-
Vorrichtung zur Bearbeitung von Stirn- und Kegelrädern.
-
Zusatz zu Patent .......(Patentanmeldung P 20 42 212.2).
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die in ihrer Grundausstattung
zum spanabhebenden Entgraten und Formen der Zahnenden von Stirn- und Kegelrädern
bestimmt ist,und und bei der ein in einem Werkstückspindelstock drehbar aufgenommenes
Werkstück von mindestens einem1 in einem Werkzeugspindelstock eingespannten, sich
drehenden Werkzeug während einer hin- und hergehenden Bewegung des Werkzeuges relativ
zum Werkstück bearbeitet wird, bei der die axiale hin- und hergehende Bewegung des
Werkzeuges von einer steuerbaren nachgiebigen Kraft.
-
antreibbar ist, für die Mittel z.B. eine hydraulische Antriebsvorrichtung
1 vorgesehen sind, die das Werkzeug zusätzlich zur von dem Steuernocken gesteuerten
hin- und hergehenden Bewegung axial antreiben können, nach Anspruch 5 des Patents
.......... (Patentanmeldung P 20 42 212.2).
-
Die Vorrichtung mit der Haupterfindung liegt der Aufgabe zugrunde,
eine Zahnkantenfräsmaschine zu erstellen, die für die axiale hin- und hergehende
Bewegung des Werkzeuges und für das zusätzliche axiale Zurückziehen ein einfaches
und billiges Getriebe aufweist. Neben dem Wunsch den Verlauf der axialen hin-und
her:ehenden Bewegung und die Lang ihres Hubes den jewelligen Erfordernissen gut
anpassen zu können, liegt dieser Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, rutin
An wendungsbereich
der Vorrichtung zu vergrößern.
-
Dabei geht die Erfindung davon aus, daß es vom Standpunkt der Anwendung
vorteilhaft ist, die Vorrichtung so zu ergänzen, daß mit ihr nicht nur Zahnentgrat-
und Zahnabrundarbeiten vorgenommen werden können, sondern insbesondere auch Bohrarbeiten.
-
Die der Erfindung zugrundliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
das Antriebsmittel, z.B. Kolben und Kolbenstange, für die zusätzliche hin- und hergehende
Bewegung des Werkzeugtragers und mindestens einen Riegel in Richtung auf das Werkstück
hin am Werkzeugträger, z.B. am Spindellager verriegelt ist, die so ausgestattete
Vorrichtung hat gegenüber den speziellen Maschinen zum Bearbeiten der Zahnenden
von Zahnrädern den Vorteil, daß der Anwendungsbereich erheblich erhöht ist. Gegenüber
Bohrmaschinen hat die Vorrichtung nach der Erfindung den Vorteil, daß eine Teileinrichtung
zum Bohren von Löchern auf einem Teilkreis vorhanden ist und, daß es auf Grund der
Struktur der Maschinen weitgehend gleichgültig ist, welche Richtung die zu bohrenden
Löcher haben.
-
Die Erfindung wird vorteilhaft dahingehend ausgestaltet, daß die Antriebsmittel,
z.B. Kolben und Kolbenstange in beiden Richtungen am erkzeugträger verriegelbar
ist. Weitere Vorteile sind Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
hervor.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der
Figuren 1 bis 9 erläutert.
-
Fig. 1 zeigt eine Maschine nach der Erfindung von oben.
-
Fig. 2 zeigt einen Vertikal schnitt durch den vJterezeugspincle stock
der Maschine.
-
Fig. 4 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Linie IV-IV Fig.
5 zeigt einen Horizontalschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3.
-
Fig. 6 zeigt als Detail einen Riegel nach der Erfindung.
-
Fig. 7 bis 9 zeigen Beispiele für auf der Vorrichtung nach der Erfindung
bearbeitbarer Werkstücke.
-
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Gesamtanordnung einer Maschine nach der
Erfindung. Auf einem Maschinengestell lo ist ein Werkstückspindelstock 11 in Längsführungen
12 geführt und mit Hilfe von T-Nuten 13 und nicht gezeichneten entsprechenden Befestigungsschrauben
feststellbar angeordnet. Der Werkstückspindelstock enthält eine Werkstückspindel,
an deren Spindelnase 14 ein Futter od.dgl. zur Aufnahme eines Werkstückes befestigt
werden kann.
-
Im Werkstückspindelstock ist ferner ein bekanntes Getriebe vorgesehen,
um die Werkstückspindel mit dem verzahnten Werkstück, das selbst nicht gezeichnet
ist, im Kreis von Stellung zu Stellung sveiterzuteilen, um so beispielsweise jeden
Zahn an seinem Ende zu bearbeiten, z.B. anzuspitzen oder zu entgraten. Das Getriebe
des Werkstückspindelstockes wird über eine Antriebswelle 15 von einem Umschlingungsgetriebe
16 angetrieben. Am Maschinengestell, und zwar zweckmäßig an einer Stirnseite 17,
ist ein Träger 18 eines Werkzeugspindelstockes 19 in Führungen längsverschiebbar
geführt und mittels in T-Nuten 20 eingreifenden nicht gezeichnet ten Schrauben zu
befestigen. Der Werkzeugspindelstock ist in dem Träger mittels eines Schaftes 21
höhenverstellbar geführt, und um die vertikale Achse des Schaftes schwenkbar und
feststcllbar an'jeordnet. Der Werkzeugspindelstock l9 enthält in einem Spindel lager
53 geführte Werkzeugspindei 22, an dem Werkzeugspindelstock
zugekehrten
Ende mit Hilfe eines Futters 23 od. dlg. ein Werkzeug 24 eingespannt werden kann.
Die Werkzeugspindel nsird von einem Elektromotor 25 aus über einen bekannten Riementrieb,
der von einem Gehäuse 26 abgedeckt ist, in Drehung versetzt. Während sich das Werkzeug
dreht, führt es bei einer Zahnkantenbearbeitung eine hin- und hergehende Axialbewegung
längs seiner Achse aus, um so in einem sogenannten Stonfräsverfahren die Zahnenden
des Werkstücks zu bearbeiten. Zum Antrieb dieser stoßenden hin- und hergehenden
Bewegung ist in dem Werkzeugspindelstock eine Steuerscheibe 27 vorgesehen, gegen
die mit Federn 51, 52 über nachher beschriebene Elemente das Spindellager 53 gedrückt
wird. Die Steuerscheibe wird über eine Welle 50, gegebenenfalls über ein nicht gezeichntes
Getriebe und über eine Riemenscheibe 30 und über ein Umschlingungsgetriebe
31
angetrieben. Beide Umschlingungsgetriebe werden von einem zentralen Motor 32, gegebenenfalls
über ein Zahnradgetriebe 33, von dem nur das Gehäuse gezeichnet ist, und über eine
zentrale Welle 34, die mit einer strichpunktierten Linie darstellt ist, angetrieben.
Der zentrale Motor, ist im Ausführungsbeispiel ein Hydraulikmotor, der von einer
Pumpenanlage aus über eine Leitung 35a gespeist wird. Die Pumpenanlage besteht wie
bekannt aus einem Vorratsbehälter, einem Überdruckventil, gegebenenfalls einem Druckregelventil
und/ oder Drosselventil, Leitung, einem Filter und einer Pumpe 35.
-
Auf der zentralen Welle 34 sind die Antriebsglieder der Umschlingungsgetriebe
befestigt. Die beiden Umschlingungsgetriebe 16 und 31 werden zweckmäßig mit bekannten
Zahnriemen 38 betrieben, die so lang sind und mit einer Spannrolle so gespannt werden,
daß der Werkstückspindelstock und der Werkzeugspindeistock auf dem Maschinengestell
verstellt werden können.Zum Zwecke des Spannes werden die Spannrollen mit einer
Feder 44, die mit einem bekannten StolZdämpfer kombiniert sein kann, gegen die Zahnriemen
gedrückt. Statt Riementriebe können auch entsprechend aufgebaute Kettentriebe verwendet
werden.
-
Fig. 3 zeigt den Werkstückspindelstock im Einzelnen. Der Elektromotor
25 treibt über ein aus zwei Stufenriemenscheiben 54, 55 und einem Keilriemen 56
bestehendes Wechselgetriebe eine Antriebsbuchse 57 an, die im Gehäuse des Werkzeugspindelstockes
gelagert ist. Die Antriebsbuchse 57 ist mit einer Keil-Innenverzahnung 58 versehen.
Der Elektromotor ist auf einer Grundplatte 59 befestigt die auf einer Seite des
Elektromotors mit einem Federblech 6o kippbar gelagert ist. Auf der anderen Seite
der
Grundplatte ist eine Stellschraube 61 vorgesehen, mit der sich die Grundplatte auf
dem Gehäuse des Werkzeugspindelstocks abstützt. Durch Anziehen der Stellschraube
kann die Neigung der Grundplatte verändert und so der Keilriemen 56 gespannt werden.
Auf der Platte des Werkzeugspindeistockes ist mittels einer Schwalbenschwanzführung
das Spindellager 53 längsverschiebbar geführt. Zusätzlich zu der Schwalbenschsanz
führung kann das Spindellager von zwei nicht gezeichneten seitlichen Stützrollen
abgestützt sein, die mit einer Exzentrizität im Gehäuse gelagert sind. Das Spiel
zwischen dem Spindellager und den Stützrollen bzw. die Anpreßkraft der Stützrollen
kann durch Drehen der exzentrischen Lagerung eingestellt werden.
-
In dem Spindellager ist die Werkzeugspindel 22 in einer bekannten
Weise gelagert. An der dem Werkstück abgewendeten Seite läuft die Werkzeugspindel
in eine Keilwelle 66 aus, die in die Keil-Innenverzahnung 51 der Antriebsbuchse
eingreift. So kann die Werkzeugspindel von dem Elektromotor 25 in Drehung versetzt
und dabei in der Schwalbenschwanzführung parallel zur Werkzeugachse hin- und herverschoben
werden.
-
Beiderseits des Spindellagers sind Ausleger 67, 68 befestigt, an denen
die bereits genanntenFedern 51. 52 liegen. Die Federn können sich andererseits an
Widerlagern 69, 70 abstützen, die auf Ankerbolzen 71, 72 angeordnet sind. Die Ankerbolzen
durchdringen die Federn und die Aus lage und sind auf der den Federn abgewendeten
Seite der Ausleger mit Scheiben 73 versehen, so daß bei entsprechender Stellung
des später beschriebenen Riegels 200 bei einem Zurückziehen der Ankerbolzen das
Spindellager über die Ausleger mi@ge@@@@@n @@r@@ An dem freien Ende sind a@f
den
Ankerbolzen Kolben 74, 75 befestigt oder bilden mit ihnen ein Stück. Diese Kolben
sind in Zylindern 76, 77 dicht geführt.
-
Die Kolben bilden mit den Zylindern je zwei Kammern 78, 79, die nur
beim Zylinder 76 bezeichnet sind. Die Kammern können über Zuleitungen 80, 83 mit
Druckmittel, z.B. Ö1, beschickt werden.
-
Werden dieKammern 79 mit Drucköl gefüllt, dann werden die Ankerbolzen
im Sinne der Fig. 4 nach links verschoben und das Spindellager zurückgezogen. Sind
dagegen die Kammern 78 gefüllt, dann können sie sich, wieder bei entsprechender
Stellung des Riegels 200 die Federn an den Widerlagern abstützen und so das Spindellager
mittels den unten beschriebenen Elementen abweichend von der Darstellung in Fig.
3 gegen die Steuerscheibe 27 drücken. An den Wegenden der Widerlager 69, 70 können
elektrische Schalter 85 angeordnet sein, um gegebenenfalls zur Steuerung des automatischen
Arbeitsablaufes beizutragen.
-
An der Unterseite des Spindel lagers 53 ist eine Mutter 86 befestigt
oder bildet mit ihr ein Stück. In die Mutter greift eine Schraubspindel 87 ein,
die sich über ein Axiallager 88 auf einem Steuerschlitten 89, der in Fig. 5 näher
gezeigt ist, abstützen kann. Die Schraubspindel ist axial durchbohrt und mit einem
Innenkeilprofil versehen, in das eine Profilwelle 9o eingreift. Die Profilwelle
ragt aus dem Gehäuse des Werkstückspindelstockes heraus; es ist auf ihr eine Skalenscheibe
91 befestigt. Mit Hilfe eines auf einen Vierkant 92 gesteckten Schlüssels kann das
Spindellager relativ zur Steuerscheibe eingestellt werden. In dem Gehäuse des Werkzeugspindelstorks
ist mittels eines Bolzens 93 ein Hebel 94 schenkbar gelagert, der einen ersten Wälzkörper,
zweckmäßig eine um eine Achse 96
drehbare erste Rolle 97 trägt.
Die Achsen des Zapfens und die der ersten Rolle liegen parallel mit der Ratationsachse
der Steuerscheibe. Bei der Zahnkantenbearbeitung liegt die erste Rolle an der Steuerscheibe
an. Auf der der Steuerscheibe abgekehrten Seite ist auf dem Hebel eine Platte 98
befestigt, die aus verhältnismäßig hartem Material besteht. Bei der Zahnkantenbearbeitung
liegt auf dieser Platte ein zweiter Wälzkörper zweckmäßig eine zweite Rolle 99 auf,
die mittels eines Bolzens loo in einem Schieber lol drehbar gelagert ist. Die Achse
der zweiten Rolle liegt parallel zu den oben genannten Achsen. Der Schieber ist
in dem Steuerschlitten verschiebbar gelagert und zwar etwa in einer Richtung rechtwinkelig
zu der durch die Achsen der Steuerscheibe und der ersten Rolle gelegten Ebene.
-
In der Verschiebevorrichtung ist der Schieber mit einem Gewinde versehen,
in das eine Schraubspindel 102 eingreift. Die Schraubspindel ist drehbar aber nicht
längsverschiebbar in einem Lagerbock 103 gelagert der mit Schrauben 104 am Steuerschlitten
befestigt ist. DerLlgerbock bzw. die Schraubspindel ragt aus dem Gehäuse des Werkzeugspindelstockes
heraus; das Gehäuse ist entsprechend ausgespart. Die Schraubspindel ist aussen mit
einem Vierkant 105 versehen, auf den ein Schlüssel o. dgl. aufgesteckt werden kann,
um so den Schieber zu verstellen. Durch Verändern der relativen Lage der zweiten
Rolle zur ersten Rolle kann der wirksame Hebelarm des Hebels 94 und damit der von
der Steuerscheibe auf den Steuerschlitten ausgeübte Hub gewählt werden. Die Steuerscheibe
27 ist auf der Welle 50 auswecllselbar, z.B. mit nicht gezeichneten Schrauben, befestigt.
Am Hebel 94 ist ein aus dem Gehäuse des Werkzeugspindelstockes herausragender
Ausleger
1o6 befestigt, der auf einen elektrischen Schalter 107 einwirken kann. Der elektrische
Schalter kann so z.B, bei dem Tiefstand des Hebels 94 und damit bei der größten
Annäherung des Werkzeugs an das Werkstück beeinflußt werden.
-
Der elektrische Schalter kann somit zur Steuerung des automatischen
Arbeitsablaufes beitragen. Die Ankerbolzen 71,- 72 sind in der Nähe des werkstückseitigen
Endes, d.h. also in der Nähe der Scheibe 73 mit einem Einstich201 versehen. Auf
der werkstückseitigen Fläche der Ausleger 67, 68 sind beiderseits der Durchtrittsbohrung
für die Ankerbolzen Führungen 202, 203 befestigt für den bereits erwähnten Regel
200e Der Riegel weist eine kleine Bohrung 204 auf, die etwas größer als der Durchmesser
des Ankerbolzens im Einstich 201, aber kleiner als der sonstige Durchmesser ist.
Daneben ist eine größere Bohrung 2o5 vorgesehen, die etwas größer ist, als die Scheibe
73. Beide Bohrungen sind durch ein Langloch miteinander verbunden. An einem relativ
zum Spindellager 53 feststehenden Teil des Werkzeugspindelstocks, z.B. an der Abdeckung
29 ist in einer geeigneten Führung 206 eine Nockenplatte 207 parallel zur Bewegungsrichtung
des Spindellagers 53 längsverschiebbar geführt. In die Nockenplatte greift ein Finger
208 ein, der an einem der Widerlager, z.B. 69, befestigt ist oder mit diesem ein
Stück bildet. So macht die Nockenplatte die Bewegung des betreffenden Nockenbolzens
und damit des Spindel lagers mit.
-
Auf der Nockenplatte sind eine Reihe VOlt Nocken 208 versetzbar befestigt,
die auf eine Reihe Schalter 209 einwirken können. Diese Schalter geben beispielsweise
bei den Bohrarbeiten Impulse für Eilvorschub, Vorschub, Eilrücklauf und
gegebenenfalls
andere Bewegungsph asen.
-
Die bereits erwähnten Kammern 78, 79 werden über die bereits erwähnten
Zuleitungen von einer Hydraulikanlage 210 versorgt. Zu dieser Hydraulikanlage gehören
wie bekannt Vorratsbehälter, Filter, Pumpe, Sicherheitsventil, Mengenregler, Leitungen
und gegebenenfalls weitere erforderliche Elemente. Zur Zahnkantenbearbeitung wird
der Riegel 2oo so eingestellt, daß die größere Bohrung 205 achsgleich mit dem Ankerbolzen
liegt,so daß sich die Scheibe 73 unter dem Druck der Federn 51, 52 gegen den Ausleger
legen kann. Das Spindellager 53 wird dabei von den-Federn 69, 70 über die Mutter
86, die Schraubspindel 87, das Axiallager 88, den Steuerschlitten 89, den Schieber
lol, die zweite Rolle 99, den Hebel 94 und die erste Rolle 97 gegen die sich drehende
Steuerscheibe 27 gedrückt. Es folgt so dem von der Steuerscheibe hervorgerufenen
Verlauf des Hubes. Die absolute Größe des Hubes kann wie beschrieben anhand der
Schraubspindel 1o2 eingestellt werden. Die relative Lage des Spindellagers und damit
des Werkzeugs zur Steuerscheibe und damit relativ zum Maschinengestell oder, was
gleichbedeutend ist, zum Werkstück, kann eingestellt werden mittels der Profilwelle
9o bzw. Schraubspindel 87. Ist das Werkstück nach Fertigstellung auSzuwechseln dann
wird das Spindellager dadurch zurückgezogen, daß die Kammern 79 in den Zylindern
76, 77 mit Druckmittel beschickt werden. Gleichzeitig werden die Kammern 76 druck
los gemacht. Dadurch wandern die Kolben 74, 75 im Sinne der Fig. 4 nach links und
ziehen das Spindellager über die Ankerbolzen und die ausleger mit sich. Bei dieser
Bewegung gleitet die Schraubspindel 87 auf der Profilwelle 9d und das Axiallager
hebt sich von dem Steuerschlitten ab.
-
Soll die Vorrichtung für Bohrarbeiten verwendet werden, dann wird
der Riegel 200 so eingestellt wie Fig. 6 es zeigt, dsh.
-
so, daß die kleinere Bohrung 204 in den Einstich 201 eingreift. Damit
sind die Ankerbolzen und mit ihnen die Kolben 74, 75 fest mit dem Spindellager*53
verbunden, die Federn 51, 52 sind ausgeschaltet. In diesem Zustand besteht zwischen
dem Axiallager 88 und dem Steuerschlitten 89 oder auch zwischen der Rolle 99 und
der Platte 98 ein Spiel, wie etwa in den Figuren 3 und 5 gezeichnet ist. Der Vorschub
und der Rücklauf des Spindel lagers 53 hängt so allein von der Betätigung der Kolben
74, 75 ab.und das Spindellager 53 kann als normaler Bohr- oder Frässchlitten verwendet
werden. Da der Werkzeugspindelstock andererseits auf dem Träger 18, um eine vertikale
Achse einstellbar und feststellbar angeordnet ist, können in dem Werkstück Bohrungen
jeglicher Richtung angebracht werden.
-
Die Figuren 7 bis 9 zeigen einige Bearbeitungsbeispiele. Im Werkstück
nach Fig. 7 ist eine Bohrung winkelig zur Längsachse des Werkstückes angebracht.
Das Werkstück nach Fig. 8 wird rechtwinkelig zur Längsachse angebohrt (Bohrung 212).
Am Werkstiick Fig. 9 wurde mit einer Nute 213 gefräst. Alle diese Operationen können
dank der Teileinrichtung im Werkstück spindelkasten auf einem Teilkreis verteilt
vorgenommen werden.