-
Nach dem Abwälzverfahren arbeitende Kegelrad-Verzahnungsmaschine zur
Herstellung profilkorrigierter Verzahnungen Es ist eine nach dem Abwälzverfahren
arbeitende Kegelrad-Verzahnungsmaschine bekannt, deren Werkzeug Flächen beschreibt,
welche die Zahnflanken eines mit dem Werkstück kämmenden imaginären Zahnrades darstellen,
wobei Werkzeug und Werkstück eine gegenseitige Bewegung erfahren, derzufolge zwischen
dem imaginären Zahnrad und dem Werkstück eine Abwälzbewegung stattfindet. Dabei
sind Werkzeug oder Werkstück relativ zueinander auf den Zahnlückengrund zu und von
ihm fort zusätzlich schwingend bewegbar und antreibbar.
-
Auch die Erfindung bezieht sich auf eine solche Kegelrad-Verzahnungsmaschine.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Maschine so auszugestalten, daß man auf ihr
profilkorrigierte Verzahnungen herstellen, dabei aber beide Flanken, der Zahnlücken
in einem einzigen Abwälzvorgang herausarbeiten kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht
in einer solchen Zuordnung des Zusatzantriebes des Werkzeuges zum Wälzantrieb des
Werkzeuges, daß der Zusatzantrieb seine Bewegungsrichtung umkehrt, wenn die Wälzbewegung
ihre mittlere Stellung erreicht. Die eingangs erwähnte bekannte Maschine dient nicht
der Herstellung profilkorrigierter Verzahnungen., sondern es ist eine Hobelmaschine
zur Herstellung balliger Zahnflanken, die mit beschränktem Zahntragen kämmen. Zu
diesem Zweck ist bei der bekannten Maschine der Zusatzantrieb des Werkzeuges dem
Antrieb des Werkzeugstößels derart zugeordnet, daß der Zusatzantrieb seine Bewegungsrichtung
umkehrt, wenn der Werkzeugstößel seine mittlere Stellung erreicht. Die Umkehr erfolgt
also an einer mittleren Stelle des Hubes eines Hobelstahles, nicht aber, wie beim
Gegenstand der Erfindung, an der mittleren Stelle des Abwälzhubes.
-
Es ist auch bereits eine nach dem Abwälzverfahren arbeitende Kegelrad-Verzahnungsmaschine
zur Herstellung profilkorrigierter Verzahnungen bekannt, deren Werkzeug Flächen
beschreibt, welche die Zahnflanken eines mit dem Werkstück kämmenden imaginären
Zahnrades darstellen, wobei Werkzeug und Werkstück eine gegenseitige Bewegung erfahren,
derzufolge zwischen dem imaginären Zahnrad und dem Werkstück eine Abwälzbewegung
stattfindet. Auch dabei sind Werkzeug oder Werkstück relativ zueinander zusätzlich
antreibbar. Im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung besteht bei dieser bekannten
Maschine die der Wälzbewegung überlagerte Zusatzbewegung in einer Änderung der relativen
Abwälzgeschwindigkeit zwischen dem imaginären Zahnrad und dem Werkstück. Durch diese
Änderung der relativen Abwälzwinkelgeschwindigkeit wird das Verzahnungsprofil im
Sinne einer stärkeren Krümmung korrigiert. Bei dieser Arbeitsweise müssen die rechten
Flanken der Zähne aber in einem anderen Arbeitsgang bearbeitet werden als die linken
Flanken der Zähne.
-
Dieser bekannten Maschine gegenüber führt der Gegenstand der Erfindung
zu der fortschrittlichen Möglichkeit, die rechten Flanken und die linken Flanken
der Zähne in ein und demselben Arbeitsgang zu bearbeiten. Ermöglicht ist dieses
dadurch, daß wähsend der einen Hälfte des Abwälzhubes die Zusatzbewegung in Richtung
auf den Zahnlückengrund zu und während der anderen Hälfte des Abwälzhubes in Richtung
vom Zahnlückengrund fort verläuft.
-
Zweck der Profilkorrigierung ist es, das Zahntragen auf einen mittleren
Abschnitt des Zahnflankenprofils zu beschränken.
-
Die Erfindung eignet sich zum Verzahnen von Spiral-, Kegel- und Hyperboloidrädern
mit Hilfe von Stirnmesserköpfen und Schneckenfräsern (Stirn- oder Kegelschneckenfräsern),
bietet jedoch besondere Vor=. teile bei Verwendung von Schneckenfräsern, bei denen
man gewöhnlich die beiderseitigen Zahnflanken in ein und demselben Arbeitsgang bearbeitet.
Handelt es sich bei dem Werkzeug um einen Stirnmesserkopf oder einen Stirnschneckenfräser,
so verläuft die Achse des imaginären Zahnrades parallel zur Werkzeugachse.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Maschine ist der zusätzliche
Antrieb des Werkzeuges bis zur mittleren Stellung der Wälzbewegung vom Lükkengrund
des Werkzeuges fort gerichtet und nach Durchlaufen der mittleren Stellung der Wälzbewegung
zum Zahnlückengrund hin gerichtet. Dabei kann der
Zusatzantrieb
des Werkzeuges in Richtung der Achse des imaginären Zahnrades verlaufen.
-
Handelt es sich um eine Maschine zum Fräsen von Kegelrädern mit einem
mit axialen Profilmessern besetzten Messerkopf, bei welcher die umlaufende Werkzeugspindel
in einer pendelnden Wiege gelagert ist und bei welcher die Werkstückspindel im Takt
mit der Pendelbewegung der Wiege gedreht wird, dann erfolgt der Zusatzantrieb des
Werkzeuges im Takt mit der Pendelbewegung der Wiege. Dabei kann das Phasenverhältnis
der gegenseitigen Zuordnung des Pendelantriebes der Wiege und des Zusatzantriebes
des Werkstückes veränderbar sein.
-
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. In diesen zeigt Fig. 1 einen Grundriß -einer Maschine zum Verzahnen
von Spiralkegelrädern. mit einem nach dem Teilverfahren arbeitenden Stirnmesserkopf
oder einem kontinuierlich wirkenden Stirnmesserkopf, Fig.2 einen Teilschnitt nach
den Schnittebenen, welche die Achse der Frässpindel und die Wiegenachse enthalten,
Fig. 3 eine senkrecht zur Frässpindelachse und zur Wiegenachse betrachtete Ansicht
zur Darstellung der gegenseitigen Lage der in Fig. 2 wiedergegebenenTeile, Fig.4
und 5 schematische Darstellungen, die im einzelnen die gegenseitige Lage der Teile
in den Fig. 2 und 3 und die Wirkung der Einstellung wiedergeben, Fig. 6 einen Teilschnitt
durch einen im Teilverfahren arbeitenden Stirnmesserkopf und das Werkstück in einer
zur Fräserachse senkrechten Ebene, Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht
einer Maschine, die mit einem Stirnmesserkopf mit einer anderen Anordnung der Messer,
der kontinuierlich arbeitet, ausgerüstet ist, Fig.8 einen schematischen Grundriß
zur Darstellung der Lage des Werkzeuges zum Werkstück bei eurer mit Kegelschneckenfräser
arbeitenden Maschine, Fig. 9 ein schematisches Antriebsdiagramm der in Fig.1 gezeigten
Maschine unter Anwendung eines Stirnfräsers, Fig. 10 eine Vorderansicht eines Zahnes
eines Kegelrades und Fig. 11 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Lage
zwischen Fräswerkzeug und Werkstück bei verschiedenen Stufen des Abwälzverzahnungsvorganges,
wobei die schematische Darstellung annähernd in der Ebene 11-11 der Fig. 10 verläuft.
-
Wie Fig. 1 zeigt, ist auf dem Bett 20 der Maschine um eine waagerechte
Achse 22 drehbar eine Wiege 21 derart gelagert, daß sie sich in beiden Richtungen
um einen ausreichenden Schwingungswinkel drehen kann. Auf dieser Wiege ist ein Spindelkopf
23 einstellbar angeordnet, in dem auf Wälzlagern, z. B. Rollenlagern 25 (Fig. 2),
eine Frässpindel 24 ruht. Diese kann sowohl um ihre Achse 26 umlaufen als auch in
Achsrichtung eine Schwingung von kleiner Amplitude von der Größenordnung von etwa
0,025 bis 2,5 mm ausführen. Der Spindelkopf 23 ist auf der Wiege derart einstellbar,
daß man den radialen Abstand der Spindelachse 26 von der Achse 22 der Wiege ändern
kann. Bei dem Fräswerkzeug T kann es sich entweder um einen im Teilverfahren arbeitenden
Stirnmesserkopf oder auch um einen kontinuierlich wirkenden Stirnmesserkopf handeln.
Das Bett ist mit einer Gleitbahn 27 versehen, die sich in der Richtung der Wiegenachse
22 erstreckt und einen Schlitten 28 aufnimmt. Dieser hat seinerseits eine kreisbogenförmige
Gleitbahn 29, auf der verschiebbar und feststellbar ein Ständer 31 sitzt. An diesem
Ständer sind senkrechte Gleitbahnen 32 vorgesehen, auf denen verschiebbar und feststellbar
ein Spindelstock 33 für die Werkstückspindel mit der Achse 34 vorgesehen ist. Diese
Werkstückspindel trägt das zu verzahnende Werkstück G. Mit Hilfe. der erläuterten
Einstellmöglichkeiten kann man das Werkstück G gegenüber dem Fräswerkzeug T so einstellen,
daß die Verzahnung im Abwälzverfahren ordnungsgemäß erfolgen kann. Bei diesem Verfahren
läuft das Werkstück G um seine Achse 34 um, während gleichzeitig die Wiege 21 um
die Achse 22 schwingt. Das Verhältnis der beiden Winkelgeschwindigkeiten des Werkstückes
und der Wiege ist dabei unveränderlich. Die Schneidkanten des Fräswerkzeuges T beschreiben
bei dessen Umlauf Flächen, welche die Zahnflanken eines imaginären Zahnrades darstellen,
mit welchen das Werkstück G kämmt. Will man das Werkstück G nach fertiger Verzahnung
ausspannen und ein neues Werkstück aufspannen, so zieht man zu diesem Zweck den
Werkstückspindelstock 33 durch Verschieben des Schlittens 28 auf der Gleitbahn.27
zurück.
-
Handelt es sich bei dem Werkzeug T um einen Stirnmesserkopf mit im
Kreis angeordneten Messern gemäß Fig. 6, so werden die hohlen Zahnflanken 36 der
Zähne 37 des Werkstücks G von den Messern 35 mit außenliegenden Schneidkanten und
die gewölbten Zahnflanken 39 der Zähne von den Messern 38 mit innenliegenden Schneidkanten
herausgearbeitet. Dabei liegen die außenschneidenden Messer auf einem Kreis um die
Achse der Frässpindel, und alle innenschneidenden Messer liegen auf einem zweiten
Kreis um die Achse der Frässpindel. Sämtliche Messer arbeiten also hierbei dieselbe
Zahnlücke im Werkstück heraus.
-
Ist eine Zahnlücke mit den beiden Flanken 36 und 39 tierausgefräst,
so erfährt das Werkstück G eine Teilbewegung durch Drehen der Werkstückspindel um
dessen Achse, wodurch die nächste Zahnlücke des Werkstücks in die Bearbeitungslage
gebracht wird. Ist das geschehen, so wird die Abwälzbewegung wiederholt. Für jede
Zahnlücke des Werkstücks wird also ein vollständiger Abwälzvorgang durchgeführt.
-
Etwas anders verläuft die Arbeitsweise, wenn es sich bei dem Werkzeug
um einen Stirnmesserkopf handelt, etwa wie in Fig. 7 bei T' gezeigt. Dieser hat
eine Reihe paarweise angeordneter Messer. Jedes Paar besteht aus einem außenschneidenden
Messer 41 und einem innenschneidenden Messer 42. Die aufeinanderfolgenden Messerpaare
kommen dabei aber in aufeinanderfolgenden Zahnlücken des Werkstücks G zum Schnitt.
Zwar haben sämtliche außenschneidenden Messer denselben radialen Abstand von der
Frässpindelachse, doch beschreibt jedes Messer gegenüber dem Werkstück eine andere
Spiralbahn, wobei sämtliche Spiralen die gleiche Steigung aufweisen. Dasselbe gilt
sinngemäß für die innenschneidenden Messer. Die Spiralbahn kommt dadurch zustande,
daß Werkzeug und Werkstück gleichförmig umlaufen. Eine schrittweise Teilbewegung
des Werkstücks entfällt, und sämtliche Zahnflanken werden während ein und derselben
Abwälzbewegung der Wiege kontinuierlich bearbeitet.
-
Schließlich besteht als drittes die Möglichkeit, als Werkzeug ei nen
Kegelschneckenfräser T" zu verwenden, wie in Abb 8 gezeigt. Bei diesem Werkzeug
sind die schneidenden Zähne 43 längs einer Kegelschraubenlinie angeordnet, wobei
jeder Zahn sowohl eine Innen- als auch eine Außenschneidkante hat. Hierbei liegt
die Achse 24" der Werkzeugspindel geneigt zur Achse 22' der Wiege 21'. Freilich
ist hierbei die Werkzeugspindel
nicht in der Richtung ihrer Achse
24' verschiebbar, wie es bei der Spindel 24 der Fall ist, die im Spindelkopf 23
in der Richtung der Achse 26 verschoben werden kann. Statt dessen ist die den Schneckenfräser
T" tragende Spindel lediglich in einem Spindelstock 44 drehbar gelagert, der seinerseits
in der Richtung der Wiegenachse 22' in einem Spindelkopf 23' beweglich angeordnet
ist. Dieser Halter entspricht dem Halter 23 der Fig. 2. Durch seine Verstellung
in der Wiege kann man das Werkzeug T" auf jeden erforderlichen radialen Abstand
von der Wiegenachse einstellen. Der Antrieb der Maschine kann in bekannter Weise
ausgestaltet sein, beispielsweise für die in Fig. 1 gezeigte Bauart, bei Verwendung
eines kontinuierlich arbeitenden Stirnmesserkopfes in der in Fig.9 gezeigten Weise.
Hier treibt ein elektrischer Wendemotor 45 über Wechselräder 46, eine Welle 47 und
Zahnräder 48 eine Haupttriebwelle 49 an. Von dieser verläuft der Antrieb zum Werkzeug
T' über Kegelräder 51, eine Welle 52, Kegelräder 53, eine Welle 54 und ein Untersetzungsgetriebe
55, dessen angetriebenes Rad auf der Frässpindel 24 befestigt ist. Der Antrieb der
Werkstückspindel mit der Achse 34 verläuft von der Haupttriebwelle 49 über Zahnräder
56, 57 und 58 eines Differentialgetriebes, Wechselräder 59, eine Welle 66 und ein
Untersetzungsgetriebe 61 aus Hyperboloidrädern, deren angetriebenes Rad auf der
Werkstückspindel befestigt ist. Durch diesen Antrieb wird der Werkstückspindel ein
Umlauf erteilt, der zum Umlauf des Werkzeuges T' derart abgestimmt ist, daß die
einander folgenden Messerpaare des Werkzeuges die aufeinanderfolgenden Zahnlücken
des Werkstücks bestreichen.
-
Auch die Wiege erfährt ihren Antrieb von der Haupttriebwel'le 49 aus
über eine Welle 60, ein Untersetzungsgetriebe 62, Kegelräder 63, gleichachsige Wellen
64 mit einem zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebe 65, Wechselräder 66, eine
Welle 67. einen Satz Wendekegelräder 68, eine Welle 69, eine Schnecke 71 und ein
auf der Wiege 21 befestigtes Schneckenrad 72. Dadurch, daß man eine mit Feder und
Nut auf der Welle 67 verschiebbar geführte Kupplungsmuffe verschiebt und sie in
treibenden Eingriff mit dem einen oder dem anderen der ihr zugewandten seitlichen
Kegelräder bringt, kann man die Antriebsrichtung der Welle 69 wenden und die Wiege
gegenüber der Drehrichtung des Werkzeuges umsteuern.
-
Um nun der Werkstückspindel eine Drehung zu erteilen, deren Winkelgeschwindigkeit
zu derjenigen der Wiege verhältnisgleich, ist, erfolgt der Antrieb des Trägers des
Planetenrades 57 von der Welle 67 aus über Wechselräder 73, Kegelräder 74, eine
Schnecke 75 und ein am Planetenradträger befestigtes Schnekkenrad 76. Das Schneckenrad
76 läßt sich im Verhältnis zum Umlauf der Welle 67 mit Hilfe eines zusätzlichen
Zwischenrades umsteuern, das im Getriebe 73 vorgesehen ist. In, entsprechender Weise
kann man die Werkstückspindel im Verhältnis zur Werkzeugspindel umsteuern. Zu diesem
Zweck ist in dem Getriebe 59 ein zusätzliches Zwischenrad angeordnet.
-
Beim Betrieb der Maschine wird das Werkstück G während des Umlaufs
oder der Pendelbewegung der Wiege in einer einzigen Richtung verzahnt. Danach wird
der Schlitten 28 zurückgezogen und die Wiege durch Umsteuerung des Motors 45 wieder
zurückgedreht. Gewöhnlich indessen erfolgt die Rückdrehung der Wiege im Eillauf
mittels eines besonderen Antriebes. Zu diesem Zweck wird der Wiegenantrieb abgekuppelt,
etwa durch Ausrücken der Kupplungsmuffe des Wendegetriebes 68 aus den beiden seitlichen
Kegelrädern, und an einen besonderen (nicht dargestellten) Eilantrieb angekuppelt.
-
Der Antrieb für die mit Kegelschneckenfräser ausgerüstete Maschine
gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Antrieb durch ein zusätzliches
Getriebe. Dieses überträgt den Antrieb von der Welle 54 auf die im Winkel dazu angeordnete
Frässpindel mit der Achse 24". Auch bei Verwendung eines Messerkopfes mit im Kreise
angeordneten Messern entspricht der Antrieb der Maschine der Fig. 1 demjenigen der
Fig. 9, nur mit eineu Unterschied: Da der Umlauf des Messerkopfes zu der Drehung
der Wiege nicht abgestimmt zu werden braucht, entfallen das Differentialgetriebe
56, 57 und 58 sowie das Getriebe 72 bis 75. Die Wechselräder 59 werden also unmittelbar
von der Triebwelle 49 aus angetrieben. Dafür gelangt eine selbsttätig wirkende Teilvorrichtung
zur Verwendung, die in den Antrieb zwischen der Welle 61 und der Werkstückspindel
eingeschaltet ist und dem Zweck dient, bei jedem Rücklauf der Wiege das Werkstück
um eine oder mehrere Zahnteilungen weiterzuschalten, wozu der Schlitten 28 selbsttätig
um das erforderliche Maß zurückläuft und dann wieder vorgeschoben wird. Ferner entfällt
die Umsteuerung des. Antriebsmotors 45. Statt dessen wird zwischen der Haupttriebwelle
und der Welle 61 ein besonderes Umsteuergetriebe eingeschaltet; denn eine Umsteuerung
des Frässpindelantriebes ist ja nicht nötig.
-
Wie Fig. 2 zeigt, ist an der Werkzeugspindel 24 ein innerer Ring 77
eines Wälzspurlagers befestigt. Beiderseits dieses Ringes; 77 sind äußere Laufringe
79 angeordnet. Zwischen diesen und dem inneren Ring 77 laufen Kegelrollen 78 in
einem (nicht dargestellten) Käfig. Die äußeren Ringe 78 sind in einem becherförmigen.
Tragglied 81 befestigt, und zwar durch eine Ringmutter 82. Das Tragglied 81 ist
derart angeordnet, daß es innerhalb des Spindelkopfes 23 schraubenförmig verdreht
werden kann. Zu diesem Zweck hat es eine Schraubenfläche 83, die durch Kegelrollen
84 im Abstand von einer entsprechenden Schraubenfläche 85 der gleichen Steigung
gehalten wird. Die Fläche 85 wird von einem Ringnocken 86 dargeboten, der an dem
Spindelkopf 23 befestigt ist. Auch die Rollen 84 laufen in einem (nicht dargestellten)
Käfig. Die beiden Schraubenflächen 83 und 85 verlaufen gleichachsig zur Achse 26.
Das Tragglied 81 ist gegenüber dem Spindelkopf 23 durch eine ringförmige Feder 87
abgefedert, die einen Druck auf die Rollen 84 bei jeder Winkelstellung des Traggliedes
81 gegenüber dem Spindelkopf 23 ausübt. Wird das Tragglied 81 in entgegengesetzten
Richtungen gedreht, so bewirken die Schraubenflächen unter der Wirkung der Feder
87, daß die Frässpindel in der Richtung ihrer Achse vorgerückt oder zurückgezogen
wird. Die beiden Teile 86 und 81 lassen sich also als Nocken und als ein vom Nocken
beeinflußtes Glied betrachten. Unter der Feder 87 liegt eine Unterlegscheibe 90,
die im Spindelkopf 23 drehbar ist und Kupplungsklauen hat. Diese Klauen greifen
in. entsprechende Kupplungsklauen des. Traggliedes 81 ein. Die Unterlegscheibe dreht
sich daher zusammen mit dem Tragglied 81 um die Achse 86. Es verhindert dadurch,
daß sich etwa die Feder gegenüber den an ihr anliegenden Teilen dreht. Die Klauen
sind so lang bemessen, daß sie bei der gesamten axialen Verschiebung des Traggliedes
81 im Eingriff miteinander bleiben, ohne die Achsrichtung anzustoßen.
-
Die Drehung des Traggliedes 81 wird dadurch hervorgerufen, daß an
diesem Tragglied ein Kulissenarm 88 angekuppelt ist, und zwar durch Kupplungsklauen
89
und eine die beiden Teile verbindende Schraube 91.
Löst man diese Schraube,
so kann man den Kulissenarm gegenüber dem Tragglied 81 um die-Achse
26 um ein oder mehrere Teilungen der Kupplungsklauen 89
verstellen.
-
In den Schlitz des Kulissenarms 88 greift eine Rolle 92 ein,
deren Lagerzapfen von einem festen, aber einstellbaren Block 93 getragen
wird. Dieser Block sitzt nämlich längs eines radialen Schlitzes 94 einstellbar
auf einem Halter 95 und ist an diesem in der jeweiligen Einstellage festgeklemmt.
Der Halter 95 hat einen Zapfen 96, der in einem auf dem Bett 20 der Maschine ortsfest
angebrachten Bock 97 drehbar gelagert ist, und zwar gleichachsig zur Wiege.
Man kann daher den Halter 95 um die Achse 22 verschwenken und in jede Winkellage
einstellen und in dieser durch einen Bolzen festklemmen, dessen Kopf in einen T-Schlitz
98 des Bockes 97 eingreift. Der gebogene T-Schlitz 98 liegt konzentrisch zur Achse
22.
-
In Fig. 3 ist der Mittelpunkt der Rolle mit 99 bezeichnet.
Bei der Pendelbewegung der Wiege um ihre Achse 22 gleitet der Kulissenarm 88 auf
der Rolle 92, was zur Folge hat, daß sich der Kulissenarm und das Tragglied
81 um die Achse 26 gegenüber der Wiege drehen. Wenn die Wiege also
eine Drehung um ihre Achse 22 erfährt, ändert sich ständig der Winkel 22-26-99.
Wie diese Änderung erfolgt, wird vielleicht besser verständlich, wenn man die Wiege
als das feste System betrachtet und davon ausgeht, daß gewissermaßen die Rolle
92 um die Wiegenachse schwingt. Statt einer Drehung der Wiege im Gegenuhrzeigersinn,
bei welcher die Frässpinlelachse26 von der Stellung26' zur Stellung26" in Fig.3
gelangt, würde dann also bei dieser Betrachtungsweise gemäß den Fig.4 und 5 die
Achse 26 auch fest sein und die Achse 99
der Rolle im Uhrzeigersinn.
von der Stelle 99' zur Stelle 99" schwingen. Indem die Rolle hierbei
von der Stelle 99' bis zu ihrer mittleren Lage 99 fortschreitet (die
also dem Mittelpunkt der Wälzpendelbewegung der Wiege entspricht), schwingt der
durch die Linie 99-26 dargestellte Arm 88 um die Achse 26 im Gegenuhrzeigersinn,
und zwar um den Schwingungswinkel 99'-26-99. Bei der Pendelbewegung der Rolle
von 99 bis 99" schwingt der Arm um die Achse 26 im Uhrzeigersinn um
den Winkel 99-26-99". Diese relative Bewegung von Arm und Wiege wirkt sich
mit Hilfe der aufeinanderrollenden Schraubenflächen 81, 84, 86 dahin aus, daß die
Spindel 24 mit dem Werkzeug längs der Achse 26 zunächst vom Werkstück zurückgezogen
wird, während die Abwälzbewegung bis zur Mitte des Abwälz'hubes fortschreitet, und
daß alsdann die Werkzeugspindel mit dem Fräswerkzeug wieder in Richtung auf das
Werkstück vorgeschoben wird, während der Verzahnungsvorgang sich über die Mitte
hinaus fortsetzt.
-
Der Betrag, um den das Werkzeug zurückgezogen und wieder beigestellt
wird, läßt sich dadurch verändern, daß man den Block 93 in dem radialen Schlitz
94 verschiebt, nachdem man zuvor den Arm 88 gegenüber den Schraubenflächenteilen
81 um die Achse 26
entsprechend verstellt hat. Will man z. B. den Abstand
99-22 auf das in Fig. 5 gezeigte Maß verkürzen, während der radiale Abstand
22-26 der Färsspindelachsc von der Wiegenachse aufrechterhalten bleibt, so
erkennt man, daß für denselben Winkel 99'-22-99"
der Wiegenpendelung die Winkelbewegung
des Armes 88 gegenüber der Wiege, die durch den Winkel 99'-26-99 und den
Winkel 99-26-99" dargestellt wird, sich verringert und natürlich die axiale @'er>:c'ziel)utig
der Spindel 24 verhältnisgleich herabgesetzt wird. Um den Spindelstock 44
(Fig. 8) im Takt mit der Pendelbewegung der Wiege 21' zurückzuziehen und vorzuziehen.,
kann man im wesentlichen das gleiche Antriebswerk verwenden, das in Fig. 2 gezeigt
ist. In diesem Falle würde man die Spindel 24 (Fig.2) an dem gleitend geführten
Spindelstock 44 befestigen.
-
Nunmehr sei die Wirkung erläutert, die durch das Zurückziehen und
Vorschieben des Fräswerkzeugs T, T' oder T" in der Richtung der Wiegenachse
im Takt mit der Pendelbewegung der Wiege erzielt wird. Der Punkt 101 in Fig.
10 stellt die Mitte der bearbeiteten Zahnflanke dar. Die durch diesen Punkt hindurch
laufende Linie 102 stellt eine Linie dar, längs derer ein Messer des F räswerkzeugs
T öder T' die Zahnflanke überfährt, wenn sich die Wiege in der Mitte
ihrer Pendelbewegung befindet, d. h. wenn die Werkzeugachse 26 die in Fig.
3 gezeigte Lage einnimmt. Verwendet man den Kegelschneckenfräser T", dann kommen
längs der Linie 102 die einzelnen Zähne 43 des Kegelschneckenfräsers nacheinander
zum Schnitt, während sich die Wiege in der Mitte ihres Pendelweges befindet. Die
Linien 103 und 104, die etwa parallel zur Linie 102 verlaufen, geben die
Stellen an, an denen das Werkzeug zum Schnitt kommt, wenn sich die Wiege dicht an
den Enden ihres Pendelhubes befindet, wenn. also die Achse 26 des Werkzeugs
die Stellungen 26' und 26" in Fig. 3 einnimmt.
-
Der Rückzug und der Vorschub des Werkzeugs im Takt mit der Pendelbewegung
der Wiege führt dazu, daß beiderseits der Linie 102 mit zunehmendem Abstand
von dieser ein fortschreitend stärker werdender Span von der bearbeiteten Zahnflanke
abgenommen wird und wobei die Stärke dieses Spanes etwa mit dem Quadrat der Entfernung
von der Linie 102
wächst. In Fig. 11 ist dies dargestellt. Es sei angenommen.,
daß die Bewegung der Wiege in der Richttung des Pfeiles 105 erfolgt. Diese
Bewegung steht zur Drehung des Werkstücks G in einem konstanten Geschwindigkeitsverhältnis.
Die Drehung des Werkstücks G wird dabei durch den Pfeil 106 angedeutet; sie
erfolgt um die Achse 34. Bei der üblichen Verzahnung nach dem Abwälzverfahren würde
nun das in Fig. 11 gezeigte Messer des Fräswerkzeugs nacheinander die Stellungen
107', 108 und 109' einnehmen. Die seitlichen Schneidkanten des Messers würden dabei
nach dein Abwälzverfahren Verzahnungsprofile derjenigen Gestalt herausarbeiten,
die auf dem Zahnrad G durch strichpunktierte Linien wiedergegeben sind. Vermöge
der erfindungsgemäßen Verstellung der Frässpindel nimmt nun das Messer in den Stellungen
107 und 109 eine größere Tiefe ein. Das hat zur Folge, daß die in
ausgezogenen Linien gezeigten Verzahnungsprofile erzeugt werden, die stärker gekrümmt
sind als die strichpunktierten. Die Wirkung ist dieselbe, als ob die rechtsliegende
Schneidkante beim Fortschreiten des Messers von der Stellung 107' zur Stellung
109' beschleunigt würde und als ob die linksliegende Schneidkante dabei verzögert
würde, während der Umlauf 106 unverändert bleibt. Auch die Längskrümmung des Zahnes
längs der Linie 111 der Fig. 10 wird dadurch beeinflußt, da mit größerer
Entfernung vom Mittelpunkt 101 ein stärkerer Span auf der Linie
111 fortgenommen wird.
-
Lediglich längs der Linie 102 fallen die in Fig.11 ausgezogen dargestellten
Zahnflanken mit den gestrichelt dargestellten Zahnflanken zusammen. Die Stellen
längs der Linie 102 bleiben daher durch das Zurückziehen und Vorschieben
des Fräswerkzeuges unbeeinflußt. Man kann nun diese Linie verschieben, so daß sie
auf der einen oder anderen Seite der Mitte 101 verläuft. Das,
geschieht
durch Verstellen des Halters 95 auf dem Bock 97 um die Wiegenachse 22. Durch diese
Verstellung wird die Phasenbezeichnung zwischen dem Zurückziehen und Vorschieben
des Werkzeugs einerseits und der Pendelbewegung der Wiege andererseits geändert.
Dadurch ändert sich natürlich der wirksame Eingriffswinkel in der Mitte der Zahnflanke
(in der Ebene der Fig. 11 betrachtet) und auch die Mitte der Zahnlängskrümmung längs
der Linie 111. Diese Verstellung bietet daher ein Mittel, das man entweder allein
oder zusammen mit anderen Verstellungen der Maschine benutzen kann, wenn man Gestalt
und Lage des Zahntragens abzuändern wünscht.
-
Will man das Zahntragen im entgegengesetzten Sinne abändern, also
etwa beiderseits der Linie 102 einen schwächeren Span von der Zahnflanke abnehmen
als mit dem bekannten Abwälzverfahren, so kann das ebenfalls geschehen. In diesem
Falle ergeben sich weniger stark gekrümmte Zahnprofile, als sie in Fig. 11 gestrichelt
gezeigt sind. In diesem Falle verstellt man den Halter 95 auf dem Bock 97 so, daß
die Mitte der Rolle 92 der in ausgezogenen Linien gezeigten Stellung nicht mehr
bei 99 liegt, sondern bei 99a (Fig.3). Das hat zur Folge, daß die Werkzeugspindel
vorgerückt wird, während die Wiegenachse beim Verzahnungsvorgang zur Mitte ihrer
Bahn fortschreitet, und daß alsdann das Werkzeug wieder zurückgezogen wird, wenn
die Wiegenachse über die Mitte ihrer Bahn hinweggelaufen ist.
-
Fig.4 läßt erkennen, daß der Winkel 99"-26-99 etwas kleiner ist als
der Winkel 99'-26-99. Infolgedessen erfolgt die Abänderung der Zahnflanke
beiderseits der Linie 102 der Fig. 10 nicht ganz symmetrisch. Auf der einen Seite
der Linie 102 wird ein stärkerer Span abgenommen als auf der anderen; es wird also
auch an dem einen Ende der Zahnflanke ein stärkerer Span entfernt als an dem anderen
Ende. Diese Wirkung gleicht sich aber aus, wenn auch das Gegenzahnrad, das, zum
Kämmen mit dem Werkstück bestimmt ist, mit dem gleichen Maß des Rückzugs und Vorschubs
verzahnt wird. Da nämlich beim Gegenrad die Spiralzähne mit der entgegengesetzten
Steigung verlaufen, ist dort die Asymmetrie umgekehrt. Es wird also ein schwächerer
Span am äußeren Ende der Zahnflanke des, einen Rades und am inneren Ende der Zahnflanke
des anderen Rades abgenommen. Indessen ist es ganz erwünscht, daß die Asymmetrie
ganz oder zum Teil unausgeglichen bleibt. Hierzu kann man das eine der beiden zum
Kämmen miteinander bestimmten Spiralkegelräder entweder ganz ohne den Rückzug und
Vorschub der Werkzeugspindel verzahnen oder mit verringertem Vorschub und Rückzug.