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Maschine zum Bearbeiten der Zähne von Stirn- oder Schraubenrädern,
genuteten Wellen u. dgl.
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mit einem schneckenförmigen Werkzeug, bei der zum Teilungsantrieb
Modelle des Werkstückes und des Werkzeuges verwendet werden Die Erfindung betrifft
eine Maschine zum Bearbeiten der Zähne von Stirn- oder Schraubenrädern, genuteten
Wellen u. dgl., bei denen die Zähne od. dgl. auf einem Zylinder liegen und parallel
oder unter einem Winkel zur Drehachse des Werkstückes verlaufen, bei der ein umlaufendes
schneckenförmiges Werkzeug mit dem Werkstück und ein dem Werkzeug ähnlich geformtes
auf der Achse des Werkzeugs sitzendes Modellrad mit einem Werkmodell im Eingriff
stehen und das Werkstück und das Werkmodell durch einen synchronen Umlauf bewirkenden
Antrieb gekuppelt und auf einem Schlitten gelagert sind. Die Erfindung befaßt sich
mit einer Maschine zur Massenherstellung von Getrieben bei großer Genauigkeit. Hierfür
ist eine wesentliche Voraussetzung, daß die Werkzeuge maßhaltig bleiben, und eine
zweite, daß das Spiel in zueinander beweglichen Teilen der Maschine möglichst klein
ist. Die Maßhaltigkeit der Werkzeuge läßt sich dadurch verbessern, daß ,durch eine
zusätzliche Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück verschiedene Teile des Werkzeugs
nacheinander auf das Werkstück einwirken. Das Spiel kann durch Verringerung der
Anzahl der beweglichen Teile klein gehalten werden. Beide Forderungen sind aber
einander entgegengesetzt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Achsen des Werkmodells
und des Werkstücks, wie an sich bekannt, derart geneigt zur senkrecht zur Werkzeugachse
liegenden Bewegungsrichtung des Schlittens angeordnet sind, daß die Schraubengänge
des Kontrollrades zu den Zähnen des Werkmodells ausgerichtet liegen und daß ein
den Schlitten tragender zweiter Schlitten in Richtung der Werkzeugachse unter Aufrechterhaltung
der Antriebsverbindung zwischen dem Kontrollrad und dem Werkmodell beweglich angeordnet
ist.
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Durch diese Kombination wird es möglich, in den verschiedenen axialen
Bereichen liegende Teile des Werkzeugs nacheinander auf das Werkstück einwirken
zu lassen, ohne daß die getriebliche Verbindung zwischen Werkstück und Werkzeug
gelöst wird und ohne daß besondere Maßnahmen notwendig sind, um das Werkzeug zusätzlich
um seine Achse zu drehen, wenn es in Achsenrichtung des Werkzeugs verschoben wird,
da diese Drehung dem Werkstück durch das Teilungsgetriebe bei der Axialverschiebung
vermittelt wird.
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Zweckmäßig entspricht das Werkmodell der Form des fertigen Werkstücks.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine als Werkzeug verwendete Schleifschnecke
derart aus Scheiben zusammengesetzt, daß eine Anzahl von Scheiben schruppend und
die benachbarten Scheiben nach einer Verschiebung des zweiten Schlittens schleifend
auf das Werkstück einwirken. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer Maschine nach
der Erfindung, Fig.2 eine Vorderansicht mit teilweisem, senkrechtem Schnitt und
Fig. 3 einen Grundriß bei Fortlassung eines Teils der Schnecke und des Schleifrades
in einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Vom Sockel 5 der Maschine ragt eine Säule 6 auf, die Lager 7 für eine
waagerechte Welle 8 aufweist. Auf der Welle 8 sitzen die Schnecke 9 und das Werkzeug,
das aus einer Schleifschnecke 10 besteht. Das Gewinde hat dieselbe Steigung wie
das des Kontrollrades 9. Die Welle 8 wird von einem im Sockel der Maschine eingebauten
Motor 11 über den Riemen 12 und die Riemenscheiben 13 und 14 auf der Motorwelle
und der Welle 8 betrieben. Am Sockel 5 der Maschine ist ein Schlitten 15 waagerecht
und parallel zur Welle 8 geführt, der hydraulisch über einen im Sockel 5 der Maschine
angeordneten Zylinder 16 mit
Kolben 17 betrieben wird und der mittels
seiner Stange 18 und der Platte 19 mit dem Schlitten 15 verbunden ist.
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Der untere Schlitten 15 trägt einen weiteren oberen Schlitten 20,
der waagerecht im rechten Winkel zum unteren Schlitten 15 beweglich ist. Dieser
obere Schlitten wird in ähnlicher Weise wie der untere Schlitten 15 hydraulisch
gesteuert, z. B. durch einen Zylinder 21 auf dem unteren Schlitten 15.
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Im oberen Schlitten 20 lagert die Welle 23, die das Werkstückmode1124
für den Eingriff mit dem Kontrollrad 9 trägt. Die Welle 23 trägt das eine Ende eines
im Winkel dazu beweglichen Rahmens 25 mit den einander entgegengerichteten Spitzen
26 und 27, zwischen denen eine Welle 28 mit dem Werkstück 29 eingesetzt ist, das
von dar Schleifschnecke 10 bearbeitet werden soll. Die Spitze 27 sitzt an einer
Welle 30; und es sind geeignete, nicht gezeigte Mittel vorgesehen, welche die Welle
28 mit der Welle 30 kuppeln. Die Wellen 23 und 30 sind durch die Zahnräder 31 und
-32 sowie durch den Zwischentrieb 33 gekuppelt.
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Die Winkelverstellung des Rahmens 25 für die Bewegung des Werkstücks
29, um es mit der Schleifschnecke 10 in und außer Eingriff zu bringen, wird durch
die hydraulisch betriebene Kolbenstange 34 bewirkt, deren Kolben 35 in einem Zylinder
36 des oberen Schlittens 20 geführt ist. Die Kolbenstange 34 ist mit dem
Rahmen 25 durch ein Gelenk 37 verbunden. Der Bereich, innerhalb dessen das Werkstück
in Eingriff mit dem Schleifrad gebracht werden kann, ist bestimmt durch einen einstellbaren
Anschlag 38 am oberen Ende eines in den oberen Schlitten 20 geschraubten Bolzens
39. Sein unteres Ende trägt eine Skala 40 zur Einstellung.
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Die beiden Wellen 28 und 23 des Werkstückmodells 24 und des Werkstücks
29 liegen parallel zueinander und sind so geneigt zur Bewegungsrichtung des oberen
Schlittens 20, daß die Zähne des Werkstückmodells 24 und des Werkstücks 29 parallel
zu den Gewinden der Schnecke 9 und der Schleifschnecke 10 liegen. Die Anordnung
ist derart, daß, wenn die Maschine arbeitet, das Werkstückmodell 24 durch die Schnecke
9 in Drehung versetzt wird und eine entsprechende Drehung als Teilungsantrieb dem
Werkstück 29 durch die Zahnräder 31, 32 und 33 vermittelt wird.
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Die Achse der Welle. 8 und die Bewegungsrichtung des oberen Schlittens
20 entsprechen zwei Katheten eines rechtwinkligen Dreiecks, bei dem eine der ; Wellen
23 oder 30 die Hypothenuse bildet. Während der Bewegungen des oberen Schlittens
20 führen sowohl das Werkstückmodel124 als auch das. Werkstück 29 eine Komponentbewegung
parallel mit der Achse der Welle 8 und proportional der Tangente des Winkels zwischen
der Bewegungsrichtung des oberen Schlittens 20 und der Achse der Welle 23 oder 30
aus. Diese Bewegung des oberen Schlittens 20 bewirkt, daß die ganze axiale Länge
des Werkstücks 29 von der Schleifschnecke 10 bearbeitet wird. Die gleichartige Bewegung
des unteren Schlittens 15 veranlaßt das Werkstück 29, die ganze axiale Länge der
Schleifschnecke 10 zu passieren, wodurch die Abnutzung über seine ganze Breite verteilt
wird.
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Die Schleifschnecke 10 kann im ganzen als ein einziges Stück aus dem
gewünschten Schleifmaterial bestehen. Jedoch könnte sie auch aus Scheiben von zwei
oder mehr Schichten von verschiedenem Schleifmaterial zusammengesetzt sein. Die
erste dieses Scheiben, die den Schleifvorgang am Werkstück beginnt, könnte aus einem
Schleifmaterial solcher Art bestehen, das aus einem Werkstück von ebener zylindrischer
Form Metall ausschleift, so daß darauf Getriebezähne in roher Form entstehen. Die
folgende oder folgenden Scheiben der Schleifschnecke sind von solcher Qualität,
daß sie die gewünschte Genauigkeit und Oberflächenfeinheit der Zähne des Werkstücks
ergeben. Durch die Steuerung des unteren und des oberen Schlittens 15 und 20 wird
das Werkstück nacheinander durch Schleifenscheiben unterschiedlicher Art bearbeitet.
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Um die Schleifschnecke 10 von Zeit zu Zeit nach erfolgter Abnutzung
wieder nachzuarbeiten, kann auf die Welle 28 ein Werkzeug gespannt werden, dessen
wirksame Schneiden dieselbe Form aufweisen, wie die des Werkstücks. Durch Hin- und
Herbewegen des unteren Schlittens 15 während der Bewegung des oberen Schlittens
20 gegen die Schleifschnecke und Drehung derselben und des Werkzeugs wird der Schleifschneckenumfang
wieder auf sein gewünschtes Profil gebracht.
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Die Schnecke 9 und die Schleifschnecke 10 können denselben
Durchmesser haben, jedoch auch von verschiedenem Durchmesser sein. Im gezeigten
Beispiel hat die Schleifschnecke 10 etwas größeren Durchmesser ab die Schnecke 9,
jedoch dieselbe Gewinde-Steigung: Das in die Schnecke 9 greifende Werkstückmodell
24 kann denselben Durchmesser und dieselbe Zähnezahl haben wie das Werkstück 29.
Auch die Zahnräder 31 und 32 haben gleichen Durchmesser. Andererseits könnte das
Werkstückmode1124 einen Durchmesser und eine Zähnezahl haben; die von denen des
Werkstücks verschieden sind, wenn das Verhältnis der Zahnräder 31 und 32 zueinander
geändert wird, um die richtige Drehzahl des Werkstücks im Verhältnis zur Schleifschnecke
zu erhalten. Hat das Werkstückmodell 24 den dreifachen Durchmesser und die dreifache
Zähnezahl wie das Werkstück, dann hat auch das Zahnrad 31 den dreifachen Durchmesser
und die dreifache Zähnezahl des Zahnrades 32.
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Wie bereits erwähnt, ist die Maschine zum Gebrauch der Gestaltung
der Zähne eines Werkstücks gegebener Form bestimmt, insoweit es sich um Form und
Anordnung der Zähne mit Bezug auf die Achse der Schleifschnecke handelt. Soll ein
Werkstück anderer Art bearbeitet werden, dann werden der obere Schlitten und Rahmen
durch einen ähnlichen Schlitten und Rahmen ersetzt, bei denen die Wellen 23 und
30 in einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Schlittens entsprechend der Art und
Gestalt der Zähne des Werkstücks angeordnet sind.
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Wenn ein Werkstück durch einen Schneidvorgang zu bearbeiten ist, wird
das Schleifrad durch ein entsprechendes Werkzeug ersetzt. Die Erfindung ist auch
anwendbar in wesentlich derselben Weise wie oben beschrieben zum Ausfräsen von genuteten
Wellen oder ähnlichen Werkstücken, die eine Zahn oder dergleichen Form haben.