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Vorrichtung zum Entgraten der Zahnkanten von regelmäßig verzahnten
Werkstücken Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entgraten der Zahnkanten
eines längs eines Teilkreises regelmäßig verzahnten Werkstückes, z. B. eines ringförmigen
Leitschaufelträgers für Gasturbinentriebwerke, der an einer Stirnkante mit gleichmäßig
auf den Umkreis verteilten Einschnitten zur Aufnahme der Leitschaufeln versehen
ist. Die Erfindung ist darauf gerichtet, das umständliche Entgraten der zahlreichen
Einschnittkanten solcher Werkstücke von Hand entbehrlich zu machen.
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Es ist bekannt, zum Fertigbearbeiten von roh vorgearbeiteten Zahnrädern
zahnradförmige Werkzeuge zu verwenden, die unterschiedliche Zahnformen aufweisen,
an unterschiedlichen Stellen des Umfanges des zu bearbeitenden Zahnrades in die
noch unfertige Zahnung eingreifen und die Zahnflanken mit oder ohne Schleifmittel
in der Weise bearbeiten, daß nur das Werkstückrad angetrieben wird, das seinerseits
die frei drehbaren, mit ihm im Eingriff stehenden Werkzeugräder antreibt. Ferner
ist es bekannt, Zahnräder mit einem über Führungsrollen umlaufenden Schleifband
zu entgraten, wobei man das Zahnrad von Hand festhält und mit den zu entgratenden
Kanten gegen das Schleifband drückt. Auch bei dieser Art der Arbeitsverrichtung
ist das Entgraten verzahnter Werkstücke eine mühsame und zeitraubende Handarbeit.
Schließlich sind Schleifvorrichtungen zum Schleifen hohlrunder Werkstückflächen
bekannt, die aus einem über Führungsrollen V-artig geführten Schleifband bestehen,
das durch eine im Scheitel der V-förmigen Schleifbandführung angeordnete Druckrolle
gegen die hohlrunde Werkstückfläche gedrückt wird, wobei gewöhnlich eine der Führungsrollen
des Schleifbandes zugleich als Spannrolle dient, beweglich gelagert und abgefedert
ist.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung macht von dieser an sich bekannten
V-förmigen Schleifbandführung Gebrauch, weist ein oder mehrere Schleifbänder auf
und kennzeichnet sich dadurch, daß das Schleifband bzw. jedes der Schleifbänder
im Anlagebereich an der Werkstückzahnung über eine das Schleifband mit der Werkstückzahnung
im Eingriff haltende Zahnradrolle läuft, über deren Zähne das Schleifband nachgiebig
verspannt ist und die zusammen mit dem Schleifband eine den Abständen der Werkstückzahnung
angepaßte Zahnteilung aufweist. Die Anwendung einer solchen Schleifbandführung mit
einer das Schleifband mit dem Werkstück im Eingriff haltenden Zahnradrolle hat den
Vorteil, daß die Schleifbänder bei ihrer Arbeitsverrichtung vom umlaufenden Werkstück
mit Hilfe des gezahnten Eingriffsrades angetrieben werden, also keines gesonderten
Antriebes bedürfen, wobei das Schleifband zwar in die zwischen den Zähnen befindlichen
Zahnausschnitte eintaucht, jedoch nur von den Zahnkanten berührt wird, so daß die
als Passungen dienenden Einschnitte zwischen den Zähnen an ihren Paßflächen nicht
durch Schleifwirkung beschädigt werden. Dabei bleiben die Zahnkanten der Werkstückverzahnung
für begrenzte Zeit mit dem Schleifband in Berührung, das durch die Drehung seines
gezahnten Eingriffsrades während dieser Zeit an den Zahnkanten des Werkstückes vorbeischleift
und den daran befindlichen Grat abnimmt. Da die Eingriffszeit für jede Zahnkante
nur sehr kurz ist, kann bei fehlendem Grat keine nennenswerte Beschädigung der Zahnkanten
durch Abschleifen eintreten.
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Ist die Verzahnung des Werkstückes durch etwa würfelartige Zahnsätze
gebildet, so weist die Vorrichtung nach der Erfindung vorzugsweise drei Schleifbänder
auf, die in Umfangsrichtung des Werkstückes zueinander versetzt liegen und teils
axial, teils radial von unterschiedlichen Seiten her je mit einer Zahnradrolle in
die Werkstückzahnung eingreifen. Die Vorrichtung weist zweckmäßig einen drehbaren
Aufnahmetisch für das zu entgratende Werkstück und drei um den Aufnahmetisch verteilt
liegende, zu seiner Drehachse gleichlaufend angeordnete Tragsäulen auf, an denen
die die Schleifbänder
mit ihren Führungsrollen tragenden, teils
axial, teils radial an der Werkstückzahnung angreifenden Schleifvorrichtungen mit
Führungshülsen verstellbar befestigt sind.
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Eine derartige Vorrichtung verrichtet die Arbeit des Entgratens der
Zahnkanten von mit gleichmäßigen Zahneinschnitten versehenen Werkstücken vollkommen
selbsttätig und ist mit Rücksicht auf die Möglichkeit eines Ausweichens des an den
Zahnkanten befindlichen Grates in der Umlaufrichtung der Schleifbänder zweckmäßig
so ausgebildet, daß der Antrieb des Werkstückes auf gegenläufige Drehrichtungen
umschaltbar ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Entgratungsvorrichtung und Fig. 2 eine
Vorderansicht einer Schleifeinheit dieser Vorrichtung.
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Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind an einer Grundplatte 10 vier Ständer
11 vorgesehen, die eine Deckelplatte 12 tragen. In einem in der Deckelplatte vorgesehenen
Lager 15 und einem in der Grundplatte vorgesehenen Lager 16 ist eine Welle 14 gelagert,
auf der oberhalb der Deckelplatte ein Tisch 13 befestigt ist. Zwischen den Platten
10 und 12 ist auf der Welle 14 ein Reibrad 17 axial verschiebbar, aber undrehbar
angeordnet, das von einem Elektromotor 30 und einem auf seiner Welle 29 sitzenden
Reibrad 28, das sich mit seiner Stirnfläche 31 gegen den Rand 27 des Reibrades 17
anlegt, angetrieben wird. Zur Änderung der Drehzahl der Welle 14 und damit des Tisches
13 wird das Reibrad 17 in der Höhe verstellt. Dies geschieht durch einen Bügel 18,
der mit einer Gewindebohrung 25 auf einer in Lagern 22 und 23 geführten Gewindespindel
21 angeordnet ist und dessen Arme 19,20 das Reibrad 17 von oben und unten
umgreifen und in Ringen 24 enden, die die Welle 14 umfassen. Die Gewindespindel
21 ist mit einem Vierkant 26 versehen, damit sie zum Zwecke einer Höhenverstellung
des Bügels 18 und damit des Reibrades 17 mittels eines Schlüssels oder einer Ratsche
gedreht werden kann.
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Es ist ersichtlich, daß die Drehzahl des Tisches 13 um so kleiner
ist, je dichter die Kante 27 des Reibrades 17 an der Mitte des Reibrades 28 ist
und umgekehrt. Soll die Drehrichtung des Tisches 13 geändert werden, so braucht
man das Reibrad 17 nur über die Mitte des Reibrades 28 zu heben.
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Auf dem Tisch 13 wird konzentrisch zu ihm das Werkstück 32 befestigt.
Es handelt sich hierbei um einen Ring 32, in dessen Rand Schlitze 33 eingefräst
sind, die zwischen sich nach oben gerichtete Zähne 34 stehenlassen. Von den Kanten
dieser Zähne sollen die Grate entfernt werden. Jeder Zahn weist vier die Stirnfläche
begrenzende Kanten, zwei Außen- und zwei Innenkanten auf. Für das Entgraten dienen
Schleifeinheiten 36A, 36B und 36C, die an Säulen 35
verstellbar angeordnet
sind. Diese Säulen sind auf der Deckelplatte 12 befestigt und ragen nach oben um
einiges über das Werkstück 32 hinaus. Jede Schleifeinheit weist einen Rahmen 39
auf, an dem über einen Arm 38 eine Führungsmuffe 37 befestigt ist, die auf einer
der Säulen 35 verschiebbar angeordnet und in beliebiger Stellung feststellbar ist.
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Wie man erkennt, dient die Schleifeinheit 36A zur Bearbeitung der
oberen Kanten der Zähne 34, die Schleifeinheit 36B zur Bearbeitung der Außenkanten
und die Schleifeinheit 36 C zur Bearbeitung der Innenkanten. Die Einheiten sind
im Aufbau grundsätzlich gleich, haben aber gewisse geringe Unterschiede, die sich
durch die Verschiedenheit ihrer Aufgaben ergeben.
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Als Beispiel für die Einheiten wird im folgenden die Schleifeinheit
36 A an Hand der Fig. 2 näher beschrieben. Der Rahmen 39 dieser Einheit ist dreieckig
und trägt an den drei Ecken je eine Achse 40, 41 und 42. Die Achse 41 ist auf einem
Gleitstein 43 angeordnet und mit diesem in einem Schlitz 44 parallel zur Oberkante
45 des Rahmens verschiebbar. Eine Feder 46 sucht den Gleitstein und die Achse nach
außen zu drücken. Auf den Achsen 40 und 41 ist je eine Rolle 47 und 48 drehbar angeordnet,
während die Achse 42 eine Art Zahnrad 49 trägt. Etwa in der Mitte zwischen dem Zahnrad
49 und den Rollen 47 bzw. 48 befinden sich auf an dem Rahmen 39 sitzenden Achsen
52 und 53 zwei weitere Rollen 50 bzw. 51. Ein mit rauher Oberfläche versehenes Schleifband
54 ist außen um die Rollen 47 und 48, innen um die Rollen 50 und 51 und außen um
das Zahnrad 49 herumgeführt. Die Feder 46 sorgt für ein ständiges Gespannthalten
des Schleifbandes.
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Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist diese Schleifeinheit 36A so an der zugehörigen
Säule 35 angeordnet, daß die Zähne 55 des Zahnrades 49 nach unten in die zwischen
den Zähnen 34 des Werkstückes befindlichen Schlitze 33 eindringen. Die Anordnung
ist so getroffen, daß die Zähne nicht bis auf den Grund der Schlitze 33 kommen,
jedoch so tief eindringen, daß sich das Schleifband 54 auf die oberen Kanten der
Zähne legt, wie dies Fig. 2 veranschaulicht.
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Die Schleifeinheit 36B unterscheidet sich von der soeben beschriebenen
durch eine gedrängte Bauart, da sie zwischen der zugehörigen Säule 35 und dem Werkstück
angeordnet werden muß, während die Schleifeinheit 36 C einen verhältnismäßig langen
Rahmen 39 aufweist, weil dieser nach innen über das Werkstück ragen muß, damit sich
das Schleifband von innen her gegen das Werkstück anlegen kann. Im übrigen sind
aber alle Einheiten grundsätzlich gleich.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß keines der Schleifbänder einen Antrieb
aufweist. Den einzigen Antrieb der Vorrichtung stellt der Elektromotor 30 dar, der
das Werkstück 32 über die Reibräder 28 und 17, die Welle 14 und den Tisch 13 in
Drehung versetzt. Bei der Drehung des Werkstückes 32 in der einen oder anderen Richtung
werden infolge Druckwirkung der Zähne 34 des Werkstückes 32 gegen die Zähne 55 der
Zahnräder 49 diese und damit die Schleifbänder 54 in Umlauf versetzt. Dabei bewegen
sich die Schleifbänder 54 über die Kanten der Zähne 34 und nehmen die gegebenenfalls
vorhandenen Grate weg. Da diese Vorgänge bei allen Schleifeinheiten auftreten, werden
sämtliche Kanten selbsttätig entgratet.
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Die Zahnräder 49 werden vorzugsweise aus Gummi oder einem gummiähnlichen
Werkstoff hergestellt. Die Schleifbänder 54 können aus handelsüblichem Segeltuch
mit Schmirgel- oder Siliziumkarbidauflage bestehen.
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Während des Betriebes der Vorrichtung wird die Höhe des Reibrades
17 so eingestellt, daß sich die günstigste Arbeitsgeschwindigkeit ergibt. Dies kann
durch Versuche schnell festgestellt werden. Nachdem die Vorrichtung eine bestimmte
Zeit in einer Richtung gelaufen ist, läßt man sie die gleiche Zeit in umgekehrter
Richtung laufen. Dadurch wird eine gleichmäßige Bearbeitung aller Kanten gewährleistet.