DE323739C - Maschine zum Abrunden der Stirnenden von Stirnradzaehnen mittels Fingerfraesers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine, mittels deren die Stirnflächen von Stirnradzähnen abgerundet werden sollen. Dieses Abrunden ist für alle Stirnräder zu empfehlen, die auf ihrer Achse oder mit dieser seitlich verschoben werden, um sie mit anderen Zahnrädern zeitweilig in oder außer Eingriff zu bringen. Derartige Schieberäder finden besonders häufig im Automobilbau sowie in den Räderkästen von Werkzeugmaschinen Anwendung. Durch die abgerundeten Zähne wird ein stoßfreies, leichtes Ineinanderschieben der beiden zusammenarbeitenden Räder erreicht, ohne Gefahr zu laufen, daß die Stirnflächen der beiden Radzähne aufeinander treffen und so den Eingriff verhindern und die Schaltbewegung unterbrechen.

Die Arbeitsweise einer solchen Zahnabrund-' maschine, die in ihrer äußeren Gestaltung

ao einer Horizontalfräsmaschine ähnelt, ist folgende:

Das zu bearbeitende Rad wird auf einem Dorn oder mit seiner Achse zwischen den Spitzen des Reitstockes und Teilspindelstockes aufgenommen und zwangsläufig in gleichmäßige, drehende Bewegung versetzt. Die wagerechte Frässpindel, die das Werkzeug, einen Fingerfräser, trägt, macht mit dem Frässpindelstock auf dem Maschinenständer eine quer zur Richtung der Frässpindel hin und her gehende Bewegung, so daß die Spitze des Fräsers auf dem Mantelzylinder des sich drehenden Zahnrades eine Kurve ähnlich einer Schlangenlinie aufzeichnen würde. Steht nun der Fräser an der Stirnfläche des Zahnrades, mit seiner Spitze auf der Tiefe des Zahngrundes, so läßt sich durch zwangläufigen Gang von Frässchlittenantrieb und Teilspindel eine Übereinstimmung der Zahnteilung und Fräserhin- und -herbewegung und durch entsprechende Einstellung erreichen, daß der Fräser in jede Zahnlücke eindringt und die Zahnenden, die er in einem Bogen umläuft, abrundet. Es kommt nun lediglich auf den Ausschlag der Frässpindel und die Art der Schiittenbewegung an, wie dieAbrundung der Zähne ausfällt.

Die Erfindung besteht nun darin, daß man mit Hilfe eines einzigen Paares gleichgeformter Kurvenscheiben durch eine geeignete einfache Stellvorrichtung den Ausschlag des Spindelstockes in weiten Grenzen ändern kann: es beträgt bei der auf den Zeichnungen beispielsweise angegebenen Ausführung der größte Ausschlag etwa das siebenfache des kleinstmöglichen Ausschlages, wobei auch sämtliche dazwischenliegenden Größen einstellbar sind. Es lassen sich demnach, ohne irgendwelche Teile auszuwechseln, alle Zahnräder mit entsprechend verschiedenen Teilungen abrunden. Ebenso läßt sich ohne Auswechselung der Kurvenscheiben o. dgl. die Form der Abrundung ganz besonders bei den Rädern der kleinen und mittleren Teilung durch Verstellung des Frässpindelausschlages vom Kreisbogen zur scharf gekrümmten Ellipsenhälfte bis zum Spitzbogen verändern. Eine weitere Neuerung stellt die Maschine insofern dar, als man durch wenige Handgriffe den Schwingmechanismus sowie die Drehbewegung der Teilspindel ausschalten kann. Durch Kuppeln der Gewindespindel im Langstich erhält die-

ser Selbstgang und die Maschine läßt sich als leistungsfähige Langloch- und Nutenfräsmaschine verwenden. Das Schneckenrad des Teilspindelstockes ist als einfaches Teilrad ausgebildet, und es können somit Wellen mit mehreren im bestimmten Winkel zueinander stehenden Nuten versehen werden.

Um auch Wellen von größerer Länge als es die Spitzenentfernung von Spindel- und Reitstock zuläßt, aufnehmen.zu können, ist die Teilspindel entsprechend weit durchbohrt, und es kann an Stelle der Mitnehmerscheibe ein selbstzentrierendes Dreibackenfutter aufgesetzt werden. Die Welle kann dann von außen *5- durch die Spindel hindurchgeführt werden und beliebig lang über den Teilspindelstock herausragen. Diese Art der Einspannung kann auch bei abzurundenden Zahnrädern, die mit ihrer Welle aus einem Stück hergestellt sind, ao nötig werden, sofern der eine Wellenschenkel recht lang ausgeführt ist.

Die beiliegenden Zeichnungen stellen eine Ausführungsform der Maschine gemäß vorliegender Erfindung beispielsweise dar. Fig. ι zeigt die Rückansicht der Maschine teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Längsschnitt; Fig. 3 veranschaulicht die Einspannung von langen Wellen, und

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Teilspindelstockes.

Durch die Stufenscheibe 1 und das Schneckengetriebe 2 sowie die Schraubenräderpaare 3 und 4 erhalten die beiden Herzkurvenscheiben 5_X und 5₂ ihren Antrieb. Der unten im Gestell gelagerte Hebel 6 mit dem Drehpunkt 7 trägt auf seiner linken Seite in Fig. 2 die Rolle 8. Auf seiner rechten Seite ist eine Nut eingefräst. Über diesem Hebel liegt ein zweiter, von oben kommender Hebel 9 mit Drehpunkt 10; der Hebel 9 ist mit einem Längsschlitz 11 versehen. In diesem Schlitz läßt sich ein mit Spannhebel versehener Bolzen 12 verschieben und in der gewünschten Stellung festspannen. Der Zapfen des Bolzens 12 trägt einen Führungsstein 13, der in der Nut des Hebels 6 gleiten kann. Die beiden Hebel lassen sich somit scherenförmig kuppeln, so daß jedem Ausschlag des einen Hebels ein ganz bestimmter Ausschlag des anderen Hebels folgen muß.

Der Hebel 9 trägt ein Zahnsegment 14, welches in eine am Spindelstock 15 befestigte Zahnstange 16 eingreift und somit die Schwingbewegung der beiden Hebel 6 und 9 in eine gleitende, hin und her gehende Bewegung des Spindelstockes umformt. Ein ebenfalls auf der Achse 10 gelagertes zweites gleichgroßes Zahnsegment 17, das ebenfalls in die doppelt breite Zugstange 16 eingreift, trägt den Arm i8, an welchem das Gewicht. 19 vsr-■ mittels eines Hebelsystems 20 und der Zugstange 21 eine starke Zugkraft ausübt. Hierdurch sucht das Segment 17 den Spindelstock seitlich wegzudrücken, dieser aber stützt sich gegen die Zähne des Segmentes 14 und überträgt den Druck durch den Kupplungsbolzen 12 auf den Hebel 6, der mit seiner Rolle 8 fest gegen die Kurvenscheibe S₁ gedruckt wird. - Durch diese Anordnung wird ein sicheres An- ! liegen der Rolle 8 an der Kurvenscheibe erreicht und die Wirkung des Spieles in den Segmenten und der Zahnstange auf die Schwingung des Spindelstockes aufgehoben, , da in der einen Richtung das Segment des He- ' bels 9 den Spindelstock vor sich herschiebt, ; und in der anderen Richtung der Spindelstock infolge des Druckes des Gewichtes 19 das ι Segment vor sich herschiebt und so immer

dieselben Zahnflanken in Eingriff bleiben. Drehen sich nun die Kurvenscheiben S₁ und , 5₂, so wird die Rolle 8, je nachdem das Ge-

• wicht 19 den rechten oder linken Hebelarm

• belastet, gegen eine dieser Kurvenscheiben gepreßt. Der Ausschlag des Hebels 6 ist also, da die Rolle 8 immer den gleichen Abstand von Drehpunkt 7 hat, immer derselbe, und zwar nur bedingt durch die Größe der Exzentrizität der Kurvenscheibe. Anders der Hebel 9; bringt man den Kupplungsbolzen 12 in seine tiefste Stellung, so legt er mit dem ; Hebel 6 einen kleinen Weg zurück; dieser kleine Weg überträgt sich auf den Hebel 9 und erteilt diesem und seinem Zahnsegment den kleinstmöglichen Ausschlag. Je weiter man den Kupplüngsbolz-en nach oben bringt, um so größer wird der Ausschlag des Segmentes und somit auch des Spindelstockes. Und zwar wächst dieser Ausschlag nicht nur umgekehrt proportional der Entfernung des Kupplungsbolzens vom Drehpunkt 10, sondern außerdem noch proportional der Entfernung des Bolzens 12 vom Hebeldrehpunkt 7, so daß sich z. B. für die gezeichnete Ausführung der kleinste zum größten Spindelstockausschlag wie 1 : 7 verhält. Man hat es daher in der Hand, je nach Wahl des Frässpindelaus.schlages den Zähnen eine kurze stumpfe oder lange spitze Abrundung zu geben. Ebenso lassen sich entsprechend dem Ausschlage Räder mit kleiner Teilung und bis siebenmal größerer Teilung abrunden. Nach Lösen der Schrauben 22 läßt sich der Spindelstock um den Bolzen 23 schwenken, soweit dies die Schlitzlöcher für die Schrauben 22 zulassen. ¹¹S Würde derFräser senkrecht zur Zahnradachse. arbeiten, so würde-er infolge seiner Form, die der Zahnlücke einer Zahnstange nachgebildet ist, beim Abrunden der Zähne deren Breite B ganz wesentlich verringern, wie Fig. S zeigt. Um dies zu vermeiden, ist der Fräserspindelstock, wie beschrieben, um einen gewissen

ty _

Winkel drehbar ausgeführt, damit man den Fräser zum Zahnrad so einstellen kann, daß die Mantellinie des Fräserkegels parallel zur Stirnfläche der Zähne steht, d. h. die Fräserachse geneigt zur Zahnradachse zu liegen kommt, wie dies Fig. 6 veranschaulicht. Arbeitet der Fräser so, so behalten die Zähne beim Abrunden ihrer Enden die größtmögliche Breite und ergibt sich so für das ίο Stirnrad die kleinste, d. h. günstigste spezifische Flächenpressung.

Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Bahn, welche der Fräser auf dem Zahnradmantel beschreibt, während das Zahnrad sich gleichmäßig dreht. Durch Verschiebung des Bolzens 12 (Fig. i) läßt sich der Ausschlag j bzw. s¹ des Spindelstockes ändern, wodurch die Form der Abrundung der Zahnenden bestimmt ist. Fig. 7 und 8 bringen auch die Notwendigkeit zweier Kurvenscheiben (S₁ und 5» in Fig. i) klar zum Ausdruck, da der Fräser beim Abrunden der gegenüberliegenden Zahnenden eine Bahn' beschreiben muß, die spiegelbildlich zu der in Fig·. 7 und 8 gezeichneten Hegen muß. Das zu bearbeitende Rad wird entweder auf einem Dorn oder mit seiner Achse, falls es mit dieser aus einem Stück ist, zwischen den Spitzen des Teilspindelstockes 24 und des Reitstockes 25 aufgenommen. Durch drei Kegelräderpaare 26, 27, 28 überträgt das Schneckengetriebe 2 seine Bewegung auf die Welle 29, diese leitet die Bewegung in bekannter Weise durch ein Stirnräderpaar 30, Wechselräder 31 und Kegelräder 32 auf Schnecke33 und Schneckenrad34 desTeilspmdelstockes weiter. Die verlängerte Nabe des Schneckenradkörpers ist zur Aufnahme langer Wellen durchbohrt und trägt entweder Mitnehmerscheibe und Spitze wie in Fig. 1 oder +ο ein Dreibackenfutter 42 wie in Fig. 3. Bei Verwendung der entsprechenden Wechselräder 31 entspricht also, da das Übersetzungsverhältnis des Schraubenräderpaares 1:1 beträgt, eine Umdrehung des Schneckenrades 2 einer »5 Umdrehung der Kurvenscheiben S₁ und S₂, somit einem Hin- und Hergang der Frässpindel und einer Drehung des zu bearbeitenden· Zahnrades um eine Zahnteilung. Die Spananstellung erfolgt in bekannter Weise mittels Handrads 35, Gewindespindel und Mutter (Fig. 1, links·).

Um gegenüber dem Fräser genau die Mitte der Zahnlücke einstellen zu können, hat das Schneckengetriebe des Teilspindelstockes eine besondere Ausführungsform erhalten. Nach Aufnahme des Zahnrades mit dessen Welle zwischen den Spitzen und starter Verbindung mit dem Mitnehmer läßt sich die Teilspindel durch Verschieben der Schnecke in ihrer Jo Achsenrichtung drehen. Fig. 4 zeigt diese Anordnung. Die Schnecke läßt sich auf dem von ! den Wechselrädern 31 über die Kegelräder 32 angetriebenen Bolzen36 verschieben, und zwar wird dies durch ein Handrad 37 bewirkt, dessen lange Nabe außen Gewinde trägt und sich in einer Gewindebüchse 38 nach oben und unten verschrauben läßt. Die Bohrung des Handrades nimmt den Wellenfortsatz der

; Schnecke auf. Durch eine Verschraubung 39 gegen achsiales Verschieben gegenüber dem Handrad und durch die Feder des Bolzens 36 gegen Verdrehen gesichert, folgt die Schnecke der auf und nieder gehenden Bewegung des Handrades, wodurch Schneckenrad und Teilspindel um kleine Winkel gedreht werden können. Nach genauer Einstellung erfolgt Sicherung der Schnecke durch Anziehen der Klemmschraube 40.

Werden die beiden Hebel 6 und 9 durch einen Federbolzen 41 verbunden, wie in Fig. 2 gezeichnet, so können beide Hebel ihre Mittelstellung nicht ändern. Das Gewicht 19 wird durch Verschieben¹ in die Mittelachse (Fig. 1) der Maschine außer Wirkung gebracht, die Rolle 8 berührt keine der beiden sich drehen-

; den Kurvenscheiben und die Schwingbewegungen des Spindelstockes sind aufgehoben.

■ Werden die Stelleisenräder 31 äußer Ein-

, griff gebracht und dafür ein Stirnradpaar 43 (Fig. i, links) in Eingriff gebracht, so arbeitet die Schaftwelle 29 auf die im Tisch liegende

; Gewinidespindel und erteilt ersterer Längs-

[ selbstgang. Ein; verstellbarer Anschlag als Endausschalter betätigt durch ein Gestänge

_| eine Kupplung im Schneckengetriebe 2 und bringt die Tischbewegung zum Stillstand

: (nicht dargestellt). Die Maschine eignet sich so besonders zum Langloch- und Nutenfräsen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das Schnecken-

, rad 34 als Teilrad ausgebildet und gestattet so, daß Wellen mit mehreren um bestimmte

^! Winkel versetzten Nuten versehen werden können. Für das Fräsen von Nuten bietet die

j durchbohrte Teilspffldel, wie Fig. 3 zeigt, ganz

besondere Vorteile.

Claims (3)

1. ! Patent-Ansprüche:

   i. Maschine zum Abrunden der Stirnenden von Stirnradzähnen· mittels Fingerfräsers, bei welcher der Spindelstock mit der wagerechten Frässpindel eine quer zu ihrer Achsenrichtung hin und her gehende

   : Bewegung macht, während sich das zu bearbeitende Rad gleichförmig um eine ebenfalls wagerecht liegende Achse dreht, ge- n₅ kennzeichnet durch zwei scherenförmig gekuppelte Hebel (6 und 9), von denen einer

   , (9) mit dem Spindelstock (5) mittels Zahnsegments (14) und Zahnstange (16) in Verbindung steht, und durch einPaar gleieher Kurvenscheiben (S₁ und S₂), die mit dem anderen Hebel (6) zusammenwirken

   A -

   "können und einen größeren oder kleineren Ausschlag des Spindelstockes je nach der Entfernung des Kuppelbolzens (12) der Hebel (6, 9) von dem Drehpunkt (7) des von den Kurvenscheiben beeinflußten Hebels herbeiführen.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel, weiches zwischen dem Zahnsegment (14) des einen Scherenhebels (9) und der Zahnstange (16) des Spindelstockes (15) auftritt, dadurch für die Hin- und Herbewegung des Spindelstockes unwirksam gemacht wird, daß ein Gewicht (19) ein zweites, neben dem ersten angeordnetes Zahnsegment (17) 'zu verdrehen und so dauernd den Spindelstock (15) nach einer Seite zu drängen sucht und dadurch imnier nur dieselben Zahnflankenseiten aneinander arbeiten läßt und gleichzeitig eine stete Anpressung einer Laufrolle (8)' des anderen Scherenhebels an eine Kurvenscheibe bewirkt.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hin- und Herbewegung des Spindelstockes (15) un- 2; terbleibt, sobald die Scherenhebel (6 und 9) in ihrer Mittellage durch einen zweiten Bolzen (41) gekuppelt sind, so daß die Laufrolle (8) keine der beiden Kurvenscheiben (S₁ und 5₂) berührt, und daß bei 3' Ausschaltung der Antriebswechselräder (31) des Teilspindelstockes (24) eineKupplung des Maschinenantriebes mit einer Gewindespindel im Tisch vorgesehen und eine Drehung der Spindel des Spindelstockes 3: um bestimmte Winkel dadurch ermöglicht ist, daß das Schneckenrad (34) als einfache's Teilrad ausgebildet ist, zu dem Zweck, Längsnuten fräsen zu können, die um bestimmte Winkel versetzt liegen. 4<

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

   r.Rmteatr in nvv