DE1652802A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schaben von Zahnraedern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Schaben von Zahnrädern unter Anwendung eines gewöhnlieh als Schaben mit Tiefenvorschub bezeichneten Verfahrens, bei dem das Zahnradschabwerkzeug die Form eines aus Werkzeugstahl hergestellten Zahnrades hat, wobei die Zähne derart mit Nuten versehen sind, daß jeder Zahn zahlreiche Schneiden aufweist. Hierbei wird das Schabwerkzeug in festem Eingriff mit einem zu bearbeitenden Zahnrad gedreht, wobei entweder das Werkzeug oder das Werkstück direkt angetrieben wird, während das betreffende andere Teil lediglich durch seinen Eingriff in das angetriebene Teil angetrieben wird. Hierbei wird der Tiefenvorschub, der die Materialmenge bestimmt, welche von den Zähnen des zu schabenden Zahnrades abgetragen wird, im wesentlichen dadurch bewirkt, daß eine relative Vorschubbewegung zwischen dem Zahnrad und dem . Werkzeug in einer zu beiden Teilen radialen Richtung hervorgerufen wird. Im Gegensatz zur bisherigen Praxis ist diese Vor-, echubbewegung nicht von seitlichen Hubbewegungen bzw. einem

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Längsvorschub begleitet. Bei der Bearbeitung unter Anwendung des Tiefenvorschubs ι bei der die Zähne des Üchabrades zwischen ihren Enden nicht bezüglich der Zahndicke modifiziert sind, erhält man theoretisch Zahnradzähne, die an ihren Enden in der Sehnenrichtung eine größere Dicke haben als in der Mitte· In der Praxis sind diese Dickenunterschiede vernaclilässigbar klein« Wenn die Änderung der Dicke in der Öehnenrichtung so groß wird, daß sie sich schädlich auswirkt, ist es bis jetzt üblich, die Zähne des Schabrades so abzuändern, daß die Zähne in ihrem mittleren Teil eine kleinere Dicke in der oehnenrichtung erhalten als in der Nähe ihrer Enden.

Die Erfindung sieht nunmehr eine abgeänderte Zahnradschabmaschine vor, die es ermöglicht, die zahnform des zu bearbeitenden Zahnrades zu regeln, ohne daß die Zähne des iSchabrades auf besondere Weise abgeändert zu werden brauchen·

Genauer gesagt sieht die Erfindung eine Zahnradschabmachine vor, die Unterstützungen umfaßt, welche es ermöglichen, ein zu bearbeitendes Zahnrad und ein Zahnradschabwerkzeug so zu lagern und ineinandergreifen zu lassen, daß sich ihre Achsen im Raum kreuzen. Hierbei sind Mittel vorgesehen, um eine der beiden Unterstützungea bzw· Lagerungen so zu bewegen, daß das zu bearbeitende Zahnrad und das Werkzeug veranlaßt werden, sich einander längs einer Linie zu nähern, die sowohl zu dem Zahnrad als auch zu dem Schabwerkzeug radial verläuft} ein solcher Arbeitsgang wird bekanntlich als Bearbeitung mit Tiefenvorschub bezeichnet.

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Gemäß der Erfindung ^ird eines der die Form eines Zahnrades auf weis er· den '.Teile d.h. entweder das Schabrad oder das zu bearbeitende zahnrad, um eine vorbestimmte Achse geschwenkt, die vorzugsweise rechtwinklig zur Achse des Zahnrades verläuft und von dieser durch einen seitlichen Abstand getrennt ist; eine solche Schwenkbewegung wird in beiden Richtungen in im wesentlichen gleich großen Beträgen gegenüber einer Mittellage herbeigeführt, so daß das überschüssige Material von den Enden der Zähne des Zahnrades abgetragen wird, wobei die Zähne des Zahnrades eine ballige Form erhalten. Hierbei läßt sich das Ausmaß der Balligkeit natürlich durch geeignete Wahl des Schwenkwinkels beeinflußen. Die erwähnte Schwenkbewegung kann in ihrem ganzen Ausmaß bewirkt werden, während sich das Zahnrad und das Schabwerkzeug am inneren Ende der (Ciefenvorschubstrecke befinden, oder es ist möglich, die Schwenkbewegung kurz vor dem Zeitpunkt einzuleiten, in welchem der 'fiefenvorschub beendet ist, und sie während einer anfänglichen Auswärtsvorschubbewegung fortzusetzen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Vorderseite einer erfindungsgemäßen Zahnradschabmaschine .

Fig. 2 ist ein vergrößerter senkrechter Seilschnitt durch das Konsolen- und Tischaggregat der Zahnradschabmaschine längs der Linie 2-2 in Fig. 3.

Fig. 3 ist ein vergrößerter Teilschnitt längs der Linie

3-3 in Fig, 2.

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Gemäß Fig. 1 umfaßt die Zahnradschabmaschine nach der Erfindung ein Gestell 10 mit,einer Säule 12, einer nach vorn vorspringenden Grundplatte 14- und einem nach vorn ragenden bzw· überhängenden Abschnitt 16. Eine Werkzeugunterstützung 18 ist an der Unterseite des Gestellabschnitts 16 aufgehängt und so gelagert, daß sie um eine senkrechte Achse winkelverstellbar ist. Ein drehbares Zahnradschabwerkzeug T ist in der Werkzeugunterstützung 18 drehbar gelagert und kann durch einen geeigneten Mechanismus angetrieben werden, der mit einem in dem Säulenabschnitt 16 untergebrachten Motor verbunden ist.

Auf der Vorderseite des Gestells ist in auf der Vorderseite der Säule 12 auf Führungen 19 eine Konsole 22 senkrecht bewegbar gelagert. Ferner sind Mittel vorgesehen, um die Konsole senkrecht zu bewegen} diese Mittel umfassen eine Gewindespindel 24, die mit einer Mutter zusammenarbeitet, welche in einer mit 26 bezeichneten Halterung angeordnet ist. Die Gewindespindel 24 kann mit Hilfe eines Handrades 28 gedreht werden, durch das ein in Fig. 2 und 3 dargestellter Mechanismus betätigt werden kann.

Eine Drehbewegung der Gewindespindel 24 wird durch ein mit ihr verkeiltes oder auf andere Weise drehfest verbundenes Schneckenrad 30 hervorgerufen, das seinerseits durch eine Schnecke 32 angetrieben werden kann, die direkt mit der Welle des Handrades 28 verbunden ist.

Bei 34 ist oberhalb des Schneckenrades 30 eine lagerung 34 vorgesehen, oberhalb deren ein· ewel Klötze umfassende Baugruppe 36 angeordnet 1st. Eine Verbindung zwischen der Bau-

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gruppe 36 und der Konsole bzw. dem senkrecht bewegbaren Schlitten 22 wird durch einen Kniehebelmechanismus hergestellt, der ein erstes Glied 38 umfaßt, das an seinem unteren Ende durch einen G-elenkbolzen 40 mit einem oberen Glied 44 verbunden ist. Das Gestängeglied 44 ist seinerseits durch einen Gelenkbolzen 46 mit einem Bauteil 48 verbunden, das mit der Unterseite eines Teils 50 der Konsole 22 zusammenarbeitet.

Die Konsole 22 trägt einen langgestreckten Tisch 51ι der mit Hilfe eines Bolzens 52 zwischen zwei nach oben ragenden Flanschen 53 der Konsole drehbar gelagert ist. Der Tisch trägt zwei Lagerböcke 54 und 56t mittels deren ein dazwischen angeordnetes zu bearbeitendes Zahnrad G drehbar gelagert werden kann.

Das Kniehebelgestängeglied 44 ist als langgestrecktes Bauteil mit zwei seitlich nach außen ragenden Hebelarmen 53 und 60 ausgebildet.

Die Konsole 22 trägt einen zusammen, mit ihr senkrecht bewegbaren Kniehebel-Betätigungsmechanismus, der ein insgesamt mit 62 bezeichnetes Zylinder- und Kolbenaggregat umfaßt, dessen Kolbenstange 64 durch ein Gestängeglied 66 mit dem äußeren Ende des Arms 58 verbunden ist. In die Konsole 22 ist eine verstellbare Anschlagschraube 68 eingebaut, durch die die Hubstrecke de* Kolbens des Aggregats 62 begrenzt wird. Ein geeignetes Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, wird dem Zylinder auf der einen oder anderen Seite des Kolbens mit Hilf« einet ümittuerventils 70 zugeführt, das eeinerseite durch einen einstellbaren Zeitgeber 72 betätigt wird, u» die Zeitspanne zu bestimmen, die »wischen der Zufuhr von Druckluft zum Anheben

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der Konsole und der Umsteuerung abläuft, mittels deren bewirkt wird, daß sich die Konsole wieder nach unten bewegt. Natürlich bewirkt eine Aufwärtsbewegung der Konsole» daß sich die Achsen des Zahnrades G und des Schabwerkzeugs 3i einander nähern, und man erkennt, daß sich diese ßelativbewegung längs einer Bahn abspielt j die rechtwinklig zu den Achsen des Zahnrades und des Werkzeugs verläuft und diese im wesentlichen schneidet.

Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, die es ermöglicht, die Geschwindigkeit des mit der Kolbenstange 64 verbundenen Kolbens bei derjenigen Bewegungsrichtung zu regeln, bei welcher die Konsole nach oben bewegt wird· Diese Einrichtung umfaßt einen hydraulischen Hemmzylinder 74, der mit der KorAole verbunden ist, und dessen hier nicht gezeigter Kolben mit einer Kolbenstange 76 verbunden ist, die einen Kopf ?8 trägt, welcher mit einer auf dem äußeren Ende des Arms 60 gelagerten Holle 80 zusammenarbeitet. Dieser hydraulische Hemmzylinder umfaßt eine nicht dargestellte variable Drossel, die verstellt werden kann, um die Geschwindigkeit zu regeln, mit der die Kolbenstange 76 nach unten gedruckt werden kann«

Ferner ist eine zweite verstellbare AnsctäagBchraube 82 vorgesehen, durch die di· i* Uhrzeigersinne erfolgende Schwenkbewegung des Gestängegliedes 44 und dessen Arme 58 und 60 begrenzt wird·

Das Gestängeglied 38 weist eine Anlage schult er 84 auf, die mit einer ihr zugewandten Fläche am unteren Ende des die Konsole tragenden Bauteils 48 zusammenarbeiten kann, um die entgegen des Uhrzeigersinne erfolgende Schwenkbewegung des

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Gestängegliedes 44 und die entsprechende Schwenkbewegung des Gestängegliedes 38 zu begrenzen.

tfenn die erfindungsgemäße Zahnradschabmaschine benutzt werden soll, wird die verstellbare Drossel in dem hydraulischen Hemmzylinder 74 so eingestellt, daß sie die Geschwindigkeit regelt, mit der das Zylinder- und Kolbenaggregat 62 das Gestängeglied 44 in seine aus Fig. 2 ersichtliche gestreckte Stellung schwenkt. Da die Aufwärtsbewegung der Konsole darauf zurückzuführen ist, daß der Kniehebelmechanxsmus in eine Stellung gebracht wird, bei der seine Glieder im wesentlichen gestreckt und im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Konsole 22 angeordnet sind, liegt es auf der Hand, daß sich die senkrechte Aufwärtsbewegung der Konsole mit einer sich verringernden Geschwindigkeit abspielt, und daß sich dieee Geschwindigkeit dem Wert Null längs einer Sinuskurve nähert, so daß der letzte Teil der Bewegung des Gestängegliedes 44 in Richtung auf seine in Fig. 2 gezeigte Stellung nur noch eine minimale senkrechte Bewegung nach oben hervorruft. Zusätzlich zu der allmählich abnehmenden Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung der Konsole kann man eine Verweilzeit von gewählter Dauer dadurch vorsehen, daß der das Umsteuerventil 70 betätigende Zeitgeber 72 entsprechend eingestellt wird. Wenn z.B. der Zeitgeber 72 auf ein Arbeitsspiel mit einer Dauer von 6 see eingestellt wird, und wenn man die variable Drossel in dem hydraulischen Hemmzylinder 74· so . einstellt, daß der Kniehebelbetätigungsmechanismus drei Bekunden benötigt, um eine vollständige Schwenkbewegung des Gestängegliedes 44 und seiner Arme 58 und 60 herbeizuführen, ergibt sich eine Verweilzeit von 3 sec_e Nach dem Ablauf dieser Verweilzeit

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wird das Ventil 70 betätigt, um die Zufuhr von Druckluft zu dem Zylinder- und Kolbenaggregat 62 umzukehren, woraufhin sich die Konsole bzw. der Schlitten 22 mit einer Geschwindigkeit nach unten bewegt, die durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der die Luft aus dem Zylinder- und Kolbenaggregat 62 entweichen kann.

Gemäß der Erfindung ist eine Einrichtung vorgesehen, mittels deren eine gesteuerte Schwenkbewegung des l'isches 51 in der richtigen zeitlichen Abstimmung auf die senkrechte Bewegung der Konsole herbeigeführt werden kann, welche ihrerseits mit Hilfe des Kniehebelmechanismue bewegt wird. Zu dem genannten Zweck ist der Tisch 51 mit einem Gestängeglied 84 versehen, das bei 86 an dem Tisch und bei 88 an einem verstellbaren Klotz 90 angelenkt ist$ der Klotz 90 wird, durch ein drehbares, über ein Zahnradgetriebe antreibbares Bauteil 92 unterstützt, das mit Hilfe eines Ritzels 94- gedreht werden kann, welches durch eine beliebige geeignete Einrichtung, z.B. einen hier nicht gezeigten Elektromotor angetrieben werden kann. Der Klotz 90 kann so bewegt werden, daß die Achse des Gelenks 88 in den gewünschten Anstand von der drehbaren Lagerung 96 des über ein Getriebe antreibbaren Bauteils 92 oder in Deckung mit dieser Achse gebracht werden kann. Somit ist es möglich, die dem Tisch erteilte Schwenkbewegung mit hoher Genauigkeit einzustellen. Normalerweise kommt nur eine relativ kleine Schwenkbewegung in frage, die z.B. weniger als etwa 25 mm beträgt.

Die vorstehend beschriebene Maschine kann mit einer geeigneten Steuereinrichtung versehen werden, die es ermöglicht, die Schwenkbewegung in seitlicher Abstimmung auf die durch das

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Kniehebelgestänge bewirkte senkrechte Bewegung herbeizuführen. In einem einfachen Fall kann die Beendigung der cJchwenkbewegung des Kniehebelmechanismus in Richtung auf dessen in Fig. gezeigte stellung dazu dienen, einen Endschalter zu betätigen, durch den der Motor eingeschaltet wird, der mit dem Ritzel 94 verbunden ist, so daß das Ritzel so lange gedreht wird, daß das Bauteil 92 eine vollständige Umdrehung ausführt, um dann wieder zur Ruhe zu kommen, sobald der Tisch 51 wieder seine waagerechte Stellung einnimmt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Zähne des zu bearbeitenden Zahnrades eine gleichmäßige Balligkeit erhalten, was auf die Schwenkbewegung zurückzuführen ist, die während einer Verweilzeit oder Pause zwischen der Aufwärtsbewegung der Konsole und der darauf folgenden Abwärtsbewegung stattfindet, nach deren Beendigung sich die Maschine wieder in ihrer Beschickungsstellung, befindet.

Alternativ kann die Schwenkbewegung an einem vorbestimmten Punkt im Verlauf der Aufwärtsbewegung der Konsole eingeleitet werden, so daß der Tisch während der Aufwärtsbewegung der Konsole und der ersten Hälfte der Verweilzeit in einer Richtung in eine Grenzstellung und wieder in die waagerechte Stellung zurück geschwenkt wird. In diesem Fall wird der Tisch während der zweiten Hälfte der Verweilzeit sowie während der anfänglichen Abwärtsbewegung des Tisches in der entgegengesetzten Richtung in eine ürenzstellung und danach wieder in die waagerechte Stellung geschwenkt.

Ferner ist es als Abwandlung des soeben beschriebenen Verfahrens möglich, den das Ritzel 94 antreibenden Motor während der ganzen Länge jedes Arbeitsspiels einzuschalten, ao daß

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während jedes Bearbeitsungszyklus eine kontinuierliche langsame, sich jedoch mehrmals wiederholende hin- und hergehende Schwenkbewegung hervorgerufen wird.

Das mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung durchführbare Verfahren kann natürlich dadurch variiert werden, daß man das Ein- und Ausschalten des das Kitzel 94 antreibenden Motors in der gewünschten Weise regelt; was dieses Verfahren betrifft, sei bemerkt» daß diese Steuerung mit der Hand bewirkt werden kann. In der Praxis entscheidet man sich natürlich für ein vorbestimmtes Programm, und es v/erden geeignete Schaltmittel vorgesehen und Einstellarbeiten vorgenommen, um die Geschwindigkeit der »Schwenkbewegung sowie die Unterteilung der Vorwärts- und iiückwärtsbewegungen so einzustellen, daß die gewünschten Ergebnisse erzielt werden. Da die Verwendung von ochaltermitteln, die auf die Bewegung eines Schlittens ansprechen, und die Einstellun von Bewegungsgeschwindigkeiten jedem ffachmami geläufig sind, dürfte sich eine nähere Beschreibung der diese .-uifgaben erfüllenden konstruktiven wittel erübrigen, ^s sei jedoch bemerkt, daß die auf dem rechten Ende des -arms 58 gelagerte Rolle gleichzeitig damit, daß sie gegen den Anschlag 68 "stöüt, einen Endschalter betätigen kann, so daß ein Signal erzeugt wird, welches die Einleitung eines Schwenkzyklus anzeigt, und daß die Beendigung des Schwenksyilus nach einer vollständigen Umdrehung des drehbaren Bauteils 92 dazu dienen kann, eine ochv/enkbewegung des üestängegiledes 44 in dor entgegengesetzten liichbung einzuleiten, die dem Hückwärtshub des uchl.i Itens entspricht.

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Die Zeichnungen und die vorstehende Beschreibung geben ein so vollständiges, klares und genaues Bild der erfindungsgemäßen Dahnradschabmaschine und des mit ihrer Hilfe durchführbaren Verfahrens, daß hiernach Jeder Fachmann in der Lage ist, die Erfindung praktisch anzuwenden.

Patentansprüche; 109824/0254

Claims (8)

8 MÜNCHEN ÖO SCHWEIGERSTHASSE 2 PKOTKOTPATKWT MÜNOHKK 1A-54 080 PAiCBNIANbPEÜCHE

1. Zahnradschabmaschine, gekennzeichnet durch ein Gestell (10), eine auf dem Gestell angeordnete erste Unterstützung (18) für ein erstes drehbares zahnradähnliches Teil (T), einen auf dem Gestell gelagerten Schlitten (22), einen auf dem Schlitten schwenkbar gelagerten Tisch (51)» eine auf dem Tisch angeordnete zweite Unterstützung (54, 56) für ein zweites drehbares zahnradähnliches Teil (G), das in das erste zahnradähnliche Teil eingreift, wobei sich die Achsen der beiden .zahnradähnlichen Teile im Kaum kreuzen, eine Einrichtung, mittels deren eines der zahnradähnlichen Teile angetrieben und in Umdrehung versetzt werden kann, eine Vorschubeinrichtung, mittels deren der Schlitten rechtwinklig zu den Achsen der beiden zahnradähnlichen Teile bewegt werden kann, so daß er einen Vorschubhub und einen Rückwärtshub ausführt, sowie eine zwischen dem Schlitten und dem Tisch angeordnete Einrichtung, die es ermöglicht, eine Schwenkbewegung des Tisches in zeitlicher Abstimmung auf die Vorschub- und Rückwärtsbewegung des Schlittens herbeizuführen«

2. Zahnradschabmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei dem auf dem Tisch drehbar gelagerten zahnradähnlichen Teil um ein zu bearbeitendes Zahnrad handelt, und daß die Schwenkachse (52) rechtwinklig zur Drehachse der zweiten Unterstützung verläuft und in einem Abstand von dieser Drehacnae auf ler von der ersten Untersetzung

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abgewandten Beite angeordnet ist.

3. Zahnradschabmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Herbeiführen einer Schwenkbewegung des lisches ein exzentrisches .tintriebsorgan (90) und einen gesonderten Motor zum Drehen dieses Antriebsorgans umfaßt.

4. Zahnradschabmaschine nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch Schaltermittel zum Steuern des gesonderten Motors in Abhängigkeit von der Bewegung des Schlittens.

5. Verfahren zum Balligschaben von Zahnrädern in Verbindung mit einer liefenvorschubbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnrad und ein zahnradähnliches Schneidwerkzeug in Eingriff miteinander gedreht werden, wobei sich die Achsen des Zahnrades und des Schneidwerkzeugs kreuzen, daß ein Tiefenvorschub dadurch herbeigeführt wird, daß eine Relativ bewegung zwischen dem Zahnrad und dem Schneidwerkzeug derart herbeigeführt wird, daß sich das Zahnrad und das Schneidwerkzeug rechtwinklig zu den Achsen des Zahnrades und des Schneid-

werkzeuge einander nähern und sich wieder voneinander entfernen, wobei seitliche Kelativbewegungen zwischen dem Zahnrad und dem Schneidwerkzeug verhindert werden, und daß eine Schwenkbewegung zwischen dem Zahnrad und dem Schneidwerkzeug in zeitlicher Abstimmung auf den Vorschubhub und den Rückwärtshub herbeigeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Schwenkbewegung eine vollständige Rückwärts- und Vorwärtsbewegung aus einer anfänglichen Mittel-

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Stellung heraus in eine Grenzstellung in einer Richtung und über die Mittelstellung hinaus in eine to?en ζ stellung in der entgegengesetzten Richtung und zurück in die Mittelstellung umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeich net, daß die erwähnte ochwenkbewegung bei der Beendigung des Vorschubhubes eingeleitet und vor der Einleitung des Rückwärtshubes beendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Schwenkbewegung vor der Beendigung des Vorschubhubes eingeleitet und nach der Einleitung des Rückwärtshubes beendet wird,

9β Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die ochwenkbewegung mehrere vollständige rückwärts- und Vorwärts-öchwenkbewegungen umfaßt, die bei der Einleitung des Vorschubhubes eingeleitet und bis zur Beendigung des Riickwärtshubes fortgesetzt werden,

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