werden.
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Die Welle 125 treibt eine Welle 132 über zwei Wechselräder 133 und
134, welche die Abwälzgeschwindigkeit von Wiege und Werkstückspindel bestimmen.
Die Welle 132 treibt über Stirnräder 136 und 137 eine Welle 135, die an ihrem inneren
Ende ein Kegelrad 138 trägt. Dieses kämmt mit einem auf einer Schneckenwelle 141
verkeilten Kegelrad i4o (Fig.2 und 8). Ein Schneckenrad 142, Idas mit dieser Welle
aus einem Stück besteht, kämmt mit einem Schneckenradsegment 144, das an der Wiege
31 befestigt ist.
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Die Wellen 122, 125, 132 und 135 werden von dem Lagerbock 123 getragen
und können daher mit diesem für sich zusammengebaut und dann als Ganzes in die Maschine
eingesetzt werden.
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Die Wirkungsweisender Maschine sei nachstehend kurz zusammengefaßt:
Wird die Maschine angelassen, so gehen die Stößel 62 und 62' hin und her
und treiben die Hobelstähle T und T' an, wobei sie ihrerseits von
der Kurbelwelle 82 durch den Zapfen 7o, die Kurbelstange 71, den Arm 73, die Antriebsplatte
75 und die Steine 76 angetrieben werden. Die Stößel 62 und 6a' laufen gleichzeitig
in entgegengesetzten Richtungen. Während des Arbeitshubers des einen Stahles führt
der andere Stahl seinen. Rücklauf aus und ist bei; diesem vom Werkstück abgehoben.
Das
Zustellen und Abheben der Stähle an ihren Hubenden erfolgt durch
den Nocken go, der die Schieber 5o und 5o' vermittels der Hebel gi verstellt.
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Die Zahnflanken der geradverzahnten Kegelräder werden erfindungsgemäß
ballig bearbeitet, und zwar geschieht dies durch Verwendung eines entsprechend profilierten
Nockens go für die Steuerung der Tragschieber 5o, 5o' (Fig. 3 und 8). Die Schubkurve
des Nockens go ist nämlich so. gestaltet, daß sie die Schnittiefe bei jedem Arbeitshub,des
Stahles zunächst etwas vermindert und dann wieder erhöht. Auf diese Weise wird der
Stahl in einer leicht gekrümmten Bahn über die von ihm bearbeitete Zahnflanke des
Werkstückes geführt, wie dies Fig. 6 zeigt. In dieser Figur bedeuten T1, T2 und
T3 verschiedene Stellungen, eines Hobelstahles beim Bearbeiten eines Zahnes des
Werkstückes G'. Wie ersichtlich, erzeugt der Stahl hierbei eine Zahnlücke mit gewölbtem
Grund 39o. Da jeder Stahl einen positiven Eingriffswinkel hat und in der Mitte der
Zahnlücke weniger tief in das Werkstück eingreift als an den; beiden Enden der Zahnlücke,
werden auf dem Werkstück Zähne mit balligen Flanken 392 und 393 erzeugt,
was in Fig. 7 veranschaulicht ist. Ein derartiges Zahnrad kämmt mit seinem Gegenrad
mit balli.ger Zahnauflage In Fig. 6 ist bei 394,die normale Grundkegelfläche des
Werkstückes angedeutet, während 395 die Achse des Zahnrades angibt.
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Die Erfindung ist nicht nur auf Kegelräder mit gerader Verzahnung
anwendbar, sondern auch auf schräg verzahnte Räder. PATENTANSPRÜCHE: i. Hobelmaschine
zum Herstellen von Kegelrädern, bei welcher der Hobelstahl in einer Wiege angeordnet
.ist, welche sich zur Erzeugung des Zahuflankenprofils nach dem AbwälzverfahrEn
im Takt mit dem Werkstück dreht und auf &r Wiege im der Zahnlängsrichtung hin
und her geht, gekennzeichnet durch Einrichtungen (go, gi, 5o), welche dem Hobelstahl
(T) bei jedem seiner Hübe über die zu verzahnende Zone und im Takt damit eine im
Winkel zur Hubrichtung verlaufende Schwingung erteilen, derzufolge die erzeugten
Zahnflanken (392, 393) eine quer zum Zahnflankenprofil verlaufende Wölbung erhalten,
mit deren Hilfe die Zahnflanken (392, 393) mit den Flanken, eines Gegenrades nur
mit beschränktem Zahntragen kämmen, gleichgültig, ob das Gegenrad mit oder ohne
eine derartige zusätzliche Schwingung eines Hobelstahls verzahnt -ist.
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2. Hobelmaschine zum Herstellen von Kegelrädern nach Anspruch i mit
geradlinig über die zu verzahnende Zone des Werkstücks verlaufendem Hub des Hobelstahls,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (go, gi, 5o), welche dem Hobelstahl
die Querschwingung erteilen, die Eingriffstiefe des Hobelstahls (T) während des
Überfahrens der Werkstückzone verändern. 3. Hobelmaschine zum Herstellen von Kegelrädern
nach Anspruch i oder :2 mit Hilfe zweier entgegengesetzte Zahnflanken erzeugender
Hobelstähle, deren Tragstößel beide getrennt auf zusammenlaufenden Gleitbahnen der
Wiege hin und her beweglich gelagert sind, um beim Überfahren der zu verzahnenden
Zone des Werkstücks gleichzeitig die beiden Zahnflanken eines jeden Zahnes zu bearbeiten,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hobelstähle (T)"dne abwechselnd zum Schnitt
kommen und von denen daher jeder seinen Schnitthuh ausführt, während der andere
leer zurückläuft, die beiden Flanken eines (392, 393) jeden Zahnes derart herausarbeiten,
.daß jedes Flanke um einen Mittelpunkt gekrümmt ist, der auf der anderen Seite des
Zahnes liegt.
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4. Hobelmaschine zum Herstellen von Kegelzahnrädern nach Anspruch
i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahn für den hin und her gehenden
Werkzeugstößel (62) zur Veränderung der Eingriffstiefe des Hobelstahls (T) auf einem
Schieber (5o) angeordnet ist, der quer zur Hubrichtung des. Hobelstahls verschiebbar
geführt ist und während der Schnitthübe -des. Hobelstahls durch einen entsprechenden
Antrieb (82, go) hin und her bewegt wird, um die Schnittiefe des Werkzeugs (T) zu
verändern.
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5. Maschine zum Herstellen von Kegelzahnrädern nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb das Schiebers (5o) durch einen umlaufenden Nocken
(go) erfolgt, der im Einklang mit der Hinundherbewegung des Werkzeugstößels (62)
angetrieben wird.
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6. Maschine zum Herstellen von Eegelzahnrädern nach" Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Werkzeugstößel (62) durch eine Kurbelwelle (74) angetrieben
wird, die gleichachs@ig zur Wiege (3 i) gelagert ist und auch den Nocken (go) zum
Antrieb des Schiebers (5o) trägt.
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7. Maschine zum Herstellen von Kegelzahnrädern nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder der beiden; Werkzeugstößel (62) auf einem quer zu seiner
Laufrichtung hin und her beweglichen Schieber (5o) angeordnet ist, und die beiden
Schieber durch einem gemeinsamen, umlaufenden Nocken (9o) angetrieben werden, und
zwar an in Durchmesserrichtung gegenüberliegenden Stellen dieses Nockens, der in
zeitlichem Einklang mit dem Stößelantrieb (74) umläuft und bei jeder Hinundherbewegung
der beiden Stößel (62) eine Umdrehung ausführt.
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B. Maschine zum Herstellen von Kegelzahnrädern nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Nocken (go) gleichachsig zur Wiege (3i) gelagert ist und
auf jeden der beiden Schieber (5o) durch einen Nockenhebel (gi) wirkt, welcher mit
dem einen Ende am Schieber (5ö) befestigt ist, am anderen Ende eine Nockenrolle
(95) trägt und in der Mitte (92)
gelagert ist, und zwar derart,
daß die beiden Nockenrollen (95) an gegenüberliegenden Stellen des Nockens (9o)
anliegen, welcher so profiliert ist, daß er bei jedem Schnitthub des Stößels (62)
die Eingriffstiefe des Hobelstahls (T) verändert und dabei jeden Schieber (50) zwecks
Abhebens des Hobelstahls beim Stößelrücklauf zurückzieht und an den beiderseitigen
Enden der Stößelhübe den einen Stößel (62) vorschiebt und den anderen Stößel zurückzieht.
Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 525 698.