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Zahnradschabmaschine für große Zahnräder mit über der Zahnlänge beidseitig
abnehmender Zahndicke Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradschabeschine zum
Bearbeiten von großen Zahnrädern mit über der Zahnlänge nach beiden Seiten hin abnehmender
Zahndicke mit waagerechter Werkstückspindel und mit in einer senkrechten Ebene auf
einem Werkzeug-Spindelstock mittels Schwenken einstellbaren Werkzeugachse, vorzugsweise
mit vom Werkstück angetriebenem und entlang den Werkstückzahnflanken zusammen mit
seinem Spindelstock auf einem Schlitten verschiebbarem Schabrad, wobei die Schlittenführungen
um eine senkrechte Achse schwenkbar sind.
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Es ist bekannt, Zahnräder zur Vermeidung des sogenannten Kantentragens
und zur Förderung eines stoßfreien und geräuscharmen Laufes mit ballig geformten
Zähnen zu versehen. Zur Erzeugung dieser Balligkeit gibt es Vorrichtungen verschiedener
Art für Maschinen kleiner und mittlerer Größe. So ist beispielsweise eine Zahnradschabmaschine
bekanntgeworden, bei der das Werkstück auf einem Schwenktisch gelagert ist, der
auf einem Bett um einen senkrechten Zapfen zum Zwecke des Balligschabens kontinuierlich
hin- und hergekippt wird, während das Werkzeug zum Zwecke des Längsvorschubs auf
einem Schlitten gelagert ist, der in einer vertikalen Ebene geführt ist. Der Antrieb
erfolgt vom Werkzeug aus. Die Prinzipien dieser für kleine, allenfalls für mittelgroße
Zahnräder gedachten Maschinen sind auf Großmaschinen aus konstruktiven und wirtschaftlichen
Gründen insbesondere wegen der großen Werkstückmassen nicht zu übertragen.
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Selbstverständlich hat die ballige Zahnform für das Großrad die gleichen
Vorzüge wie für das kleine und mittlere Rad, so daß das Fehlen entsprechender Einrichtungen
als Mangel empfunden wird. Es ist bekannt, für große Zahnräder eine Abhilfe zu schaffen,
indem die Schabmaschine mit einem Gerät ausgestattet wird, das auf verhältnismäßig
einfache Weise gestattet, ein Tragbild zu erzeugen, das dem Tragbild bei der Paarung
von balligen Zähnen etwa entspricht; aber dieses Verfahren hat den Nachteil, daß
das Werkzeug nur radial zum Werkstück zugestellt wird, so daß die Spanabnahme stufenweise
erfolgt, wenn diese Stufen auch sehr klein sind. Ein weiterer Nachteil ist, daß
das sogenannte selektive Schaben mit Hilfe einer gleichzeitigen Tragbildprüfung
länger dauert als das Bearbeiten mit festen Einstellwerten an der Maschine. Bei
der Tragbildprüfung läßt sich lediglich feststellen, ob sich die in Betracht zu
ziehenden Flankenteile berühren oder nicht. Man kann aber nicht ersehen, welche
Größe der frei gelassene Spalt hat, d. h., übertragen auf vorliegende Betrachtung,
wie groß die resultierende Neigung ist.
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Es ist auch eine Schabmaschine für große Zahnräder bekannt, bei der
auf einem Maschinengestell ein Schlitten verschiebbar und feststellbar angeordnet
ist, der auf einen bestimmten Arbeitsbereich der Maschine eingestellt und dort festgestellt
werden kann. Dieser Schlitten kann aber keine Vorschubbewegung ausführen. Auf dem
Schlitten ist ein Spindelkasten querverschiebbar angeordnet, der eine vertikale
Führung trägt für einen den relativen Längsvorschub ausführenden Werkzeugschlitten.
Diese Führung ist auf dem Spindelkasten mit einem senkrechten Zapfen schwenkbar
gelagert und kann zum Zwecke des Balligschabens bekannte Schwenkbewegungen ausführen,
die in üblicher Weise mittels einer schräg einzustellenden Kulisse über einen Kulissenstein
erreicht werden. Der Antrieb für den relativen Längsvorschub erfolgt vom Spindelkasten
aus auf den relativ zum Spindelkasten hin- und herschwenkenden Werkzeugträger über
eine Zahnkupplung mit balligen Zähnen. Dadurch daß sich die Führung für den relativen
Längsvorschub auf dem querverschieblichen Spindelkasten befindet, ist die Schablänge
im wesentlichen durch die Breite des Spindelkastens und durch die Länge seiner Führung
beschränkt.
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Zweck der Erfindung ist eine Schabmaschine insbesondere für große
Zahnräder, die unter Vermeidang
der bekannten Balligschabeinrichtungen
ein dem Balligschaben ähnliches Verfahren durchführen kann, wobei man auch auf eine
Tragbildprüfung während des Schabens nicht angewiesen ist, sondern mit vorwählbaren
Maschineneinstellungen arbeiten kann. Dabei ist der Tatsache gerecht zu werden,
daß beim Großradschaben einerseits Werkstücke mit sehr großer Masse und sehr hohem
Trägheitsmoment zu bearbeiten sind und andererseits eine sehr hohe Zahnqualität
erwartet wird. Das bedeutet, daß die Maschine trotz einer Balligschabeinrichtung
sehr starr sein muß.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schlittenführung
in einer waagerechten Ebene und feststellbar ist.
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Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, die Zähne großer Zahnräder
von beiden Enden aus konisch anzuschaben, wodurch ein dem Balligschaben ähnlicher
Vorgang durchgeführt wird (s. Fig. 1). Es ist auch möglich, nicht nur mit einem
einzigen Kegelwinkel je Zahnende zu bearbeiten, sondern mit zwei oder mehr, womit
die Zahnform der Balligkeit noch ähnlicher wird. Es können auch Zähne geschabt werden,
die teilweise oder über die ganze Länge einseitig konisch sind. Ferner erleichtert
es die Erfindung, die Schlittenführung parallel zum Werkstück auszurichten.
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Eine besonders starre Bauweise ergibt sich, wenn die Schlittenführung
auf einem schwenkbaren, vom Maschinengestell getragenen Bett angeordnet ist. Um
den Antrieb für den Schlitten zu vereinfachen und den ganzen Werkzeugträger als
Baueinheit verwenden zu können, wird als weitere Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
daß für den Schlittenantrieb ein Einzelantrieb vorgesehen ist, der zusammen mit
dem Bett geschwenkt wird.
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An einer Maschine einfacher Ausführung wird die Schwenkbewegung des
Bettes und die Klemmung durch Handkurbeln betätigt; es kann aber auch jeweils ein
Motor vorgesehen sein, der von einem Steuerpult aus steuerbar ist. Dabei kann der
Motor für den Schlittenantrieb abhängig vom Längsvorschub des Schlittens selbsttätig
von Hand steuerbar sein, wobei in den Bewegungsablauf vom Steuerpult aus eingegriffen
werden kann. Ebenso wie die Schwenkbewegung kann auch die Klemmung durch eine Fernbetätigung
vom Steuerpult aus erfolgen. Für beide Betätigungen können sowohl mechanische, elektrische
oder hydraulische Steuervorrichtungen vorgesehen sein. Im Hinblick auf die kinetischen
Verhältnisse beim Schaben mit einem nach der Erfindung schwenkbaren und feststellbaren
Bett ist es zweckmäßig, die Achse, um die das Bett geschwenkt wird, möglichst nahe
der durch die Werkzeugachse gehenden senkrechten Ebene anzuordnen.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß insbesondere zum Beobachten
der Schlittenschwenkung vom Steuerpult aus eine an sich für Großmaschinen bereits
bekannte Fernanzeige- oder Fernbetrachtungseinrichtung vorgesehen sein kann.
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Fig. 1 veranschaulicht einen Zahn eines Zahnrades, das mit der erfindungsgemäßen
Maschine beiderseits der Zahnlänge konisch ängeschabt ist; Fig. 2 bis 4 erläutern
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 2 die erfindufigsgemäße
Maschine in der Draufsicht, Fig. 3 die Maschine- der Fig. 2 in Seitenansicht, Fig.4
einen Schnitt durch die Betätigung der Schwenkeinrichtung und der Klemmung für das
Bett.
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Auf einem Maschinenuntersatz 6 ist ein Werkstückspindelstock 7 aufgestellt,
der ein stufenloses Getriebe oder ein Stufengetriebe oder eine Kombination aus beiden
enthält. Der Antrieb des Werkstücks erfolgt über den Spindelstock von einem Elektromotor
8 aus. Am freien Ende der Welle des Elektromotors 8 ist ein weiterer Motor über
ein Getriebe als Schleichgangantrieb 9 angeschlossen. Dem Werkstückspindelstock
gegenüber ist ein Reitstock 10 verschiebbar angeordnet, so daß ein Werkstück 11
- ein gerad- oder schrägverzahntes Zahnrad - in bekannter Weise zwischen Spitzen
aufgenommen werden kann. Neben dem Maschinenuntersatz 6 ist ein Maschinengestell
12 aufgestellt, beide sind verschraubt. Auf dem Maschinengestell ist ein Bett 13
um einen Zapfen 14 schwenkbar und feststellbar gelagert. Das Bett ist mit einer
Prismenführung 15 versehen zur Führung eines Längsschlittens 16. Auf einer Seite
des Bettes ist ein Getriebekasten 17 mit einem Stufengetriebe oder mit Wechselrädern
oder mit einer Kombination aus beiden angeordnet, an dem je ein Motor für Vorschub-
und Eilgang des Schlittens angeschlossen ist. Das eigentliche Vorschubglied - Spindel
und Spindelmutter od. dgl. oder auch ein hydraulisches Vorschubelement - ist, da
es nicht zur Erfindung gehört; nicht dargestellt.
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Auf dem Längsschlitten 16 ist ein: Querschlitten in Hauptrichtung
rechtwinklig zur Werkstückachse verschiebbar angeordnet, der den Werkzeugspindelkasten
18 trägt. Für die Querbewegung ist eine Grob-und eine Feinzustellung vorgesehen,
wobei für die Grobzustellung ein im Inneren des Werkzeugspindelkastens angeordneter
Elektromotor oder ein Handrad 19 dient. Die Feinzustellung, deren Antrieb nicht
zur Erfindung gehört und daher nicht gezeigt ist, erfolgt durch ein Handrad 20 oder
durch einen nicht dargestellten Motor. Der Kreuzungswinkel zwischen Werkstückzahnrad
11. und Schabrad 21 kann durch Verschwenken des Schabradkopfes 36 eingestellt werden.
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An dem Werkzeugspindelkasten 18 ist ein Steuerpult 22 vorgesehen,
so daß der Werkmann. mit dem Spindelkasten, d. h. mit dem Werkzeug, mitfahren und
vom Schaltpult 23 aus die Maschine steuern kann.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Betätigungseinrichtung für die
Bettschwenkung und -klemmung. Für das Schwenken des Bettes um den Zapfen 14 bzw.
die Schwenkachse 14a (in Fig. 4, jedoch nicht in deren Bildebene liegend) ist eine
Spindel 24 vorgesehen. Der Gewindeanteil der Spindel greift in eine Mutter 25 ein,
die um eine senkrecht auf der Schwenkebene des Bettes stehende Achse schwenkbar
im Maschinengestell gelagert ist. Die Verbindung zwischen Spindel und schwenkbarem
Bett stellt ein Lagerbock 26 her, der parallel zur Mutter 25 im Bett schwenkbar
gelagert ist. Durch Drehen der Spindel 24, z. B. mit Hilfe einer auf Vierkant 33
gesteckten Kurbel, werden Mutter 25 und Lager 26 genähert oder voneinander entfernt
und damit das Bett auf dem Maschinengestell auf einen Winkel 27 bzw. 28 eingestellt,
um somit die beispielhaft in Fig.1 dargestellten konischen Zahnenden schaben zu
können.
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Zur Klemmung des Bettes können mehrere nicht gezeigte, an sich bekannte
Klemmvorrichtungen vorgesehen sein, die Maschinengestell und Bett beispielsweise
mit einer nachgiebigen Kraft - durch Feder,
Hydraulikkolben od.
dgl. - zusammenspannen. Um die Klemmstellen von einer zentralen Stelle aus betätigen,
beispielsweise lösen, zu können, ist ein Kolben 29 vorgesehen, der in einem im Maschinengestell
12 untergebrachten Zylinder gleitet. Das von dem Kolben 29 verdrängte Druckmedium
wird durch Leitung 37 den Klemmstellen zugeführt, wobei es beispielsweise die Klemmung
aufhebt, um ein Schwenken des Bettes zu ermöglichen. Zur Betätigung des Kolbens
ist seine Kolbenstange mit einem Gewinde versehen, das in eine Mutternspindel 30
eingreift. Der Kolben bzw. die Kolbenstange ist durch einen Stift 31 gegen Drehen
gesichert. Die Mutternspindel 30 ist im Maschinengestell drehbar, aber nicht längsverschiebbar
gelagert, an ihrem freien Ende ist sie mit einem Vierkant 32 zum Aufstecken einer
Kurbel versehen. Längs des Bettes 13 ist eine Nockenleiste 34 mit mehreren versetzbaren
Steuernocken angebracht. Von einem oder mehreren Schaltern 35, die am Längsschlitten
befestigt sind, werden diese Nocken während des Längsvorschubs abgegriffen, wodurch
vom Längsvorschub abhängige Impulse zur Steuerung der Maschine gegeben werden können.
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Statt daß Spindel 24 und Muttemspindel30 von Hand betätigt werden,
können zu deren Antrieb auch elektrische oder auch hydraulische Motoren verwendet
werden. Diese Motoren können dann von der Nockenleiste 34 aus über die Schalter
35 gesteuert werden, wobei den diesbezüglichen Nocken oder Schaltern für Hin- und
Herlauf Doppelfunktionen zum Vor- und Rücklauf der Motoren zugeordnet werden können.
Darüber hinaus ist es zweckmäßig, Steuermittel - also Schalter - an dem Schaltpult
23 vorzusehen, die es gestatten, jederzeit vom Steuerpult aus in den automatischen
Arbeitsablauf einzugreifen.