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Maschine zum Breitenballigschaben von Zahnrädern Die Erfindung bezieht
sich auf eine Maschine zum Schaben von Zahnrädern mit einem zahnradförmigen Werkzeug,
dessen Achse sich mit der Werkstückachse kreuzt, und die zum Zweck des Ballig- oder
Kegeligschabens mit einem vom Maschinengestell getragenen Leitlineal und einem zugehörigen
Führungsglied versehen ist, das vom kippbaren Tisch getragen wird, der in einer
zur Werkstück- und Werkzeugachse parallelen Ebene- verschiebbar und antreibbar ist
und bei der das das Kippen des. Tisches bewirkende Leitlineal im Takt des Längsvorschubes
zusätzlich verstellbar oder schwenkbar ist.
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Die bekannten Maschinen zum Balligschaben erzeugen eine Tragbildzone,
die eine.- elliptische Idealgestalt hat. Für breite Zahnräder ist dieses elliptische
Tragbild häufig zu klein, d. h., das Verhältnis der tragenden zur nichttragenden
Zahnoberfläche ist ungenügend. Die bekannten Maschinen haben auch den Nachteil,
daß man nur schwer die Form der Balligkeit den besonderen Erfordernissen anpassen
kann. So ist es beispielsweise nur schwer durchführbar, einen größeren Bereich,
beispielsweise den Mittelbereich der Zähne, mit parallelen Zahnflanken zu versehen.
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Es ist bereits eine Schabmaschine bekannt, bei der die Einrichtung
zum Betätigen der Kippbewegung kontinuierlich bewegt werden kann. Beim Diagonalschaben,
insbesondere unter großem Diagonalwinkel, reicht die der Balligkippvorrichtung,
z. B. dem Kipplineal, zur Verfügung stehende Vorschubkomponente nicht aus, um eine
genügende Kippbewegung zu erzeugen. Mit dem bekannten Zusatzantrieb für die Kippeinrichtung
wird dieser Mangel behoben. Trotz dieses Zusatzantriebes wird mit der bekannten
Maschine aber ein elliptisches Tragbild erzeugt, das, insbesondere bei breiten Zahnrädern,
ungünstig sein kann (USA.-Patent 2 542 569).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tragbild zu erzeugen,
das besonderen Erfordernissen besser angepaßt ist, als es von den bekannten Maschinen
erzeugt wird. Insbesondere beim Schaben breiter Zahnräder soll es möglich sein,
beispielsweise den Mittelteil der Zähne über einen verhältnismäßig großen Bereich
mit parallelen Flanken zu versehen und nur die Enden ballig auszuführen.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch Anschläge od. dgl.
zur zusätzlichen Verstellung des Leitlineals, die versetzbar an dem Tisch befestigt
und so auf einem vorwählbaren Teil des Vorschubweges wirksam sind. Hierdurch wird
es möglich, entweder das Leitlineal erst dann in die der gewünschten Balligkeit
entsprechende winklige Lage zu schwenken, wenn diese Balligkeit tatsächlich beginnen
soll, oder durch das zusätzliche Verstellen in der zur Führungsebene senkrechten
Ebene eine Balligkippbewegung hervorzurufen oder durch dieses Verstellen eine Schrägstellung
des Leitlineals über einen vorbestimmten Teil des Vorschubweges aufzuheben. Wenn
vorher davon gesprochen wurde, daß die zusätzliche Verstellung abhängig vom Längsvorschub
erfolgen soll, so ist darunter zu verstehen, daß die der Balligsteuerung dienliche
Richtungskomponente ausreicht.
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Nach der Erfindung wird die zusätzliche Einstellung direkt abhängig
vom Längsvorschub gesteuert. Dabei ist es nicht notwendig, daß die impulsgebenden
Elemente, beispielsweise auf einen Steuerhebel einwirkende Anschläge, an dem Vorschubschlitten
selbst angeordnet sind; sie werden sehr günstig beispielsweise auch am Kipptisch
angebracht, der beim Diagonalschaben nur eine Komponente aus dem Längsvorschub ausführt,
der aber im wesentlichen in der Ebene der Balligkippeinrichtung liegt, so daß eine
einfache Konstruktion möglich ist.
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Es kann auch zweckdienlich sein, die zusätzliche Verstellung abhängig
vom Längsvorschub über einen mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Kraftverstärker
zu steuern. Dann können die impulsgebenden Glieder, beispielsweise die besagten
Anschläge direkt an dem Vorschubschlitten angebracht sein. Das die Verstellkraft
ausübende Element kann dann in jeder günstigen bzw. zweckentsprechenden Art angreifen.
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Bei einer Maschine, bei der das Leitlineal in einer zur Ebene der
Führung für den Längsvorschub rechtwinkligen Richtung mit einer Spindel und einer
Spindelmutter einstellbar ist, kann die Spindelmutter längsverschiebbar sein, wozu
mechanische, hydraulische oder elektrische Mittel vorgesehen sein können. Andererseits
kann aber das sich drehende Teil beispielsweise
die Spindelmutter
zusätzlich gedreht werden. Es kann auch das innerhalb der Spindel-Mutter-Paarung
stillstehende Teil, beispielsweise die Spindel, zusätzlich gedreht oder verschoben
werden.
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Bei einer Maschine, bei der das Leitlineal mit Hilfe eines Zahnrad-
oder Schneckengetriebes od. dgl. winklig eingestellt wird, kann das Zahnrad- oder
Schneckengetriebe zusätzlich angetrieben sein, wozu wieder mechanische, hydraulische
oder elektrische Mittel vorgesehen sein können. In der Leitlineallagerung kann auch
ein einfacher Hebel vorgesehen sein, der zweckmäßig durch den Kipptisch betätigt
wird.
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Schließlich sei noch auf eine Ausführungsform hingewiesen, die darin
besteht, daß außerhalb des Drehpunktes am winklig einstellbaren Leitlineal ein längenveränderliches
Glied, beispielsweise ein Schraubspindel-Muttern-Paar oder ein Zylinder-Kolbenpaar
angreift, das zusätzlich verstellt wird. Mit den F i g. 1 bis 8 ist die Erfindung
erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Zahnradschabmaschine
mit einem Schnitt durch den Antrieb für den Längsvorschub; F i g. 2 zeigt schematisch
einen Blick auf den Werkzeugtisch der Maschine nach F i g. 1, wobei die Führung
für den Längsvorschub, einen spitzen Winkel mit der Werkzeugachse bildend, geschwenkt
ist; F i g. 3 zeigt als Detail eine Steuereinrichtung nach der Erfindung; F i g.
4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 3; F i g. 5 zeigt eine Flanke
eines verhältnismäßig schmalen Zahnrads mit einer Tragbildzone, die ohne Anwendung
der Erfindung erzeugt wurde; F i g. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI
in F i g. 5; F i g. 7 zeigt eine Flanke eines verhältnismäßig breiten Zahnrads mit
je einer Tragbildzone mit und ohne Anwendung der Erfindung; F i g. 8 zeigt einen
Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in F i g. 7.
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Auf einem Maschinenständer 10 (F i g. 1) ist in einer Rundführung
ein Rundtisch 11 um eine lotrechte Achse drehbar und feststellbar angeordnet. An
der Oberseite ist der Rundtisch mit einer Längsführung versehen, auf der ein Vorschubschlitten
12 gleiten kann. Auf dem Vorschubschlitten ist eine Grundplatte 13 drehbar und feststellbar
vorgesehen, die einen oder mehrere Lagerböcke für einen waagerecht liegenden Drehzapfen
14 aufweist. Auf diesem Drehzapfen 14 ist ein Werkstücktisch 15 schwenkbar gelagert,
der zur Aufnahme des Werkstücks 16 dient. Das Werkstück wird beispielsweise zwischen
zwei Reitstöcken 17, 18 eingespannt. Oberhalb des Werkstücktisches ist am Maschinenständer
ein Werkzeughalter 19 drehbar und feststellbar so angeordnet, daß Werkzeug 20 und
Werkstück 16 mit gekreuzten Achsen in Eingriff gebracht werden können. Auf die Beschreibung
des Werkzeugantriebs soll, da er bekannt ist und nicht zur Erfindung gehört, verzichtet
werden. An einem Ende wird der Werkstücktisch durch eine nachgiebige Kraft, beispielsweise
durch eine Zugfeder 21 oder durch hydraulische Mittel, stets nach unten gezogen.
über einen Lagerbock 22 und eine Rolle 23 stützt sich der Werkstücktisch auf einem
Lineal 24 ab, das in einem Gestell 25 in einer weiter unten beschriebenen Weise
befestigt ist.
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Von einer beliebigen Kraftquelle aus erfolgt der Antrieb des Längsvorschubs
über eine zentral zum Rundtisch 11 gelagerte Welle 26, über ein Kegelradpaar 27,
28 und ein Stirnradpaar 29, 30 auf eine im Rundtisch waagerecht und parallel zur
Führung des Vorschubschlittens gelagerte Vorschubspindel 31, die in bekannter Weise
in eine am Vorschubschlitten befestigte Spindelmutter 32 eingreift, die mit irgendwelchen
Mitteln zum Herausstellen des Spiels versehen sein kann.
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Die bereits erwähnte Rolle 23 ist auf einem Bolzen 35 in dem Lagerbock
22 so gelagert, daß ein reichliches seitliches Spiel 36/1, 36/2 zwischen
Rolle und Lagerbock bleibt. Die Rolle 23 ist auf dem Bolzen 35 so gelagert, daß
sowohl die Drehung als auch die Schiebung auf Wälzlagern erfolgt. Das Wälzlager
kann in an sich bekannter Weise spielfrei eingestellt oder sogar mit einem geringen
übermaß versehen sein. Das Leitlineal 24 weist eine Laufbahn 37 mit zwei seitlichen
Führungsleisten 38 auf, so daß die Bewegungsrichtung der Rolle festgelegt ist. Mit
einem Zapfen 39 ist das Leitlineal in einem Kopf 40 so schwenkbar, aber nicht längsverschiebbar
gelagert, daß die Ebene der Laufbahn in einem wählbaren Winkel zur Führungsebene
des Vorschubschlittens eingestellt werden kann. (Unter Führungsebene soll die waagerechte
Ebene verstanden sein, auf der der Vorschubschlitten gleitet.) Zum Wählen des Winkels
ist der Zapfen 39 als Schneckenrad ausgebildet, in das eine Schnecke 41 eingreift,
die an einem Ende beispielsweise einen Vierkant zum Ansetzen eines Schlüssels besitzen
kann. An dieser Stelle kann auch ein Stellmotor angeschlossen sein. Zum Feststellen
des Zapfens sind beliebige bekannte Mittel 42 vorgesehen. Der Kopf 40 stellt das
Ende einer Spindel 43 mit einem Gewinde 44 dar. In das Gewinde greift eine Mutter
45 ein. Die Spindel 43 ist mit Hilfe einer am Gestell 25 befestigten Leiste 46 am
Drehen gehindert. Die Mutter 45 ist an ihrem Umfang mit Zahnradzähnen versehen,
in die ein im Gestell 25 gelagertes Ritzel47 eingreift, welches mit einem
Schneckenrad 47 a eine Einheit bildet. So kann von einer in Schneckenrad 47 a eingreifenden
Schnecke 48 aus über Ritzel 47 die Mutter 45 gedreht und damit die Spindel 43 bzw.
der Kopf 40 mit Leitlineal 37 gehoben oder gesenkt werden. Zweckmäßigerweise wird
die Antriebseinrichtung so gestaltet, daß bei waagerecht eingestelltem Leitlineal
die Achse des Bolzens 35 und die des Zapfens 39 in einer Höhe liegen, da, wenn beide
Achsen aufeinanderfallen, der Winkel des Leitlineals eingestellt werden kann, ohne
daß die Kraft der Zugfeder 21 hindert. Die Schnecke 48 kann von Hand oder mit einem
Stellmotor betätigt werden. Die verstellbare Spindel 43 kann auch ersetzt werden
durch eine Vorrichtung zum Verändern des Abstands zwischen der Achse, der Rolle
23 und der Unterseite 138 (F i g. 4) des Werkstücktisches 15.
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Die bisher beschriebene Maschine gehört nicht zur Erfindung. Mit ihr
lassen sich durch Balligschaben Tragbilder 101 (F i g. 5) erzielen, die in Ansicht
im Idealfall ungefähr elliptisch sind, d. h., es werden Zähne 102 (F i g. 6) erzeugt,
die in Längsrichtung über ihre ganze Länge etwa gleichmäßig konvex gekrümmt sind.
Für verhältnismäßig schmale Zahnräder reicht dieses Tragbild im allgemeinen aus.
Bei breiten Rädern hätte diese Type des Tragbilds ungefährt die Form 103, wie in
F i g. 7 kreuzschraffiert dargestellt ist. Wünschenswert ist aber häufig eine breitere
Tragbildzone 104, die einem Zahn 105 entspricht, der über einen verhältnismäßig
langen Bereich
parallele Flanken 106, 107 aufweist und der nur
an den Enden 108,109 ballig ist (F i g. 8).
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An sich wäre diese Art des Balligschabens mit einem Leitlineal zu
erreichen, das nach einer entsprechenden Kurve geformt ist. Derartige, von der Geraden
abweichende Leitlineale sind jedoch aus Gründen der Herstellung häufig unerwünscht.
Um auch gerade Leitlineale zu diesem Zweck verwenden zu können, wird nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung die Spindel 43 in einer Buchse 110 längsverschiebbar
gelagert und durch eine axiale Lagerung der Mutter 45 innerhalb dieser Buchse axial
gehalten. Die Buchse 110 wird von zwei vorgespannten Federn, von denen eine
gezeichnet und mit 111 bezeichnet ist, in Ruhelage gehalten. Die Federn wirken über
je einen Federteller 112 auf eine Nase 113, die fest mit der Buchse verbunden ist.
Die Buchse 110 ist mit einem Zapfen 114 versehen, der durch einen im Gestell 25
befindlichen Schlitz ragt und in einen Hebel 116 eingreift, der seinerseits mit
Hilfe eines Zapfens 117 am Gestell 25 schwenkbar gelagert ist. Der Hebel 116 ist
mit einer Schwalbenschwanzführung 118 od. dgl. versehen, in der ein zweiter Zapfen
119 (F i g. 3) verschiebbar und festklemmbar gelagert ist. Mit Hilfe eines Bolzens
120 ist ein Kniehebel 121 am Gestell 25 schwenkbar gelagert. Ein Schenkel
122 dieses Kniehebels erstreckt sich etwa senkrecht nach oben und trägt am Ende
einen Kipphebel 123, der mit einer Achse 124 schwenkbar auf dem Schenkel
122 gelagert ist. Mit zwei vorgespannten Federn 125, 126 wird er in einer Mittelstellung
gehalten. An der Vorderseite des Werkstücktisches 15 sind zwei Anschläge 127,128
in einer Nut 129 so versetzbar angeschraubt, daß sie sich beiderseits des Kipphebels
123 befinden. An der dem Kipphebel zugewendeten Seite tragen die Anschläge Rollen
130, 131. Die Anschläge sind so dick (in der Koordinate senkrecht zur Bildebene),
daß bei einem Diagonalvorschub 60 (F i g. 2) der Kipphebel 123 trotz einer Bewegungskomponente
63 stets zwischen den Rollen 130, 131 bleibt. Der andere Schenkel 132 des
Kniehebels liegt etwa waagerecht und ist mit einem Schlitz 133 versehen, in den
der Zapfen 119 hineinragt. Der Schenkel 132 läuft in eine Gabel aus, deren Zinken
134, 135 je eine Mikrometerschraube 136,137 tragen. Die Meßflächen der Mikrometerschrauben
sind dem Zapfen 117 zugekehrt und können gegen ihn anschlagen. Die Einstellung der
Mikrometerschrauben kann mit Schrauben 139 gesichert werden.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Anschläge bzw. Rollen 130, 131
werden ungefähr mit einem Abstand 136 eingestellt, der dem zylindrischen Teil 137
(F i g. 8) am Zahnrad entspricht. Die genaue Einstellung erfolgt an den Mikrometerschrauben
136, 137, deren Meßflächen am Hubende des Kniehebels 121 gegen den Zapfen 117 anschlagen.
Der Zapfen 119 ist entsprechend einem gewünschten übersetzungsverhältnis zwischen
Schenkel 132 und Hebel 116 eingestellt. Das Leitlineal 37 möge waagerecht
liegen. Führt der Werkstücktisch einen Vorschub aus, so läuft die Rolle 23 auf dem
Leitlineal 24 entlang, ohne den Werkstücktisch zu kippen. Stößt bei weiterem Vorschub
schließlich die Rolle 130 gegen den Kipphebel 123, so weicht der Kniehebel
122 aus, schwenkt den Hebel 116 nach oben und hebt über Zapfen 114, Buchse
110, Mutter 45, Spindel 43 das Leitlineal 37 an. Das Leitlineal verursacht am Werkstücktisch
15 eine Kippbewegung, die einer Balligkeit 108 gemäß F i g. 8 entspricht.
Dieses Kippen wird fortgesetzt, bis die Mikrometerschraube 137 gegen den Zapfen
117 stößt und die Schwenkbewegung des Kniehebels begrenzt. Eine Ungenauigkeit im
Setzen des Anschlags 128 wird dadurch ausgeglichen, daß der Kipphebel
123 entgegen dem Druck der Feder 126 ausweichen kann. Die Balligkeit 109
auf der anderen Seite des Zahns wird vom Anschlag 128 in entsprechender Weise gesteuert.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen nur eine von mehreren möglichen Bauformen.
Statt einer direkten Bewegungsübertragung von den Anschlägen zum Leitlineal kann
auch eine indirekte über ein hydraulisches oder elektrisches Servosystem gewählt
werden. Dann werden die Anschläge entweder auf dem Werkstücktisch 15 (wie in F i
g. 3 gezeichnet) oder am Vorschubschlitten 12 angebracht. Sie können auf elektrische
oder hydraulische Schalter einwirken, die einen elektrischen oder hydraulischen
Motor ein- bzw. ausschalten. Dieser Motor kann beispielsweise an der Schnecke 48
angeschlossen sein und so die Mutter 45 zusätzlich drehen, um die Spindel 43 zusätzlich
auf und ab zu bewegen, oder er kann die Schnecke 41 beeinflussen und das Leitlineal
zusätzlich schwenken. Es kann auch die Nase 113 als Spindelmutter ausgebildet sein,
in die eine Vorschubspindel eingreift, die von dem besagten Motor betätigt wird.
Schließlich kann auch die Spindel 43 zusätzlich von dem Motor gedreht werden, dann
müssen allerdings Spindel 43 und Kopf 40 drehbar miteinander verbunden sein.
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Zur Zusatzbewegung braucht man sich nicht ausschließlich auf eine
drehende Bewegung zu beschränken. Es kann beispielsweise die Buchse 110 als Kolben
ausgebildet sein und so auf und ab bewegt werden. Auch an das Leitlineal kann außerhalb
der Achse des Zapfens 39 ein Zylinderkolbenpaar zum Zweck des zusätzlichen Schwenkens
angreifen.
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Alle zusätzlichen Verstellmittel können auch sinngemäß verwendet werden,
um die Entfernung zwischen der Achse, der Rolle 23 und der Unterseite 138 des Werkstücktisches
15 zu verändern.