DE1803956C3 - Vorrichtung zum radialen Verstellen der Werkzeuge einer Zahnradstoßmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum radialen Verstellen der ringförmig angeordneten Werkzeuge im Schneidkopf einer Zahnradstoßmaschine mit einem ein Werkstück tragenden, axial hin- und herbewegbaren Stempel, mit einem synchron zu dem Stempel und in dessen Bewegungsrichtung mit vorgebbarem Hub am Schneidkopf hin- und herbewegbaren Stellring, mit dessen Hilfe die Werkzeuge auf die Werkstückachse zu und von dieser weg bewegbar sind, mit Vorschubeinrichtungen zum Herbeiführen einer schrittweisen Vorschubbewegung der Werkzeuge nach jedem Arbeitszyklus und mit einer einstellbaren Keilanordnung zum Festlegen der äußersten Zustellstellung der Werkzeuge in Abhängigkeit vom Werkstückdurchmesser.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-PS 69 310 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung verbleiben die Werkzeuge für die Dauer jedes Arbeitshubes jeweils in ihrer nach Beendigung des vorangegangenen Arbeitszyklus mit Hilfe der Vorschubeinrichtungen herbeigeführten radialen Lage. Es können also nur Zahnräder hergestellt werden, bei denen die einzelnen Zähne in axialer Richtung des Zahnrads einen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daßes bei geringem zusätzlichen Aufwand möglich ist, auch Zahnräder herzustellen, bei denen sich der Querschnitt der einzelnen Zähne in axialer Richtung ändert, insbesondere Zahnräder mit balliger oder kegeliger Verzahnung bzw. mit Zähnen, welche allmählich in

Richtung auf die Nabe des Zahnrads auslaufen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß mit der S ersten, die Zustellendstellung der Werkzeuge festlegenden Keilanordnung eine zweite, die momentane Stellung der Werkzeuge bestimmende Keilanordnung verbunden ist, welche gesteuert und synchron zur Hin- und Herbewegung des Werkstückes verstellbar ist ίο Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit Hilfe der zweiten Keilanordnung während jedes Arbeitshubes eine der axialen Relativbewegung von Werkzeugen und Werkstück überlagerte radiale Bewegung der Werkzeuge herbeigeführt, so daß sich is Zahnräder erzeugen lassen, welche in axialer Richtung des Werkstückes unterschiedliche, jedoch zu seiner Drehachse jeweils symmetrische Querschnitte aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweite Keilanordnung dabei über einen zugeordneten Zapfen zo hin- und herbewegbar ist, der durch eine Nockenbahn steuerbar ist. In diesem Fall kann nämlich die gewünschte Profilform des Zahnrades durch einfaches Auswechseln verschiedener Nockenbahnen schnell und einfach vorgegeben werden, ohne daß von der Bedienungsperson komplizierte Einstellarbeiten vorgenommen werden müßten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Zahnradstoßmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht einer zylindrischen Kulisse für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.3 eine Abwicklung der Nockenbahn der zylindrischen Kulisse gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine schematische Teilansicht eines Zahnrades mit auslaufenden Zähnen und der Bewegungsbahn eines Werkzeugs zum Stoßen eines solchen Zahnrades,

Fig.5 eine Seitenansicht eines Zahnrades mit balligen Zähnen,

Fig.6 eine Abwicklung der Oberfläche einer zylindrischen Kulisse zur Herstellung des Zahnrades gemäß F i g. 5,

F i g. 7 die Bahn eines Punktes eines Werkzeuges relativ zu dem Werkstück gemäß F i g. 5,

Fig.8 eine Teilansicht eines Kegelrades mit balligen Zähnen,

Fig.9 eine Abwicklung einer zylindrischen Kulisse zur Herstellung des Zahnrads gemäß F i g. 8 und Fig. 10 die Bahn eines Punktes eines Werkzeugs relativ zu dem Kegelrad gemäß F i g. 8.

Die in Fig. 1 gezeigte Zahnradstoßmaschine 11 besitzt ein Schneidkopfgehäuse 12, an dessen unterem Ende ein Schneidkopf 13 befestigt ist. Der Schneidkopf 13 besitzt zahlreiche radial angeordnete Werkzeuge, welche nachstehend der Einfachheit halber als Stähle 14 bezeichnet sind, die sich in Schlitzen auf das Werkstück 15 zu und von diesem weg bewegen. Das Werkstück 15 ist an einem Stempel 16 befestigt, der sich in senkrechter Richtung hin- und herbewegt, wobei die Stähle 14 unmittelbar vor jeder Aufwärtsbewegung des Stempels bzw. des Werkstückes nach innen zugestellt und während der Abwärtsbewegung des Werkstückes radial nach außen zurückgezogen werden. Das Verstellen der Stähle 14 nach innen und außen erfolgt mit Hilfe eines Zustellkegels 17 und eines Stellrings 18, der die äußeren Enden der Stähle 14 erfaßt. Die Teile 17 und 18 werden, wie durch den Pfeil 19 angedeutet, mit Hilfe einer Hülse

21 in dem Gehäuse 12 senkrecht hin- und herbewegt Die Hülse 21 wird durch ein inneres zylindrisches Teil 22 geführt, das in einer öffnung einer Zwischenwand 23 des Gehäuses 12 gehaltert ist. Zwischen dem oberen Ende des zylindrischen Teils 22 und einer Platte 25, die am oberen Ende der Hülse 21 befestigt ist sind mehrere Federn 24 in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnet Diese Federn 24 versuchen, die Stähle 14 nach außen zurückzuziehen. Das Zustellen der Stähle 14 nach innen erfolgt — wie unten beschrieben — entgegen der Kraft der Federn 24.

Die Hülse 21 führt bei jeder vollständigen Auf- und Abbewegung des Werkstückes 15 ebenfalls eine vollständige Auf- und Abbewegung aus. Der Antrieb erfolgt dabei über folgende Elemente: Es ist eine senkrechte Keilwelle 26 vorgesehen, die mit einem Getriebe im Maschinenrahmen gekoppelt ist und ein Kegelrad 27 trägt das mit einem zweiten Kegelrad 28 auf einer waagrechten Querwelle 29 kämmt Das Getriebe D ist Teil der Antriebseinrichiungen für die Hin- und Herbewegungen des Stempels 16, so daß die Keilwelle 26 und der Stempel 16 synchron antreibbar sind. Der Antrieb über die Keilwelle 26 ermöglicht vertikale Bewegungen des gesamten Schneidkopfgehäuses gegenüber dem Maschinenrahmen, wobei das Schneidkopfgehäuse mit Hilfe einer nur teilweise dargestellten Stange 30 angehoben werden kann, so daß Werkstücke eingesetzt und herausgenomme ι werden können. Auf der Querwelle 29 sitzen ein nach Art einer Exzenterscheibe ausgebildeter Zustellnocken 31 sowie eine zylindrische Kulisse 32. Die Querwelle 29 is^?. auf beiden Seiten der zylindrischen Kulisse 32 mittels zweier Lager 33 und 34 in dem Schneidkopfgehäuse 12 gelagert. Auf das in F i g. 1 linke Ende der Querwelle 29 ist eine Mutter 35 aufgeschraubt damit die zylindrische Kulisse 32 leicht ausgewechselt werden kann.

Die Lager 33 und 34 besitzen eine gemeinsame Grundplatte 36, die auf einem Deckel 37 des Schneidkopfgehäuses 12 aufliegt. Der Deckel 37 und die Grundplatte 36 sind mit öffnungen 38 bzw. 39 für eine zweite Keilanordnung 41 versehen. Die zweite Keilanordnung 41 besteht aus einer Platte 42 mit einem über ihre Oberseite vorstehenden Zapfen 43, der in die Nockenbahn der zylindrischen Kulisse 32 eingreift. Außerdem gehört zu der zweiten Keilanordnung 41 ein erstes Keilelement 44, welches von der Platte 42 nach unten absteht und welches in den öffnungen 38, 39 für eine horizontale Hin- und Herbewegung geführt ist. Das erste Keilelement 44 wirkt mit einem dazu komplementären zweiten Keilelement 45 an einem in senkrechter Richtung bewegbaren Kopf 46 des Schneidkopfgehäuses 12 zusammen. Auch das zweite Keilelement 45 und der Kopf 46 sind Teile der zweiten Keilanordnung 41. In einem Gehäuse 48 des Kopfes *6 ist eine Z-förmige Stange 47 eingebaut, die dazu dient, die Schneidstähle 14 zu Beginn eines vollständigen Arbeitszyklus zunächst in eine dem Außendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes 15 entsprechende Ausgangslage zu bringen. Eine entsprechende Einstellung an der Stange 47 erfolgt auch nach dem Schärfen der Stähle 14. Das Gehäuse 48 liegt zwischen dem ersten Keilelement 44 und einer ersten Keilanordnung mit einem Zustellnokken 49.

Durch den Zustellnocken 49 werden die Stähle 14 bei Beendigung eines jeden Schneid-Hubes zugestellt, und der Zustellnocken 49 sitzt auf einer Welle 51, die drehbar in dem Kopf 46 unterhalb des Gehäuses 48 eingebaut ist. Diese Welle 51 trägt eine durch eine Klinke 53 betätigte Ratsche 52, wobei die Klinke 53 auf einem Arm 54 angebracht ist, der an seinem oberen Ende eine Abtastrolle 55 trägt Die Abtastrolle 55 wird durch den Zustellnocken 31 betätigt Während sich der

S Stempel 16 nach unten bewegt, wird durch den Zustellnocken 31 über die Abtastrolle 55, den Arm 54 und die Klinke 53 die Ratsche 52 und damit der Zustellnocken 49 gedreht

Die Fig.2 und 3 zeigen eine spezieile zylindrische

ίο Kulisse 32, die zur Herstellung von Zahnrädern mit auslaufender Zahnung verwendet wird. Ein solches Zahnrad 56 ist in F i g. 4 gezeigt. Die Zähne des Zahnrades 56 besitzen einen ersten Zahnabschnitt A \ der wie bei einem Stirnrad ausgebildet ist, und einen

■5 zweiten auslaufenden Zahnabschnitt B', in dem die Zahnhöhe in axialer Richtung allmählich abnimmt. Die zylindrische Kulisse 32 besteht aus einem Stück und besitzt zwei Ansätze 57 und 58 mit einer Bohrung 59 für die Aufnahme der Querwelle 29. Der Hauptteil der

μ zylindrischen Kulisse hat eine Nockenbahn 6i in Form einer Nut, deren Abwicklung in F i g. 3 gezeigt ist. Die zylindrische Kulisse dreht sich in Richtung des Pfeiles 62 in F i g. 2 und 3, während der Zapfen 43 sich relativ zu der zylindrischen Kulisse 32 in Richtung des Pfeiles 63 in F i g. 3 bewegt.

Die Nut 61, welche im Hinblick auf ihre Funktion nachstehend als Nockenbahn 61 bezeichnet ist, besitzt eine Verweilzone A, die genau in Umfangsrichtung der zylindrischen Kulisse 32 verläuft und bei deren Durchlaufen der Zapfen 43 in seiner Lage verbleibt. Die Verweilzone A kann sich über einen Winkel von etwa 110° der zylindrischen Kulisse erstrecken und nimmt bezüglich der zylindrischen Kulisse 32 in axialer Richtung eine solche Lage ein, daß die Hülse 21 und die mit ihr verbundenen Teile, insbesondere der Stellring 18, ihre für den jeweiligen Arbeitshub tiefste Lage einnehmen. Die Stähle 14 nehmen also, während sich der Zapfen 43 durch die Verweilzone A bewegt, eine solche radiale Stellung ein, daß bei der Aufwärtsbewegung des Stempels 16 zunächst die Zahnabschnitte A' der Zähne 64 des Zahnrads 56 geschnitten werden.

Wenn die zylindrische Kulisse 32 dann ihre Drehung fortsetzt, tritt der Zapfen 43 in die Zone B der Nockenbahn 61 ein, die in axialer Richtung bogenförmig gewölbt ist, und zwar in F i g. 2 nach rechts. Der Zapfen 43 und das Keilelement 44 werden damit in Fig. 1 zunehmend weiter nach rechts bewegt, so daß die Hülse 21 durch die Federn 24 angehoben werden kann. Hierdurch werden die Stähle 14 mit einer dem Verlauf der Nockenbahn 61 entsprechenden Geschwindigkeit nach außen zurückgezogen, während der Stempel 16 seine Aufwärtsbewegung fortsetzt. (Der nicht gezeigte Antrieb für den Stempel ist bei diesem Maschinentyp ein Kurbeltrieb, so daß die Aufwärtsbewegung des Stempels nicht konstant ist). Die Krümmung der Nockenbahn 61 wird entsprechend der Geschwindigkeit des Stempels 16 gewählt, um für den auslaufenden Zahnabschnitt B' in axialer Richtung die gewünschte Form zu erhalten.

Gemäß Fig.3 besitzt die Nockenbahn 61 weiterhin eine kurze Verweilzone C, an die sich eine Rückführzone D anschließt, bei deren Durchlaufen der Zapfen 43 wieder in die der ersten Verweilzone A entsprechende Position, d. h. in F i g. 1 nach links, zurückbewegt wird, so

fr=, daß die Stähle 14 für den nächsten Arbeitshub in die richtige radiale Stellung zurückbewegt werden. Das Zurückstellen der Stähle 14 mittels der zweiten Keilanordnung 41 erfolgt, während der Stempel 16 und

das daran befestigte Werkstück 15 nach unten zurückgezogen werden, und die Nockenbahn 61 ist so ausgebildet, daß sichergestellt ist, daß die Stähle nicht mehr mit dem sich nach unten bewegenden Werkstück in Berührung gelangen. Zu diesem Zeitpunkt ruft der Zustellnocken 31 eine Drehbewegung des in üblicher Weise exzentrisch ausgebildeten Zustellnockens 49 hervor, so daß die Stähle 14 für den nächsten Arbeitshub nach innen zugestellt werden. An die Rückführzone D schließt sich noch eine kurze Verweilzone Fan, die dann in die Verweilzone A übergeht.

F i g. 5 zeigt ein anderes Werkstück 65, das gemäß der Erfindung hergestellt werden kann. Dieses Werkstück ist ein Zahnrad mit balligen Zähnen 66. Seine Herstellung kann mit Hilfe der zylindrischen Kulisse 67 erfolgen, welche eine Nockenbahn 68 aufweist, deren Form aus F i g. 6 hervorgeht. Die Nockenbahn 68 weist eine erste Zone Fauf, mit deren Hilfe bewirkt wird, daß die Stähle 14 radial nach außen zurückgezogen werden, wenn das Werkstück 65 nach oben bewegt wird, so daß auf diese Weise der erste Teil der balligen Form erzeugt wird. Das betreffende Teilstück der Bahn eines Punktes eines der Stähle 14 ist in Fig.7 mit F'bezeichnet. Das Teilstück f der Zone F entspricht dem Teilstück C des Kurvenzuges gemäß F i g. 7 und dient der Steuerung der Stähle H beim Stoßen der Zahnung im Bereich der Stirnfläche des Zahnrads. Für die Herstellung des balligen Teils des Zahnrads werden die Stähle 14 durch die Zone G der Nockenbahn 68 gesteuert, und zwar in der Weise, daß sie mit zunehmender Geschwindigkeit radial nach innen zugestellt werden. Durch die Zone H der Nockenbahn 68 wird schließlich erreicht, daß die Stähle 14 wieder zurückgezogen werden und dann in ihrer Stellung verbleiben, solange der Zapfen 43 die Zone / der Nockenbahn durchläuft, wobei während dieser Zeit das Werkstück 65 nach unten zurückgeführt wird. Danach werden die Stähle 14 aufgrund der Form der Zone / der Nockenbahn 68 wieder nach innen zurückgeführt, so daß sie für einen weiteren Arbeitshub bereitstehen. Die den Zonen H, /und /entsprechenden Teile des Kurvenzuges gemäß Fig. 7 sind mit den Bezugszeichen H', /'und /'bezeichnet.

■ο Fig. 8 zeigt einen Teil eines Werkstückes 69 mit Zähnen 71, die sowohl ballig als auch kegelig sind. Um ein solches Zahnrad herzustellen, kann etwa die in F i g. 9 gezeigte zylindrische Kulisse 72 verwendet werden. Diese zylindrische Kulisse besitzt eine Nockenbahn 73 mit einer ersten Zone K, die den Zonen Fund G der Nockenbahn 68 in F i g. 6 ähnlich ist, wobei jedoch eine geringere Rückführbewegung der Stähle 14 bewirkt wird, um die der balligen Form überlagerte kegelige Abschrägung zu erhalten. Die Zone L der Nockenbahn 73 entspricht den Zonen H, I und / der Nockenbahn 68 und sorgt für das Zurückziehen der Stähle 14 beim Absenken des Werkstücks und außerdem für das Zustellen der Stähle 14 in die neue Schneidstellung, die durch den Zustellnocken 49 bestimmt wird. Die Bewegung eines Punktes eines Stahles 14, insbesondere der Stahlspitze, gegenüber dem Werkstück 69 ist in Fig. 10 als Kurvenzug mit den Bereichen K 'und i/dargestellt.

Die vorstehende Beschreibung macht deutlich, daß durch geeignete Gestaltung der Nockenbahnen bzw. durch Verwendung geeigneter zylindrischer Kulisser eine Vielzahl von Zahnformen hergestellt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum radialen Verstellen der ringförmig angeordneten Werkzeuge im Schneidkopf einer Zahnradstoßmaschine mit einem ein Werkstück tragenden axial hin- und herbewegbaren Stempel, mit einem synchron zu dem Stempel und in dessen Bewegungsrichtung vorgebbarem Hub am Schneidkopf hin- und herbewegbaren Stellring mit dessen Bewegungsrichtung mit vorgebbarem Hub am zu und von dieser weg bewegbar sind, mit Vorschubeinrichtungen zum Herbeiführen einer schrittweisen Vorschubbewegung der Werkzeuge nach jedem Arbeitszyklus und mit einer einstellbaren Keilanordnung zum Festlegen der äußersten Zustellstellung der Werkzeuge in Abhängigkeit vom Werkstückdurchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten die Zustellendstellung der Werkzeuge festlegenden Keilanordnung eine zweite die momentane Stellung der Werkzeuge bestimmende Keilanordnung (44,4S) verbunden ist, welche gesteuert und synchron zur Hin- und Herbewegung des Werkstückes verstellbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Keilanordnung (44,45) über einen zugeordneten Zapfen (43) hin- und herbewegbar ist, der durch eine Nockenbahn (61, 68, 73) steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (61,68,73) an einer zu einer Drehbewegung antreibbaren zylindrischen Kulisse (32,67,72) vorgesehen ist.