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Zahnradfertigbearbeitungsmaschine, insbesondere Zahnradschabemaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradfertigbearbeitungsmaschine mit einem
waagerecht antreibbaren Werkstückschlitten mit Lagerungen für das zu bearbeitende
Zahnrad, dessen Achse etwa parallel zur Bewegungsrichtung des Werkstückschlittens
angeordnet ist, und einem an einem Ende der Führungen für den Werkstückschlitten
angeordneten senkrechten Ständer mit Führungen für einen senkrecht bewegbaren Werkzugschlitten.
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Es ist bekannt, die Weite der Hin- und Herbewegung des Werkzeugschlittens
verstellbar zu machen, um die Maschine an verschiedene Zahnradabmessungen anzupassen.
Wenn man auch zum Montieren eines Zahnrades den Werkstückschlitten bis an das Ende
des Bereiches seiner Hin- und Herbewegung fahren kann, so besteht doch insbesondere
bei großen oder langen Werkstücken eine Behinderung der Montage dieser Werkstücke
auf dem Werkstückschlitten infolge der in den Montierungsbereich noch hineinragenden
Maschinenteile. Es ist bekannt, zur Montierungserleichterung den einen Lagerzapfen
für das Werkstück verschiebbar zu machen. Aber auch dann muß das Werkstück bei der
Montage noch seitlich in den schlecht zugänglichen Bereich eingeführt werden, und
eine Montage von oben aus ist an der Lagerstelle nicht möglich. Beispielsweise ist
es deshalb auch nicht möglich, große und schwere Zahnräder von oben aus mittels
eines Hebekrans einzusetzen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden sind
und insbesondere eine Montage von oben her möglich ist. Im einzelnen liegt der Erfindung
dabei die Aufgabe zugrunde, ein weitgehendes Ausrücken des Werkstückschlittens aus
dem Bearbeitungsbereich zu ermöglichen, ohne durch diesen Arbeitsgang des weiten
Ausrückens kostbare Arbeitszeit zu verlieren.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein gesonderter,
auf dem Unterbau etwa parallel zum Werkstückschlitten verschiebbarer Vorschubschlitten
vorgesehen ist, der mit dem Werkstückschlitten über den Antrieb für die Hin- und
Herbewegung während des Bearbeitungsganges in Gestalt einer gegenüber dem einen
Schlitten ortsfesten Gewindespindel und gegenüber dem anderen Schlitten ortsfesten,
mit der Gewindespindel zusammenarbeitenden Mutter verbunden und durch eine Verriegelung
auf dem Unterbau feststellbar ist, und daß der Vorschubschlitten gegenüber dem Unterbau
zusammen mit dem Werkstückschlitten und dem Schraubspindelantrieb als Einheit verschiebbar
ist. Nach der Erfindung ist also eine Trennung des Antriebs des Werkstückschlittens
während der Hin-und Herbewegung beim Bearbeitungsgang und des Antriebs desselben
Schlittens für dessen Ausrücken aus dem Bearbeitungsbereich in die Montagestellung
vorgesehen. Die Bearbeitungsbewegung erfolgt über den feinfühligen und präzisen
Spindelantrieb, wobei der während des Bearbeitungsganges in seiner Verriegelungsstellung
festgelegte Vorschubschlitten als Bezugspunkt des Bearbeitungsausschlages des Werkstückschlittens
dient. Zum Fahren in die Montagestellung wäre der Spindelantrieb hingegen nicht
geeignet, da er nur eine langsame Bewegung ermöglichen würde, was aus Arbeitszeitgründen
nicht vertretbar wäre. Bei der Anordnung der Erfindung wird daher zum Bewegen des
Werkstückschlittens in die Montagestellung die Verriegelung des Vorschubschlittens
aufgehoben und die gesamte Einheit aus Vorschubschlitten, Werkstückschlitten und
Spindelantrieb in die Montagestellung gefahren. Hierzu kann jeder geeignete Schnellantrieb
verwendet werden,
wobei ein druckmittelbetätigter Kolben- und Zylinderantrieb
bevorzugt verwendet wird. Wenn man den letztgenannten Schnellantrieb wählt, kann
eine Vereinfachung des Antriebsaufbaues gemäß der Erfindung dadurch vorgenommen
werden, daß der drehbare Teil des Schraubspindelantriebs für den Werkstückschlitten
an dem gegenüber dem Unterbau verschiebbaren Teil der Kolben- und Zylindereinrichtung
befestigt ist.
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Es ist bekannt, auf einem Werkstückschlitten einen schwenkbaren Werkstücktisch
anzuordnen, welcher die Werkstücklagerung trägt und während der Hin-und Herbewegung
des Werkstückschlittens beim Bearbeitungsgang mittels - eines Nockenmechanismus
verschwenkt wird, um eine ballige Zahnradform zu erzeugen. Bei den bekannten Maschinen
ist die Nockenfläche, die mit der mit dem Werkstücktisch verbundenen Nockenfläche
zusammenwirkt, am Unterbau der Maschine angeordnet. Diese Anordnung ist jedoch bei
einer Maschine gemäß der Erfindung nicht günstig, da der Werkstückschlitten aus
dem Bearbeitungsbereich herausbewegt wird und der Nockenmechanismus daher unnötig
langgestreckt ausgebildet oder bei jeder Montage ein Abheben und Wiederaufsetzen
der Nockenflächen in Kauf genommen werden muß.
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Nach der Erfindung ist daher zum Lösen dieser Schwierigkeiten vorgesehen,
daß die eine Nockenfläche starr am Unterbau auf dem Vorschubschlitten angeordnet
ist, so daß bei der Montage der gesamte zwischen Vorschubschlitten und auf dem Werkstückschlitten
angeordneten Werkstücktisch wirkende Nokkenmechanisrnus mit in die Montagestellung
ausgefahren wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, an dem weitere, in den Unteransprüchen
beschriebene Weiterbildungen der Erfindung deutlich werden.
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F i g.1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zahnradfertigbearbeitungsmaschine;
F i g. 2 zeigt die Vorderansicht der Maschine nach Fig.1; F i g. 3 ist eine teilweise
als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht des Werkstückschlittens und des Werkstücktisches;
F i g. 4 zeigt in einem teilweise als Schnitt gezeichneten Grundriß den Werkstückschlitten
und den Werkstücktisch; F i g. 5 ist eine Stirnansicht des Werkstückschlittens und
des Werkstücktisches einschließlich des zur Verriegelung des Vorschubschlittens
dienenden Hakenmechanismus; F i g. 6 ist eine Teilansicht längs der Linie 6-6 in
Fig.8; , F i g. 7 ist eine Stirnansicht des Bettes und zeigt den Antrieb des Werkstückschlittens;
F i g. 8 ist eine Seitenansicht des Bettes, bei der einige Teile weggebrochen gezeichnet
sind.
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Gemäß F i g.1 umfaßt die Zahnradfertigbearbei- i tungsmaschine einen
Hauptunterbau oder ein Bett 10 mit waagerechten, in der Längsrichtung verlaufenden
Führungen 12 (F i g. 2) sowie mit an einem Ende vorgesehenen, sich seitwärts erstreckenden
Ständertragabschnitten 14.
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An einem Ende umfaßt das Gestell gemäß F i g. 2 zwei in einem seitlichen
Abstand voneinander angeordnete Fußteile 18, die einen relativ großen offenen Raum
oder Tunnel 20 abgrenzen und einen aufrecht stehenden Ständer 16 tragen. Die Fußabschnitte
18 greifen über die Führungen 12 hinweg, auf denen der Werkzeugträger bewegbar ist.
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Auf den Führungen 12 (F i g. 3) ist ein Werkstückschlitten 20 waagerecht
verschiebbar, der einen schwenkbaren Werkstücktisch 22 trägt, mittels dessen eine
ballige Form der zu bearbeitenden Zähne eines Zahnrades erzeugt werden kann; der
Tisch 22 ist um eine waagerechte Achse 24 schwenkbar. Gegebenenfalls kann man den
Tisch gegen Schwenkbewegungen verriegeln, so daß Zahnradsätze mit gleichmäßiger
Querschnittsform von einem Ende zum anderen erzeugt werden.
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Auf dem Tisch 22 befinden sich ein hinterer Lagerbock 26 und ein kraftbetätigter
vorderer Lagerbock 28 zum Aufnehmen und Antreiben eines zu bearbeitenden Zahnrades.
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Auf Führungen, an der Vorderseite des Ständers 16 ist ein Werkzeugschlitten
30 senkrecht bewegbar; die Unterseite des Werkzeugschlittens trägt einen um eine
senkrechte Achse winkelverstellbaren Werkzeugkopf 32. Der Werkzeugschlitten kann
mit Hilfe eines Handrades 34 oder mechanisch senkrecht bewegt werden; der mechanische
Antrieb 36 ermöglicht es, den Schlitten entsprechend den Erfordernissen eines vollständigen
Arbeitsgangs zum Fertigbearbeiten eines Zahnrades langsam oder schnell zu bewegen.
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Während eines Arbeitsspiels ist es erforderlich, den Werkstückschlitten
20 gemäß F i g.1 nach links in eine Stellung zu schieben, bei der man ein zu bearbeitendes
Zahnrad ohne Störung durch den Werkzeugträger zwischen dem vorderen und dem hinteren
Lagerbock einspannen kann. Man kann schwere Werkstücke mit Hilfe eines Krans oder
einer anderen Fördereinrichtung in die Einspannlage bringen.
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Nach dem Einspannen eines Werkstücks zwischen den Aufnahmespitzen
wird der Werkstückschlitten mit dem Werkstücktisch schnell nach rechts bewegt, um
das Werkstück in die Bearbeitungszone zu bringen. Danach wird der Werkzeugträger,
der natürlich vorher auf den richtigen Achsenkreuzungswinkel eingestellt worden
ist, nach unten bewegt, um die Zähne des Werkzeugs in richtigen Eingriff mit den
Zähnen des Werkstücks zu bringen.
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Für die Bearbeitung des Zahnrades muß man eine Drehbewegung, eine
Längsbewegung und eine Vorschubbewegung erzeugen. Im vorliegenden Fall wird das
Zahnrad direkt angetrieben, und das zahnradähnliche Werkzeug T wird nur infolge
seines Eingreifens in das Werkstück gedreht. Die relative Längsbewegung zum Verteilen
der Bearbeitungswirkung des Werkzeugs über die ganze Länge der Zahnradzähne erfolgt
als relativ langsame Längsbewegung des Werkstückschlittens mit dem Werkstücktisch
entlang den Führungen 12, und diese Längsbewegung ist von einer geeigneten kontinuierlichen
oder zeitabhängig gesteuerten intermittierenden senkrechten Bewegung des Werkzeugschlittens
begleitet. Bei der Beendigung des Bearbeitungsvorgangs wird der Werkzeugschlitten
schnell nach oben bewegt, um ihn vom Werkstück abzuheben, und der Werkstückschlitten
mit dem Werkstücktisch wird schnell nach links in die aus F i g.1 ersichtliche Beschickungs-bzw.
Montagestellung bewegt, in der man das bearbeitete Zahnrad entfernen und durch ein
neues Werkstück ersetzen kann.
Um die erforderlichen Bewegungen
des Werkstückschlittens 20 mit dem Werkstücktisch 22 zu erzeugen,
ist ein Antrieb vorgesehen für eine schnelle Längsbewegung des Werkstückschlittens
über eine erhebliche Strecke, um den Werkstückträger von der Beschickungsstellung
zu der Bearbeitungsstellung und zurück zu bringen. Ein davon unabhängiger Antrieb
dient dazu, eine langsame gesteuerte Längsbewegung des Werkstückschlittens und des
Werkstücktisches während des Arbeitsvorgangs zu erzeugen. Der Antrieb für die relativ
schnelle Bewegung zwischen der Beschickungsstellung und der Bearbeitungsstellung
umfaßt gemäß F i g. 4 einen mit Hilfe eines Druckmittels zu betätigenden Zylinder
40, der durch Winkelstücke 42 mit dem Bett 10 verbunden ist.
In dem Zylinder 40 arbeitet ein nicht gezeigter Kolben, der mit einer Kolbenstange
44 verbunden ist. Das äußere Ende der Kolbenstange ist durch einen Bolzen
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mit einer Gewindespindel 48 verbunden, die mit einer am Werkstückschlitten
20 angebrachten Mutter 50
zusammenarbeitet. Das andere Ende der Gewindespindel
ist drehbar mit einem Vorschubschlitten 52
verbunden, der auf den waagerechten
Führungen 12
des Bettes 10 hin- und tierbewegbar ist.
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Eine Verriegelungseinrichtung soll den VorschubsGhlitten
52 festlegen, wenn der Werkstückschlitten mit dem Werkstückträger in die
Bearbeitungsstellung gebracht worden ist. Diese Verriegelungseinrichtung umfaßt
einen insgesamt mit 54 bezeichneten, in F i g. 6 mit weiteren Einzelheiten dargestellten
Hakenmechanismus. Ein Haken 56 ist auf einem Bolzen 58
drehbar gelagert und
mit einem Stift 60 versehen, der sich in einem Schlitz 62 eines unter Federspannung
stehenden Bauteils 64 bewegen kann, mittels dessen der Haken in Richtung auf die
in F i g. 6 gezeigte Verriegelungsstellung vorgespannt wird. Der Hakenmechanismus
ist mit dem Unterbau durch ein Befestigungsstück 66 fest verbunden; das Befestigungsstück
trägt außerdem einen Begrenzungsschalter 68 mit einer Betätigungsstange
70, an der ein verstellbarer Anschlag 72 angreifen kann, der an einem Ende
des Bauteils 64 angebracht ist.
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An dem Vorschubschlitten 52 ist mit Hilfe eines Haltestücks 73 ein
nach unten ragender Verriegelungsanschlag 74 angebracht, der eine Nockenfläche
76 besitzt, mittels deren der Haken 56 bei der Annäherung des Werkstückschlittens
20 an die Bearbeitungsstellung in seine gelöste Stellung gebracht werden.
kann. Danach greift der Haken mit einer schnappenden Bewegung über den Verriegelungsanschlag
74 und legt den Vorschubschlitten 52 während eines Bearbeitungsgangs
unverrückbar fest.
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Während eines Bearbeitungsgangs wird die Gewindespindel 48 gedreht,
und da der Vorschubschlitten 52 in diesem Zeitpunkt durch den Hakenmechanismus festgelegt
ist, bewirkt die Drehung der Gewindespindel, daß die Mutter 50 und zusammen mit
ihr der Werkstückschlitten 20 mit dem Werkstücktisch 22 eine waagerechte
Bewegung ausführt.
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Die Drehung der Gewindespindel 48 während des Arbeitsgangs wird durch
geeignete Schalter und Schaltnocken von bekannter Konstruktion gesteuert, und normalerweise
werden mehrere Vorwärts- und Rückwärtshübe im Verlauf jedes Arbeitsgangs durchgeführt.
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Der Mechanismus zum Drehen der Gewindespindel 48 umfaßt einen Motor,
dessen Riemenscheibe durch Riemen mit einer in F i g. 7 gezeigten Riemenscheibe
86 verbunden ist, welche ihrerseits durch eine Welle 88 (F i g. 8) mit einem
Ritzel 90
verbunden ist, das mit einem großen Zahnrad 92
auf einer eine
Schnecke 96 tragenden Welle 94
kämmt. Die Schnecke 96 greift in ein
Schneckenrad 98 auf einer ein Zahnrad 102 tragenden Welle 100
ein.
Das Zahnrad 102 kämmt mit einem weiteren Zahnrad 104, um ein Zahnrad
106 anzutreiben, das gemäß F i g. 3 mit der Gewindespindel 48 verbunden
ist. Wenn der Motor in der einen oder anderen Drehrichtung läuft, während der Vorschubschlitten
52 mit dem Unterbau verriegelt ist, wird somit eine entsprechende Bewegung
des Werkstückschlittens 20
längs des Unterbaues erzeugt.
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Da sich das Zahnrad 106 zusammen mit dem Werkstückschlitten
20 und dem Vorschubschlitten 52
bewegt, muß das Zahnrad 106
im Eingriff mit dem Zahnrad 104 gehalten werden, das auf dem Unterbau
10 ortsfest gelagert ist. Zu diesem Zweck besitzt das Zahnrad 104
eine Breite, die annähernd der maximalen Bewegungsstrecke des Werkstückschlittens
zwischen der Beschickungsstellung und der Bearbeitungsstellung entspricht. Gemäß
F i g. 8 wird das äußere Ende des breiten Zahnrades 104 durch einen Lagerbock
108 unterstützt.
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Es wurde bereits erwähnt, daß es gegebenenfalls erforderlich ist,
eine Schwenkbewegung des Werkstücktisches 22 auf dem Werkstückschlitten 20 hervorzurufen,
um die Zähne des Zahnrades ballig auszubilden. Bei der erfindungsgemäßen Maschine
wird diese Schwenkbewegung mit Hilfe eines Bocks 110
erzeugt, der nahe einem
Ende des schwenkbaren Tisches 22 angeordnet und mit einem Bewegungsabnahmebolzen
112 versehen ist, der in einem Schlitz 114 eines verstellbaren Nockens 116
gleitet, welch letzterer durch ein Haltestück 118 fest mit dem Vorschubschlitten
52 verbunden ist.
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Wenn der Vorschubschlitten 52 durch das Einrasten des Hakens 56 auf
dem Unterbau festgelegt worden ist, nimmt der Nocken 116 daher auch eine
unveränderliche Stellung auf dem Unterbau ein, und die Längsbewegung des Werkstückschlittens
20 mit dem Werkstücktisch 22 ruft eine Bewegung des Bewegungsabnahmebolzens
112 längs des Schlitzes 114
hervor. Wenn der Schlitz schräggestellt
ist, erfolgt eine Schwenkbewegung des Werkstücktisches in zeitlicher Abstimmung
auf die Längsbewegung.
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Wenn die Zähne des Zahnrades keine ballige Form erhalten sollen, kann
man den Schlitz 114 waagerecht einstellen, oder man kann die Verbindung zwischen
dem Nockenmechanismus und dem Tisch 22
lösen, wobei der Tisch 22 in
seiner waagerechten Stellung festgelegt wird. Normalerweise wird der Tisch in einer
solchen Stellung festgelegt, daß die Achse des Werkstücks waagerecht verläuft. Diese
Stellung kann gemäß F i g. 4 dadurch bestimmt werden, daß man Verriegelungsbolzen
120 einrastet, die durch in den schwenkbaren Tisch 22 eingebaute Buchsen
122 und in den Werkstückschlitten 20 eingebaute Buchsen
124 ragen.