-
Einrichtung zur Erzeugung von Radverzahnungen mit nicht parallelen
Zahnflanken auf einer Wälzfräsmaschine Die Erzeugung von sogenannten längsballigen
Zähnen, d. h. in der Zahnlängsrichtung (Radbreite) gegenüber ihrem Grundprofil um
einige hundertstel Millimeter stärker werdenden Zähnen, bei denen die Zahnflanken
somit nicht parallel verlaufen, ist bei fehlerfrei wiederholbarer Fertigung schwierig.
Es ist bekannt, solche längsballigen Verzahnungen mittels Wälzfräsern mit nach der
Fräsermitte dünner werdenden Zähnen unter axialer Verschiebung :des Werkzeuges herzustellen.
-
Es ist sodann bekannt, der Teilschnecke einer Zahnradwälzfräsmaschine
mittels eines am Frässchlitten unter einem Winkel zu seiner Bewegung eingestellten
Lineals über ein Differentialgetriebe eine Zusatzdrehung zu verleihen, doch dient
dieser Zusatzantrieb der Ergänzung von unter einem Winkel zur Zahnradachse verlaufenden
Zähnen, d. h. zum Fräsen eines Schraubenzahnrades; ferner ist es bei Zahnradwälzfräsmaschinen
bekannt, zum Zwecke der Genauigkeitskorrektur des Teilantriebes :der Teilschnecke
über ein Differentialgetriebe von einer bewegten Schablone abgeleitete Zusatzdrehungen
zu vermitteln. Es ist auch bekannt, zwecks Herstellung einer Schrägverzahnung an
Zahnrädern dem Rundtisch einer Zahnradwälzfräsmaschine mittels eines am Frässchlitten
angebrachten Lineals, das die Teilschnecke axial verschiebt, einen Zusatzantrieb
zu erteilen.
-
Beim Wälzschleifen von Zahnrädern ist es endlich bekannt, zur Herstellung
von nicht parallelen längsballigen Zahnflanken dem Werkstückantrieb mittels einer
Schablone zusätzliche Drehwege zu überlagern.
-
Weiter ist bekannt, die Balligkeit in der Weise zu erzielen, :daß
Werkstück und Werkzeug zu- bzw. voneinander mit Hilfe elektrischer, hydraulischer
oder mechanischer Steuerorgane, die von einer Schablone, die entweder vom Frässchlitten
oder vom Werkstücktisch getragen wird, betätigt werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung normaler
Zahnradwälzfräser unter einer mit einfachen mechanischen Mitteln erreichbaren Steuerung
des Werkstückantriebes die Herstellung von längsballige:n Zähnen zu ,ermöglichen.
Hierbei geht die Erfindung von dem Gedanken aus, eine an sich in einer Wälzfräsmaschine
vorhandene Antriebsbewegung, nämlich den Drehantrieb des das Werkstück tragenden
Rundtisches durch einen Zusatzdrehantrieb zu modulieren, so daß beim Gleich- oder
Gegenlauffräsen an nmit parallelen Zahnflanken vorgefrästen Werkstücken längsballige
oder ähnliche Zähne erzeugt werden.
-
Zu diesem Zweck ist, wie an sich bekannt, eine mit dem Frässchlitten
verbundene Steuerkurve vorgesehen, die jedoch erfindungsgemäß auf den Differentialantrieb
.des Rundtisches der Wälzmaschine mittels eines Getriebes beschleunigend oder verzögernd
einwirkt.
-
Diese Einrichtung ermöglicht es, in einem Fräserdurch.gang jeweils
eine Zahnflanke mit der gewünschten Längsballigkeit zu fräsen, wobei lediglich :der
Frässchlitten einen linearen Vorschub ausführt. Während dieser linearen Vorschubbewegung
des Frässchlittens wird durch die Übertragung der Steuerkurvenhubbewegung auf die
Antriebswelle des Rundtisches :die Winkelstellung des zu fräsenden Zahnes durch
eine zusätzliche Winkeldrehung des Rundtisches um :den erforderlichen Betrag des
Maßes der Balligkeit verändert. Diese :durch Drehung des Rundtisches bewirkte Veränderung
erfolgt beiderseits :des Balligkeitsscheitels kontinuierlich, .da sie durch :die
gleichförmigem Vorschubbewegungen des Frässchlittens, :der :die Schablone trägt,
hervorgerufen wird.
-
Eine einfache Bauform :der die Steuerung bewirkenden Mittel wird dadurch
erreicht, daß erfindungsgemäß ein von der Kurve geführter Steuerhebel auf eine Schiebehülse
wirkt, die sich auf den Endender geteilten Differentialantriebswelle führt, wobei
:die Enden Führungsnuten unterschiedlicher Steigung für die Schiebehülse aufweisen.
-
Zufolge dieser Ausbildung wird in einfachster Weise die lineare Schwenkbewegung
:des Steuerhebels
in eine Drehbewegung einer der beiden Antriebswellen
des Differentialgetriebes für den Rundtischantrieb übergeführt.
-
Zum Zwecke des Fräsens geradverzahnter Stirnzahnräder mit Längsballigkeit
:ist gemäß der Erfindung das eine Wellenende der Differentialantriebswelle mit dem
Maschinengestell fest verbunden.
-
Zwecks Erzeugung schrägverzahnter Zahnräder im Wälzfräsverfahren,
wobei die gewünschte Balligkeit erreicht wird, ist erfindungsgemäß der Wellenstumpf
der erwähnten Antriebswelle des Differentialgetriebes über Differentialwechselräder
antreibbar ausgebildet.
-
Die von der Schiebehülse erzwungene Relativdrehung der beiden Wellenenden
gegeneinander wird nun der fortlaufenden Antriebsdrehung des Rundtischantriebes
beschleunig- end oder verzögernd überlagert.
-
Um für eine bestimmte Längsballigkeit der Zähne eine für beide Zahnflanken
benutzbare Steuerkurve zu erzielen, ist die Linienführung der Steuerkurve, wie bekannt,
.in geometrischem Sinne ähnlich der zu erzeugenden Zahnflankenform.
-
Damit die beiderseitige Benutzbarkeit der Steuerkurve in einfacher
Weise erreicht wird, ist die Steuerkurve in eine Platte eingearbeitet, die am Frässchlitten
auswechselbar oder: umsetzbar angeordnet ist.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb.1 eine Vorderansicht der Wälzfräsmaschine mit Rundtisch
und Frässchlitten, Abb.2 einen Querschnitt durch dieselbe nach Linie A-B der Abb.1.
Abb.3 eine Teilansicht des Antriebes in anderer Ausbildung und Abb.4 den schematischen
Getriebeplan der dargestellten Wälzfräsmaschine.
-
Das kastenförmige Bett 1, der Hauptständer 2 und der
mit letzterem durch die Traverse 3 verbundene Gegenständer 4 bilden-.,das Maschinengestell.
Auf dem Bett 1 ist in Richtung "gegen den Hauptständer 2 verschiebbar der
Tischschlitten 5 gelagert, welcher den drehbaren Rundtisch 6 zum Aufspannen des
Werkstückes 7 trägt. Ein Gegenhalter 8, der am Gegenständer 4 lotrecht auf und ab
verschiebbar ist, :dient zum zentrierenden Halten des Zahnradwerkstückes.
-
Im Hauptständer 2 ` ist der Frässchlitten 9 :sowohl lotrecht als auch
waagerecht verschiebbar angeordnet. Auf seiner Stirnfläche- sitzt der Fräskopf
10, der zur Lagerung des Wälzfräsers 11 dient.
-
Am Frässchlitten 9 ist eine Platte 12 befestigt, in die eine
Steuerkurve 13 als Nut eingearbeitet ist. Die Platte ist auswechselbar und auch
umwendbar ausgestaltet. Die Linienführung der Steuerkurve 13 ist in geometrischem
Sinne ähnlich der zu erzeugenden Zahnflankenform.
-
An einem am Maschinengestell fest angebrachten Drehzapfen 14 isst
ein doppelarmiger Hebel 15 gelagert, der mit einem an einen Hebelarm sitzenden Finger
16 in die Steuerkurvennut 13 eingreift. Der andere Hebelarm ist .gabelförmig ausgestaltet
und greift in die Ringnut 17 einer Schiebehülse 18 ein, die sich auf den Enden 19,
20 der geteilten Differentialantriebswelle 21 führt, welche im Bett
1 unverschieblich gelagert ist: Das eine Ende 19 weist achsparallele Führungsnuten
für die entsprechend ausgebildete Muffe der Schiebehülse 18 auf. Das andere Ende
20 der Welle 21 besitzt schraubenförmige Führungsnuten für die entsprechend
ausgebildete andere Muffe der Schiebehülse.
-
Die Differentialantriebswelle 21 besitzt über das Schraubenpaar
22 eine Drehverbindung mit dem Differentialkegelrad 23. Durch die
hohle Schaftwelle desselben ist eine Welle 25 drehbar hindurchgeführt, die an einem
Kreuzzapfen die Trabantenräder 26 trägt, welche sowohl in :dem Kegelrad 23 kämmen
als auch in ein Antriebskegelrad 27 eingreifen. Letzteres steht über ein Kegelradgetriebe
28 und ein Vorgelege 29 mit der Hauptantriebswelle 30 in Verbindung.
-
Ein Zweigantrieb für den Fräser 11 wird durch ein Kegelrad 31 gebildet.
-
Über :das Wechselgetriebe 32 steht :die Antriebswelle 33 des Rundtisches
6 mit dem Differentialgetriebe in Verbindung. Der Rundtisch wird von der Welle 33
mittels der Schnecke 34 und des Schneckenrades 35 beeinflußt.
-
Auf der Antriebswelle 33 ist eine Schnecke 34' vorgesehen, die in
ein Schneckenrad 35' eingreift, welches auf der Getriebewelle 36 sitzt. Die Getrieberäder
37 bewirken eine Drehverbindung mit dem
Welle 38, welche die Antriebsdrehung
einerseits über die Welle 39 der Zugspindel 40 des Drehtischsupportes übermittelt
und andererseits über die Triebwelle 41 die Vorschubspinde142 des Frästisches
betätigt.
-
Das Differentialwechselgetriebe, welches von der Antriebswelle 33
getrieben wird, kann wahlweise mittels auswechselbarer Räderpaare 43 mit der Differentialantriebswelle
21 bzw. dem Wellenende 19 derselben verbunden werden, wozu ein auswechselbares
Zwischenrad 45 dient.
-
Das Wellenende 19 kann aber auch (wie aus Abb. 2 ersichtlich), mittels
einer Haltemuffe 44 mit dem Maschinengestell fest verbunden sein.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung :ist folgende: Beispiel
1 Das Fräsen eines z. B. geradverzahnten Stirnrades unter Erzeugung nicht paralleler,
insbesondere längsballiger Zahnflanken erfolgt in nachstehender Weise: Die Wälzfräsmaschine
ist gemäß Abb. 2 mit einer Steuerkurve 13 besetzt, die in diesem Fall eine der gewünschten
Balligkeitsform entsprechend symmetrisch gebogene Führungsnut aufweist. Das Ende
19 .der Differentialantriebswelle 21 ist mittels der Haltemuffe 44 am Maschinengestell
undrehbar gehalten (s. Abb. 2). Durch die formschlüssige Verbindung über die Schiebehülse
18 sind die Welle 21 und das Kegelrad 23 festgehalten, so daß
bei Antriebsdrehung des Kegelrades 17 die Differentialausgleichsräder 26 auf dem
stillstehenden Kegelrad 23 sich abwälzen und ihre Welle 25 in Drehung versetzen.
Diese Antriebsdrehung wird über das Getriebe 32
auf die Welle 33 und
den Drehtischantrieb 34, 35
übertragen.
-
Auf dem Drehtisch 6 ist das vorgefräste Werkstück 7 aufgespannt, dessen
Zähne vorzugsweise mit Übermaß parallele Zahnflanken aufweisen:. Der Wälzfräser
11 üblicher Form ist auf einseitigen Schnitt eingestellt.
-
Wird die Fräsmaschine in Gang gesetzt, so tritt der sich drehende
Fräser 11, in üblicher Weise mittels des Frässchlittens 9 bewegt, an der oberen
Werkstückkante in :das sich :ebenfalls drehende Werkstück ein und durchläuft auf
seinem Fräsvorschub die volle Breite der Verzahnung. Hierbei wird mittels der
Steuerkurve
13 der Hebel 15 um den Zapfen 14 geschwenkt.
-
Demzufolge treibt der Gegenarm des Hebels 15 die Schiebehülse 18 entsprechend
der Steuerkurve 13 auf den unverschieblichen Wellenenden 19, 20 hin bzw.
her. Hierdurch bewirken die Schraubennuten der einerseits urdrehbar geführten Schiebehülse
18 eine Drehung der Welle 20, :die zu einer entsprechenden Winkeldrehung
des Differentialkegelrades 23 führt. Diese erzeugt eine Rück- bzw. Vordrehung, welche
der Antriebsdrehung der Welle 33 überlagert wird. Die überlagerten Drehungen wirken
sich in der Drehtischbewegung aus.
-
Es bleibt,die zu fräsende Zahnflanke in der Schneidebene des Fräserprofils
in der Drehung zurück, wodurch sich eine geringere Materialabnahme, also ein dicker
werdender Zahnquerschnitt ergibt. Da der Frässchlittenvorschub kontinuierlich erfolgt,
ist auch die abgeleitete Steuerbewegung kontinuierlich, sie wird lediglich im Maßstabe
der Antriebsübersetzungen übersetzt.
-
Nachdem der Fräshub vollbracht ist, geht wie üblich der Frässchlitten
9 wieder in seine Anfangsstellung zurück. Bei dieser rückläufigen Bewegung dreht
sich auch der Rundtisch 6 wieder in seine Anfangsstellcng. Das Werkstück sowie die
Steuerkurvenplatte werden versetzt, so -daß die anderen Zahnflanken in gleicher
Weise bearbeitet werden können.
-
Entsprechend der entgegengesetzt liegenden Flanke der Zähne wird die
Steuerkurve 13 spiegelbildlich aufgespannt.
-
Dadurch, daß jeder Zahnflanke eine separate Balligfräsoperation zugeordnet
ist, können beide Flanken mit voneinander abweichenden Balligkeiten hergestellt
werden. Beispiel 2 Das Fräsen eines schrägverzahntem Stirnrades im Wälzfräsverfahren
wird wie folgt durchgeführt: Das Differentialwechselgetriebe 43 wird gemäß Abb.
3 mittels des Wechselrades 45 an das Wellenende der Welle 21 angeschlossen. Bei
Inbetriebsetzung der Fräsmaschine erfolgt der Antrieb von Frässchlitten 9, des Drehtisches
6 sowie des Zahnradwälzfräsers 11 in üblicher Weise mittels des Maschinenhauptgetriebes
32, so daß zueinander zwangläufige Bewegungen des Fräsers gegenüber der Drehung
des werkstücktragenden Rundtisches 6 bewirkt werden.
-
Das treibende Kegelrad 27 des Differentialgetriebes setzt die
Trabantenräder 26 in Drehung, deren Eingriff in das Kegelrad 23 ein Abrollen der
Räder 26 und demzufolge eine Relativdrehung der sie tragenden Welle 25 bewirkt.
Durch die Getriebeübersetzung im Differentialgetriebe 43 ist eine gewisse
Proportionalität der Drehzahlen zwischen Kegelrad 23 und Welle 25 bzw. den
Trabantenrädern 26 herbeiführbar, so daß ein gleichbleibendes, zwangläufiges, relatives
Zurückbleiben der Drehtischdrehung einsetzt, welches dem Zahnwinkel einer Schrägverzahnung
entspricht und einstellbar ist.
-
Währenddes Arbeitsvorschubes bewegen sich der Frässchlitten 9 und
die Ste:.uerkurvenplatte 12 in vertikaler Richtung. Der Hebel 15 führt
hierbei die Schwenkung um seinen ortsfesten Lagerzapfen 14 aus und verschiebt die
Schiebehülse 18, die sich in diesem Falle mit dem Wellenstumpf 19 dreht. Infolge
der axialen Verschiebung der Hülse 18 wird zur Drehbewegung des Wellenstumpfes
19 zusätzlich die Differentialwelle 21 zunächst um denjenigen Betrag der Winkeldrehung,
den die Schiebehülse 18 infolge der schraubenförmigen Führungsnuten des Wellenendes
20 dem letzteren erteilt, rückwärts und später, d. h. nach Erreichen des
Balligkeitsscheitels, zusätzlich vorwärts gedreht.
-
Diese überlagerte Bewegung hat zur Folge, daß das Kegelrad 23 eine
zusätzliche Drehung ausführt, um deren Betrag die Ausgleichkegelräder 26 zurückbleiben,
wobei sie auf dem Treibkegelrad abrollen. Diese relativ rückläufige Drehung der
Welle 25 wird dem Drehtisch 6 übertragen. Ebenso wird die spätere Vorwärtsdrehung
übertragen, so @daß sich am Ende der Fräsoperation hieraus an jedem Zahn in der
Längsrichtung schwach gekrümmte Zahnflanken ergeben, von denen die eine konvex und
die andere konkav ist. Man fräst :daher die Zahnung unter Verwendung der umgesetzten
Steuerkurve nochmals nach, so daß auf der hohlen Rückflanke ebenfalls eine ballige
Zahnflanke erzeugt wird.
-
Die Form der Steuerkurve 13 kann leicht jeder gewünschten Balligkeit,
also gewölbt, gebogen oder auch geradlinig, angepaßt sein. Man kann demzufolge auch
zueinander konvergierende Zahnflanken erzielen.