DE378023C - Nach dem Waelzverfahren arbeitende Kegelraederbearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

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Kegelräderbearbeitungsmaschinen zur Herstellung möglichst theoretisch genauer Verzahnungen arbeiten bekanntlich nach dem Abwälzverfahren. Hierbei wird dem zu bearbeitenden Kegelrad eine Schwingbewegung um die Kegelspitze sowie eine Drehbewegung um die Kegelradachse erteilt, wobei die Schwingbewegung von der Drehbewegung oder umgekehrt abgeleitet wird, während das oder die Werkzeuge in Richtung von Erzeugenden des Kegelmantels relativ zum Kegelrad hin und her bewegt werden.

Die Ableitung der Drehbewegung um die Kegelachse von der Schwingbewegung um die Kegelspitze geschieht bei bekannten Maschinen dieser Gattung dadurch, daß durch die Schwingbewegung eine Rollbewegung des Kegelmantels auf einer geraden Bahn erzeugt wird, zu welchem Zwecke beispielsweise Bänder mit ihren Enden am Kegelmantel und an der geraden Bahn befestigt sind. Bei dieser Rollbewegung steht nur die Kegelmantellinie, die in der Mittellage des Kegels die Rollebene berührt, bei der Wälzung senkrecht auf der Mittellinie der Bänder, während beim Auflaufen der Bänder der Berührungspunkt gegen die Kegelspitze zu wandert und beim Ablaufen von derselben sich entfernt. Dadurch ändert sich die Drehgeschwindigkeit, und diese Drehbewegung und die Schwingbewegung ergänzen sich nicht derart, daß eine richtige Wälzung erfolgt.

Zur Behebung dieses Übelstandes wurde vorgeschlagen, an Stelle dieser Rollbewegung eines Kegelmantels Rollbewegungen eines Zylindermantels zu verwenden. Maschinen dieser Konstruktion werden aber ziemlich kompliziert.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine nach dem Wälzverfahren arbeitende Kegelräderbearbeitungsmaschine, bei welcher die Nachteile der erstgenannten Konstruktion vermieden werden.

Erfindungsgemäß ist eine Kegelräderbearbeitungsmaschine, bei welcher zur Erzeugung der Wälzbewegung einem Kegel eine Schwingbewegung um seine Spitze und von dieser Schwingbewegung eine Drehung des Kegels um seine Achse durch eine Wälzbewegung des Kegelmantels auf einer geraden Bahn abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Bahn eine durch die Schwingbewegung des Kegels um seine Spitze bewirkte Wälzbewegung auf einer zur Achse dieser Schwingbewegung

konzentrischen Bahn mitmacht, wodurch erreicht wird, daß die gerade Bahn ständig senkrecht steht zu einer Mantellinie des Kegels nach dem Punkt einer Geraden, in welchem sich der Kegelmantel und die Gerade bei ihrer Wälzbewegung berühren.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist beispielsweise auf der Zeichnung gezeigt, in welcher

ίο Abb. ι einen Aufriß, teilweise Schnitt einer Kegelräderbearbeitungsmaschine darstellt; Abb. ζ ist ein Grundriß zu Abb. ι; Abb. 3 zeigt in größerem Maßstabe den Antriebsmechanismus zweier Werkzeugstößel; in Abb. 4 ist ein Teil des Antriebsmechanismus teilweise im Schnitt gezeigt;

Abb. 5 zeigt eine automatische Teilvorrichtung;

Abb. 6 und j zeigen in größerem Maßstab in Aufriß und Vertikalschnitt eine Einrichtung zum Verstellen einer geraden Wälzbahn;

Abb. 8 und 9 sind schematische Darstellungen der Dreheinstellung der geraden Wälzbahn für verschiedene Kegelspitzenwinkel. In den Abb. 1 und 2 bezeichnet 1 das Maschinengestell, in welchem ein Werkstückträgerbock um eine senkrechte Achse OA schwingbar gelagert ist. Der Werkstückträgerbock setzt sich zusammen aus einem segmentförmigen Träger 2, der mittels eines im Maschinengestell gelagerten senkrechten Zapfens j Schwingbewegungen ausführen kann. Die Welle 5, welche das Werkstück trägt, ist in einem Lager 4 drehbar gelagert, und das Lager 4 sitzt auf einem mit einem Gleitstück 6 versehenen Arm. Das Gleitstück kann entlang dem Kreissegment des Trägers 2 verstellt und festgestellt werden. Die Anordnung ist so getroffen, daß die durch den Zapfen 3 gehende senkrechte Achse der Schwingbewegung durch die Spitze des Teilkegels des Werkstückes geht und das Kreissegment des Trägers 2 konzentrisch zur Kegelspitze gekrümmt ist. Die Welle 5 ist dadurch so gelagert, daß ihre Achse bei allen vorkommenden Verstellungen des Lagers 4 gegenüber dem Träger 2 durch die Kegelspitze geht. Die Schwingbewegungen des Trägers 2 um die vertikale Achse durch die Kegelspitze, d. h. die Schwingbewegungen des Kegels um seine Spitze, werden von der Antriebswelle 7 aus durch Riementrieb 8, Schnecke 9, Schneckenrad 10, Kurbelscheibe 11 mit Schlitz na und Kurbelstange 12 erzeugt.

Die Drehbewegung des Werkstückes um seine eigene Achse wird von dieser Schwingbewegung auf folgende Art abgeleitet: Das Gestell 1 ist mit einer konzentrisch zur vertikalen Achse durch die Kegelspitze angeordneten Zylindersegmentfläche 13 versehen. Dieser festen Fläche 13 ist eine längliche Tischplatte 14 vorgelagert, welche beiderends von Konsolen 15« und 156 getragen ist und auf letzteren in einer wagerechten Ebene gleiten kann. Stahlbänder 16 und 17, deren Enden je auf der festen Fläche 13 und auf der der letzteren zugekehrten geraden Stirnfläche 18 der Tischplatte 14 befestigt sind, verbinden die Stirnfläche der Tischplatte derart mit der festen Fläche 13, daß erstere sich auf letzterer abwälzen kann. Diese Wälzbewegung wird dadurch hervorgerufen, daß ein am Träger 2 vorgesehener Arm 19 mittels eines Gleitstückes 20 auf eine zur geraden Fläche 18 parallelen Fläche 21 des Tisches derart einwirkt, daß bei der Kreisbewegung des Gleitstückes 20 um die durch die Kegelspitze gehende senkrechte Achse OA die Fläche 18 des Tisches gezwungen wird, sich normal zur radialen Ebene durch den Gleitstückmittelpunkt einzustellen. Auf der Tischplatte 14 ist ein zylindrisches, gerades Lineal 22 verstellbar gelagert. Einzelheiten der Lagerung sind in den Abb. 6 und 7 dargestellt. In das zylindrische Lineal 22 sind beiderends konachsial angeordnete Zapfen 23 eingelassen, welche an je einem Hebel 24 fest sind. Jeder Hebel 24 ist mittels eines Zapfens 25 in einem Support 26 drehbar gelagert. Am Ende des Zapfens 25 ist ein Arm zj aufgekeilt, welcher über einer auf dem Support 26 angebrachten Gradteilung 28 bei der Verstellung des Lineals 22 um den Zapfen 25 eingestellt werden kann. E er Arm 27 ist mit einem Nullriß versehen, so daß die durch Drehung des Armes zy erfolgende Verstellung des Lineals auf der Gradteilung abgelesen werden kann. Die Supporte 26 sind in Schlitzen 29 des Tisches 14 in der Querrichtung des Lineals zz verstellbar und feststellbar. Auf einer Lauf büchse 30 der Welle 5 ist ein Rollsegment 31 längs der Welle verschiebbar gelagert. Das Rollsegment besitzt zu diesem Zwecke eine längsgespaltene Nabe ^z, welche auf die Laufbüchse 30 aufgeklemmt werden kann. Zweckmäßigerweise ist der eigentliche Segmentteil getrennt von der Nabe hergestellt, damit derselbe gegen andere Segmentteile von verschiedenem Radius ausgewechselt werden kann, ohne die Nabe 32 abnehmen zu müssen. Das Segment 31 ist mit dem zylindrischen Lineal 22 durch Bänder ^ verbunden, so daß sich das Segment auf dem Lineal abwälzen muß. Der Einfluß der Verstellung des Lineals 22 für zwei verschiedene Spitzenwinkel des Kegels ist in den Abb. 8 und 9 schematisch dargestellt. Für eine genaue Wälzbewegung der Segmente 31 auf dem Lineal 22 ist es zweckmäßig, daß diejenige Erzeugende des Teilkegelmantels oder ihre Verlängerung auf dem Mantel des Gegenkegels, welche in der durch die Kegelspitze gehenden Vertikalebene liegt, eine wagerechte Richtung einnimmt. In dieser Erzeugenden des Kegelmantels oder des Gegenkegels muß der jeweilige Berührpunkt zwischen Segment 31 und Lineal 22 liegen. Daraus geht ohne weiteres hervor, daß bei einer größeren Drehung des Lineals für

einen größeren Teilkegelwinkel auch gleichzeitig ein Heben des Lineals nötig ist, damit der Berührpunkt in dieser wagerechten Erzeugenden liegt.

Die Wirkungsweise dieser gezeigten Einrichtung ist wie folgt: Von der Arbeitswelle 7 aus wird über die Übersetzungsmittel (Riementriebs, Schnecke q, Schneckenrad 10, Kurbelscheibe 11, Kurbelstange 12) dem Werkstückträger 2 eine Schwingbewegung um die durch die Kegelspitze gehende senkrechte Achse OA erteilt, d. h. das Kegelrad wird um seine Spitze geschwungen. Durch diese Schwingbewegung verursacht das in dem Arm 19 gelagerte Gleitstück 20 ein Abwalzen des Tisches 14 auf der Kreisbahn 13; gleichzeitig wälzt das Segment 31 sich auf dem Lineal 22 ab, wodurch der das Werkstück tragenden Welle 5 eine Drehung und somit auch dem Werkstück 5« eine Drehung um die eigene Kegelachse erteilt wird. Bei dieser doppelten Wälzbewegung dreht sich das Lineal 22 in der Wagerechtebene stets so, daß die eine Mantellinie des Kegels oder des Gegenkegels nach dem Berührungspunkt zwischen Segment und Lineal stets senkrecht auf letzterem steht. Auf diese Weise wird eine theoretisch korrekte Wälzbewegung des Werkstückes erzielt.

Gegenüber dem Werkstückträger sind die hin und her gehenden Werkzeugstößel 34 und 35 auf Erhöhungen des Gestelles 1 gelagert. Jeder Werkzeugstößel liegt in einem Führungsschlitten 36 bzw. 37, welcher gegenüber einem Rahmen 38 durch Drehung um einen Bolzen 39 in senkrechter Ebene verschwenkt und festgestellt werden kann. Jeder Rahmen 38 ist in einer Wagrechtebene verschwenkbar um einen Bolzen 40, so daß die Führungsschlitten derart eingestellt werden können, daß sich das Werkzeug längs Erzeugenden des Kegels hin und her bewegt. Am vorderen Ende trägt jeder Werkzeugstößel in der Höhe und seitlich verstellbare sowie, drehbare Führungen, durch welche das Werkzeug, im gezeichneten Fall eine Schmirgelscheibe 42, beliebig eingestellt werden kann.

Die Schmirgelscheiben werden durch auf die Riemenscheiben 43 wirkende Kraftübertragungsorgane, welche in der Zeichnung nicht dargestellt sind, in Umdrehung versetzt.
Der Antrieb der hin und her gehenden Werk-.

zeugstößel erfolgt auf folgende Weise:

Jeder Stößel 34, 35 ist mit einer Schraubenspindel 44 bzw. 45 ausgestattet (Abb. 3), auf welcher ein Schneckenrad 46 bzw. 47 sitzt, dessen Nabe mit Muttergewinde versehen ist.

Zweckmäßig sind die Schraubenspindeln mit rechts- und linksgängigem Gewinde versehen, damit die Stößel sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen, d. h. der eine auf das Werkstück zu sich bewegt, wenn der andere sich von demselben weg bewegt. Mit jedem Schnekkenrad 46 bzw. 47 ist eine Schnecke 48 bzw. 49 im Eingriff. Die beiden Schnecken sind durch eine gelenkige Welle 50 miteinander verbunden, welche auch eine Änderung der Entfernung der Schneckenräder voneinander in achsialer Riehtung der Welle 50 zuläßt. Jede Schnecke 48, 49 ist auf einem in Richtung gegen das Schneckenrad zu bzw. von ihm weg verschiebbaren Rahmen 51 bzw. 52 gelagert; die Verschiebung der Rahmen gegenüber festen Gehäusen 53 bzw. 54 erfolgt durch Exzenterhebel 55 bzw. 56. Mittels dieser "Exzenterhebel können die Schnecken 48 bzw. 49 einzeln außer Eingriff mit den Schnekkenrädern 46 bzw. 47 gebracht werden, und so kann der Antrieb jedes Stößels getrennt ausgeschaltet werden. Der Antrieb der Welle 50 erfolgt von einer senkrechten Gelenkwelle 57 aus mittels Kegelräder 58 und 59 (Abb. 3), wobei das Kegelrad 59 lose drehbar auf der Welle 50 angeordnet und mit einer Zahnkupplungshälfte 60 ausgestattet ist. Die andere Zahnkupplungshälfte 61 ist auf der Welle 50 verschiebbar, aber nicht drehbar und kann durch einen Hebel 62 ein- und ausgerückt werden. Durch Umstellen des Hebels 62 kann somit der Antrieb beider Stöliel ein- und abgeschaltet werden. Der Antrieb der vertikalen Welle 57 erfolgt von der Antriebswelle 7 aus unter Zwischenschaltung eines Kegelräderwendegetriebes 63 mit Umsteuermuffe 64. Die Umsteuerung erfolgt durch Knaggen 65 und 66, welchen vom Umsteuergetriebe aus eine Kreisbewegung erteilt wird; bei dieser Bewegung stoßen die Knaggen gegen den Hebel 67, der die Umsteuermuffe nach der einen oder anderen Richtung verschiebt.

Auf der Welle 5 des Werkstückes ist eine Teilvorrichtung 68 vorgesehen, welche selbsttätig auf elektrischem Wege bewegt wird. An einem der Stöi3el ist ein Kontakt 69 und an der Führung dieses Stößels ein verstellbarer Kontakt 70 vorgesehen, welche sich berühren, wenn der Stößel in seine hintere Lage kommt. Hierdurch wird über eine Batterie ein Stromkreis nach dem Elektromagneten 71 der Teilvorrichtung geschlossen. Am einen Ende eines Doppelhebels sitzt ein Anker 73, das andere Ende des Doppelhebels 72 ist mit dem Drehpunkt 74 eines weiteren Doppelhebels 75 gekuppelt. Die Enden des Doppelhebels 75 stehen mit einem Hakenhebel 76 und einem Riegel yy in Verbindung, welche n₀ mit Zähnen des Teilrades 78 im Eingriff sind. Das Teilrad 78 sitzt fest auf der Welle 5, welche das Werkstück trägt, während das Gehäuse der Teilvorrichtung mit der Laufbüchse 30 fest verbunden ist. Die bei der Wälzbewegung des Segmentes 31 entstehende Drehung der Laufbüchse um die Achse der Welle 5, welche das Gehäuse ebenfalls mitmacht, wird durch den Riegel yy auf das Teilrad 78 und somit, da letzteres auf der Welle 5 festsitzt, auf die Welle 5 übertragen.

Die Wirkungsweise der Teilvorrichtung ist wie

folgt: Wird der Anker 73 durchSchließen desStromkreises angezogen, so wird der Doppelhebel η ζ gedreht und hierbei auf den Drehpunkt des Doppelhebels 75 ein Zug in der Richtung vom Teilrad 78 weg ausgeführt. Durch diesen Zug wird zunächst der Riegel 77 aus dem Teilrad /& gehoben und dann mittels des Hakenhebels 70 das Teilrad 78 um eine Zahnteilung gedreht, wobei j zuerst der Hakenhebel als Drehpunkt dient, um den Riegel herauszuziehen, und dann der in- : zwischen festgelegte Riegel dem Hakenhebel als Widerlager dient.

Für jeden bestimmten Teilkegelwinkel ist ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Schwingbewegung um die Kegelspitze und der Dreh- ' bewegung um die Kegelachse erforderlich. Es ist bekannt, bei Kegelräderschleifmaschinen, bei welchen durch Rollsegmente und Stahlbänder die Wälzbewegungen erzeugt werden, das richtige ■ ao Verhältnis der Bewegungen durch auswechselbare Segmente von verschiedenem Radius herzustellen. Da man praktisch nur eine beschränkte Zahl dieser Segmente zur Verfugung haben wird, so werden durch diese Mittel nur stufenweise ; Änderungen, welche den Ausführungen der Segmentradien entsprechen, hergestellt werden ^j können, d. h. es können Verzahnungen vorkommen, bei welchen beispielsweise ein auswechselbares Segment zu großen Radius hat, während der Radius des nächsten Segmentes schon zu klein ist, um ein ganz bestimmtes Verhältnis zwischen den Bewegungen, welche das Abwälzen erzeugen, hervorzurufen. Man wird sich also für das eine oder andere Segment entscheiden müssen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform können bei einer beschränkten Anzahl von auswechselbaren Segmenten die genauen Bewegungsverhältnisse dadurch erzielt werden, daß das Segment 31 zweckmäßigerweise verschiebbar längs der Welle 5 und gleichzeitig das Lineal 22 \ in der Wagerechtebene parallel verschiebbar angeordnet ist. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei der einem neuen Kegelspitzenwinkel entsprechend geneigten Lage der Welle 5 ein Verschieben des Segmentes 31 längs der Welle und des Lineals 22 in den Führungen 29 eine kleine Änderung im gleichen Sinne wie durch ! eine Änderung des Radius des Segmentes erzielt werden kann.

Mit der beschriebenen Kegelräderbearbeitungsmaschine ist es ermöglicht, theoretisch richtige Kegelräder für alle vorkommenden Verhältnisse zu erzeugen. Die Wälzvorrichtung ist stabil und zeichnet sich durch große Einfachheit aus.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche: i. Nach dem Walzverfahren arbeitende Kegelräderbearbeitungsmaschine, bei welcher zur Erzeugung der Wälzbewegung einem Kegel eine Schwingbewegung um eine durch seine Spitze gehende Achse erteilt wird und von dieser Schwingbewegung eine Drehung des Kegels um seine eigene Achse durch eine Wälzbewegung des Kegelmantels auf einer geraden Bahn abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die. gerade Bahn (22) eine durch die Schwingbewegung des Kegels um seine Spitze bewirkte Wälzbewegung auf einer zur Achse dieser Schwingbewegung konzentrischen Bahn mitmacht, wodurch erreicht wird, daß die gerade Bahn ständig senkrecht steht zu derjenigen Mantellinie des Teilkegels, die den Berührungspunkt dieser geraden Bahn mit der zur Schwingachse (OA) konzentrischen Bahn verbindet.
2. 2. Kegelräderbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gerade Bahn als zylindrisches Lineal ausgeführt wird.
3. 3. Kegelräderbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lineal für verschiedene Kegelspitzenwinkel entsprechend diesen Winkeln gegenüber einer Lagerung verdreht und in senkrechter Richtung so verstellbar ist, daß die Mantellinie nach dem Beriihrpunkt von Kegelmantel und Gerade stets in horizontaler Lage sich befindet und daß das Lineal ferner auch in horizontaler Richtung parallel zu sich verstellbar ist.
4. 4. Kegelräderbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwecks Erzeugung der Wälzbewegung des Kegelmantels auf der geraden Bahn vorgesehenes auswechselbares Segment (31) längs der Welle des Kegelradwerkstückes verschiebbar angeordnet ist, um durch Verschiebung des Segmentes bei einer gleichzeitigen Verstellung des Lineals in horizontaler Richtung eine Änderung zwischen Schwing- und Drehbewegung für verschie dene Teilkegelwinkel zu erhalten.
5. 5. Kegelräderbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Schwingachse [OA) konzentrisehe, zylindrische, feste Lauffläche (13) vorgesehen ist, auf welcher die Stirnfläche (18) eines in einer horizontalen Ebene verschiebbaren, das zylindrische Lineal aufnehmenden Tisches {14) wälzt.

   Hierzu 1 Bkitt Zeichnungen.