DE4101109A1 - Vorrichtung zur bearbeitung von kegelraedern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Kegelrades wie zum Beispiel eines Spiralkegelrades, eines Hy­ poidkegelrades oder dergleichen.

Eine herkömmliche Vorrichtung zur Bearbeitung eines Kegelra­ des dieser Art ist offenbart in der japanischen veröffent­ lichten geprüften Patentanmeldung 516/1965. Die Vorrichtung umfaßt einen Vorrichtungsrahmen, einen an dem Vorrichtungs­ rahmen angeordneten Spindelkopf zur drehbaren Lagerung einer Spindel, an welcher ein Bearbeitungswerkzeug angebracht ist, und eine (Index)-Schalteinrichtung zum Halten eines Werkstük­ kes als eines Rohmaterials für ein Kegelrad, wodurch jeder Zahnraum mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird durch Drehen des Werkstückes mit der Schalteinrichtung um einen Teilungsabstand von Zähnen, die an dem Werkstück zu bilden sind. In dieser Vorrichtung ist die Spindel durch den Spin­ delkopf in einer zu der Schalteinrichtung nach unten geneig­ ten Lage derart drehbar gelagert, daß die Spindel in ihrer Axialrichtung verschiebbar ist. Der Spindelkopf ist in einer seitlichen Richtung verschiebbar, welche die Axiallinie der Spindel unter rechtem Winkel schneidet und ist drehbar um eine senkrechte Axiallinie, welche die Axiallinie der Spindel unter rechtem Winkel schneidet. Ein beweglicher Rahmen ist an dem Vorrichtungsrahmen vor dem Spindelkopf derart angeordnet, daß er in der horizontalen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung sowie in der seitlichen Richtung verschiebbar ist. Die Schalteinrichtung ist an dem beweglichen Rahmen derart gela­ gert, daß sie auf und ab verschiebbar ist entlang einer ge­ neigten Fläche, welche die Axiallinie der Spindel unter rech­ tem Winkel schneidet. Um das Bearbeitungswerkzeug zuzuführen, wird die Spindel relativ zu dem Spindelkopf vorwärts und rückwärts bewegt. Um das Werkstück anzubringen oder abzuneh­ men, wird der bewegliche Rahmen vorwärts und rückwärts ver­ schoben. Um die Spiralrichtung der Zähne zu verändern, wird die Schalteinrichtung verschoben durch die Verschiebung des beweglichen Rahmens von einer Seite der seitlichen Richtung zu der anderen Seite, und gleichzeitig wird der Spindelkopf gedreht, wodurch der Schneidpunkt von einer seitlichen Seite zu der anderen Seite des Werkstückes verschoben wird. Um den Teilkegelwinkel des Kegelrades zu verändern, wird der Spin­ delkopf gedreht und wird gleichzeitig in der Querrichtung verschoben, wodurch der Neigungswinkel der Spindel gegen die Schalteinrichtung verändert wird.

Die beschriebene herkömmliche Vorrichtung weist die folgenden Nachteile auf. Und zwar muß bei Veränderung der Spiralrich­ tung der Spindelkopf gedreht werden, und der bewegliche Rah­ men muß in der Querrichtung verschoben werden, was zu einer komplizierten Arbeit führt. Außerdem ist die Spindel ver­ schiebbar in der Axialrichtung relativ zu dem Spindelkopf ge­ lagert und ist an dem Vorrichtungsrahmen seitlich verschieb­ bar und über den Spindelkopf drehbar gelagert. Daher weist die Spindel nicht weniger als drei Freiheitsgrade auf und neigt dazu, Vibrationen der Spindel Anlaß zu geben aufgrund von Lockerheit oder dergleichen in jedem der Gleitabschnitte und dem drehbaren Abschnitt. Die Nutzungsdauer und die Bear­ beitungsgenauigkeit des Bearbeitungswerkzeugs werden also wahrscheinlich vermindert.

In der oben erwähnten herkömmlichen Vorrichtung ist der Tei­ lungsabstand der Indexschalteinrichtung festgelegt. Daher können Kegelräder verschiedener Zahnteilungsabstände nicht bearbeitet werden. Als eine herkömmliche Vorrichtung, in wel­ cher der Teilungsabstand verändert werden kann, offenbart die japanische veröffentlichte geprüfte Gebrauchsmusteranmeldung 353/1983 eine Vorrichtung mit folgendem Aufbau. Die Vorrich­ tung weist Teilungsplatten auf, die an einer Teilungswelle vorgesehen sind, an welcher ein Werkstück angebracht ist. Zwei Malteserkreuzwellen (oder Malteserbewegungswellen) sind vorgesehen, wobei jede der Wellen einen Malteserkreuzstift aufweist, welcher mit Schlitzen an einem äußeren Umkreis je­ der der Teilungsplatten in Eingriff kommen kann. Jede der Malteserkreuzwellen ist über eine Umschaltkupplung mit einer Antriebsquelle verbunden. Durch Umschalten der Umschaltkupp­ lung wird die Indexwelle mit einem Indexschritt gedreht zwi­ schen dem, welcher der einen Teilungsplatte entspricht, und dem, welcher der anderen Teilungsplatte entspricht. Es kann erwogen werden, diese Indexschaltvorrichtung in die oben be­ schriebene Vorrichtung zur Bearbeitung eines Kegelrades ein­ zubauen, um eine Änderung des Teilungsabstandes zu bewerk­ stelligen. Es ist jedoch in dieser Indexschaltvorrichtung nicht möglich, die Schaltscheiben und die Malteserkreuzwellen zu wechseln, um während der Bearbeitung des Kegelrades auf die nächste Bearbeitung vorzubereiten. Die Indexschaltvor­ richtung ist daher nicht dazu geeignet, verschiedene Arten von Produkten jeweils in kleinen Mengen herzustellen.

Unter Berücksichtigung der obigen Probleme ist ein erstes Ziel der Erfindung die Schaffung einer Vorrichtung zur Bear­ beitung eines Kegelrades, in welcher Änderungen nicht nur in dem Teilungsabstand, sondern auch in dem Teilkegelwinkel leicht gehandhabt werden können, und in welcher die Verminde­ rung der Nutzungsdauer des Bearbeitungswerkzeugs und die Ver­ schlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund der Vibra­ tion der Spindel verhindert werden kann durch Verminderung des Freiheitsgrades der Spindel. Ein zweites Ziel der Erfin­ dung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Bearbeitung ei­ nes Kegelrades, in welcher die Änderung der Spiralrichtung leicht gehandhabt werden kann.

Zur Erreichung des oben beschriebenen ersten Zieles wird eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Kegelrades geschaffen, wel­ che umfaßt: einen Vorrichtungsrahmen, einen an dem Vorrich­ tungsrahmen angeordneten Spindelkopf zur drehbaren Lagerung einer Spindel, an der ein Bearbeitungswerkzeug angebracht ist, eine an dem Vorrichtungsrahmen angeordnete Schaltein­ richtung zum Halten eines Werkstückes in der Art, daß das Werkstück in die nächste Indexstellung geschaltet wird um einen Teilungsabstand von Zähnen, die daran zu bilden sind, wodurch jeder Zahnraum mit dem Bearbeitungswerkzeug bearbei­ tet wird. Die Spindel ist horizontal und drehbar an dem Spin­ delkopf derart gelagert, daß sie in ihrer Axialrichtung unbe­ weglich ist. Der Spindelkopf ist in der Axialrichtung nach hinten und nach vorne verschiebbar und ist in einer seitli­ chen Richtung unter rechtem Winkel zu der Axiallinie ver­ schiebbar. Ein Ständer ist an dem Vorrichtungsrahmen vor dem Spindelkopf derart angeordnet, daß er um eine vertikale Axi­ allinie um einen willkürlichen Winkel drehbar ist. Es sind mehrere Schalteinrichtungen an einem äußerem Umkreis des Ständers im Abstand voneinander vorgesehen.

Um das oben erwähnte zweite Ziel zu erreichen, sind gemäß ei­ nem anderen Merkmal der Erfindung die Schalteinrichtungen an dem Ständer vertikal verschiebbar angeordnet.

Bei der Bearbeitung von Kegelrädern verschiedener Teilungsab­ stände wird der Ständer so gedreht, daß eine Schalteinrich­ tung mit einem dem Teilungsabstand des Kegelrades entspre­ chenden Teilungsabstand gewählt wird zur Positionierung in einer Stellung, welche dem Bearbeitungswerkzeug gegenüber­ liegt. Wenn sich in diesem Fall der Durchmesser des Werkstük­ kes verändert, ist der Schneidpunkt relativ zu dem Werkstück in der seitlichen Richtung versetzt, was zu einer Änderung des Spiralwinkels führt. Daher wird die Stellung des Spindel­ kopfes je nach dem Durchmesser des Werkstückes seitlich ju­ stiert.

Da der Neigungswinkel jeder der Schalteinrichtungen relativ zu der Spindel durch die Drehung des Ständers verstellt wer­ den kann, kann sie außerdem eine Änderung des Teilkegelwin­ kels bewerkstelligen. In diesem Fall wird die Stellung des Spindelkopfes auch seitlich verstellt, um die Versetzung des Schneidpunktes relativ zu dem Werkstück zu korrigieren.

Wenn jede der Schalteinrichtungen von einer unteren Position in eine obere Position verschoben wird, verschiebt sich der Schneidpunkt von einem unteren Seitenabschnitt zu einem obe­ ren Seitenabschnitt des Bearbeitungswerkzeugs, was zu einer Änderung der Spiralrichtung der Zähne führt. Daher kann durch einfaches Verschieben jeder der Schalteinrichtungen nach oben und unten die Vorrichtung eine Änderung der Spiralrichtung der Zähne bewerkstelligen.

Wenn das Werkstück an jeder Vorrichtung angebracht oder davon abgenommen wird, wird die Spindel nach hinten verschoben. Nachdem das Werkstück angebracht worden ist, wird der Spin­ delkopf bei jeder Drehung um einen Teilungsabstand des Werk­ stückes nach vorn in eine vorbestimmte Schneidstellung ver­ schoben, wodurch jeder Zahnraum bearbeitet wird.

In der Vorrichtung der Erfindung ist die Spindel an dem Vor­ richtungsrahmen über den Spindelkopf derart gelagert, daß die Spindel vor und zurück (das heißt, in der Axialrichtung der Spindel) sowie in der seitlichen Richtung verschiebbar ist. Der Freiheitsgrad der Spindel beträgt daher zwei. Im Ver­ gleich zu der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung ist der Freiheitsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eins kleiner, und folglich treten die Vibrationen der Spindel mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf, was zu einer verbes­ serten Nutzungsdauer des Bearbeitungswerkzeugs führt. Obwohl der Freiheitsgrad der Spindel vermindert ist, wird die Stei­ figkeit der Lagerung des Werkstückes vermindert, wenn der Freiheitsgrad der Schalteinrichtung erhöht wird, und die Ver­ besserung der Bearbeitungsgenauigkeit kann nicht erhalten werden. In der Erfindung beträgt jedoch der Freiheitsgrad der Schalteinrichtung nur zwei, da diese an dem Vorrichtungsrah­ men nur zu Drehbewegungen und Vertikalverschiebebewegungen relativ zu dem Vorrichtungsrahmen gelagert ist. Die Bearbei­ tungsgenauigkeit kann daher verbessert werden.

Ferner ist, wenn eine momentan benutzte Schalteinrichtung zu dem Bearbeitungswerkzeug hinweist, die andere Schalteinrich­ tung (oder Einheiten), welche die Bearbeitung beendet hat, in der Umkreisposition des Ständers positioniert, welche nicht zu dem Bearbeitungswerkzeug hinweist. Daher kann die fertige Schalteinrichtung (oder -einrichtungen) von dem Ständer abge­ nommen werden, sodaß eine andere Schalteinrichtung (oder -einrichtungen) stattdessen an dem Ständer angebracht werden kann. Wenn bei der vertikalen Verschiebung der Schalteinrich­ tungen mehrere vertikal verschiebbare Hubrahmen an dem Stän­ der vorgesehen werden mit einem Abstand zwischen ihnen in der Umfangsrichtung des Ständers, und wenn jede der Schaltein­ richtungen abnehmbar an jedem der Hubrahmen angebracht ist, ist dies insofern von Vorteil, als die Schalteinrichtungen gewechselt werden können, ohne den Hubmechanismus auseinan­ derzunehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung;

Fig. 3 eine linke Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenschnittansicht einer Schalt­ einrichtung entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine Vorderansicht der Schalteinrichtung, halb im Schnitt;

Fig. 6 eine Rückansicht eines Malteserkreuzrad-Abschnitts, von der Linie VI-VI in Fig. 4 aus betrachtet;

Fig. 7 eine Vorderansicht der Schalteinrichtung ein­ schließlich einer Zahndicken-Meßeinheit;

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine Seitenansicht der Zahndicken-Meßeinheit, von der Linie IX-IX in Fig. 7 aus betrachtet; und

Fig. 10 ein Diagramm einer Änderung der Spiralrichtung der Zähne.

Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf eine Zahnradschleifmaschine als eine Vorrich­ tung zur Bearbeitung eines Kegelrades. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind ein Spindelkopf 4 und ein Ständer 5 ne­ beneinander an einem Vorrichtungsrahmen 1 angeordnet. Der Spindelkopf 4 lagert horizontal und drehbar eine Spindel 3, an welcher ein topfförmiger Schleifer 2 als Bearbeitungswerk­ zeug angebracht ist, derart, daß die Spindel 3 in ihrer Axi­ alrichtung unbeweglich ist. Der Ständer 5 ist um eine verti­ kale Achse drehbar. Hubplatten 6, 6, welche durch Zylinder 6a, 6a angehoben bzw. abgesenkt werden, sind an diametral ge­ genüberliegenden Umfangsseiten des Ständers 5 angeordnet. Eine (Index-)Schalteinrichtung 7 ist an jeder Hubplatte 6 an­ gebracht zum Halten eines Werkstückes W als eines Rohmateri­ als für ein Kegelrad. Je nach der Art des Werkstückes wird durch die Drehung des Ständers 5 eine der Schalteinrichtungen 7, 7 derart gewählt, daß diese in einer Bearbeitungsstellung positioniert wird, welche dem Spindelkopf 4 gegenübersteht. Das Werkstück W wird um einen Teilungsabstand von Zähnen wei­ tergeschaltet, die daran zu erzeugen sind, und Zahnräume wer­ den mit dem Schleifer 2 geschliffen.

Ein Zahnkranz 8 ist an einem Fußabschnitt des Ständers 5 fest angeordnet. Ein Ritzel 10a, das an einer Ausgangswelle eines Untersetzungsgetriebes 10 vorgesehen ist, welches zum Drehen des Ständers 5 mit einem Elektromotor 9 verbunden ist, steht mit dem Zahnkranz 8 derart in Eingriff, daß durch Betätigen des Elektromotors 9 der Ständer 5 in der normalen und der um­ gekehrten Richtung gedreht werden kann. Zwei Puffer 11 sind vorragend an einer unteren Seite des Umkreises des Ständers 5 angeordnet. Ein Anschlag 12 ist an einer oberen Fläche des Vorrichtungsrahmens 1 jeweils in einer solchen Position vor­ gesehen, daß er dem geometrischen Bahnort jedes Puffers 11 gegenübersteht. Eine Mehrzahl von Bremseinrichtungen 13 mit je einem Zylinder 13a und einem Bremsteil 13b, welches durch die Betätigung des Zylinders 13a gegen eine obere Fläche des Zahnkranzes 8 gedrückt werden kann, ist an einer oberen Flä­ che des Vorrichtungsrahmens 1 vorgesehen. Der Ständer 5 kann also durch die Betätigung der Bremseinrichtung in einer Stel­ lung positioniert werden, in welcher er durch jeden der An­ schläge 12 gestoppt wird.

Der Spindelkopf 4 ist an dem Vorrichtungsrahmen 1 so gela­ gert, daß er in Axialrichtung der Spindel 3, das heißt, in der Längsrichtung vor und zurück verschiebbar ist, und daß er in seitlicher Richtung verschiebbar ist. Anhand der Fig. 1 bis 3 werden nun Einzelheiten beschrieben. Auf dem Vorrich­ tungsrahmen 1 ist ein Gleitsockel 15 angeordnet, welcher auf in der Querrichtung verlaufenden Schienen 14 gelagert ist. Der Spindelkopf 4 ist auf dem Gleitsockel 15 so angebracht, daß er in der Längsrichtung verschiebbar ist entlang einer Führungsnute 15a, welche in dem Gleitsockel 15 ausgebildet ist. Der Gleitsockel 15 ist mit einer in Längsrichtung ver­ laufenden Gewindestange 17 versehen, welche durch einen Elek­ tromotor 16 an dem hinteren Ende des Gleitsockels 15 gedreht wird, und die Gewindestange 17 ist mit Gewindeeingriff in eine Gewindelaufbuchse 18 eingesetzt, welche an einer Boden­ fläche des Spindelkopfes 4 befestigt ist. Mit dem Gleitsockel 15 ist eine Kolbenstange eines Zylinders 19 verbunden, wel­ cher an einer oberen Fläche des Vorrichtungsrahmens 1 fest angeordnet ist. Ein Puffer 20 ist vorragend an der rechten und der linken Seite des Gleitsockels 15 angeordnet. Ein An­ schlag 21 ist auf der rechten und der linken Seite einer obe­ ren Fläche des Vorrichtungsrahmens 1 vorgesehen. Der Spindel­ kopf 4 ist also so angeordnet, daß er über die Gewindestange 17 für eine Längsbewegung durch die Drehung des Elektromotors 16 in der normalen und der umgekehrten Richtung sowie über den Gleitsockel 15 durch die Betätigung des Zylinders 19 für eine seitliche Bewegung vorgesehen ist. An dem hinteren Ende des Spindelkopfes 4 ist ein Elektromotor 22 zum Antreiben der Spindel 3 vorgesehen.

Jede der Schalteinrichtungen 7 umfaßt, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ein Grundteil 23, welches mit der Hubplatte 6 verschraubt ist, und einen Schalttisch 24, welcher sich auf der Vorderseite des Grundteiles 23 befindet. Der Schalttisch 24 ist an dem Grundteil 23 durch eine Welle 25 gelagert, wel­ che an ihrer Rückseite durch Einfügen der Welle 25 in das Grundteil 23 verschraubt ist, so daß der Schalttisch 24 dreh­ bar und in der Axialrichtung, das heißt, in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verschiebbar ist. Kreisförmige Auflageplat­ ten 26a sind an solchen Stellen angeschraubt, daß sie dem Grundteil 23 bzw. dem Schalttisch 24 gegenüberstehen. In je­ der der Auflageplatten 26a sind Stahlkugeln 26b angeordnet in einer Ringform, die zu der Welle 25 konzentrisch ist. Da­ durch, daß jede der Stahlkugeln 26b an einer der Auflageplat­ ten 26a mit jedem Teilungsabstand zwischen jeder der Stahlku­ geln 26b an der anderen Auflageplatte 26a eingreift, kann der Schalttisch 24 in jeder Indexstellung festgehalten werden, wodurch ein (Index-)Schaltmechanismus 26 gebildet wird.

Lagerbuchsen 27 sind an beiden Enden der Wellenbohrung einge­ paßt, durch welche die Welle 25 eingesetzt wird. Schmieröl wird den inneren Umkreisen der Lagerbuchsen 27 über Schmier­ löcher 28 zugeführt, um eine Schmierung zwischen der Welle 25 und den Lagerbuchsen 27 durchzuführen. Eine Frontabdeckung 23a zum Abdichten des Raumes zwischen dem Grundteil 23 und dem Schalttisch 24 vor dem Grundteil 23 sowie eine hintere Abdeckung 23b zum Abdichten des hinteren Raumes des Grundtei­ les 23 sind an das Grundteil 23 angefügt. Das Schmieröl wird von einem Ablaßloch 29 abgelassen.

An einem unteren Abschnitt des Grundteiles 23 ist eine An­ triebswelle 31 drehbar gelagert, die durch einen an die hin­ tere Abedeckung 23b angefügten Hydraulikmotor 30 angetrieben wird. Die Antriebswelle 31 ist an ihrem vorderen Ende verse­ hen mit einer Scheibe 32a und einem exzentrischen Malteser­ stift 32, der an die Scheibe 32a angefügt ist. An dem hinte­ ren äußeren Umkreis des Schalttisches 24 ist, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Malteserkreuzscheibe 33 ausgebildet, mit wel­ cher der Malteserstift 32 in Eingriff steht, sowie die kreis­ förmige Nute 33a an der inneren Seite der Malteserkreuz­ scheibe 33, mit welcher ein Teil des äußeren Umkreises der Scheibe 32a in Eingriff steht. Eine vertikal verlaufende Öff­ nung 33c ist in einem in Längsrichtung mittleren Abschnitt des Grundteiles 23 vorgesehen, um darin einen Schaltarm 34 einzuschließen, welcher an seinem oberen Ende durch eine Welle 34a drehbar gelagert ist. Der Schaltarm 34 ist versehen mit einem mittleren Stift 34b, der mit einer mittleren äuße­ ren Nute der Welle 25 in Eingriff steht, und mit einem Stift 34c, der mit einer Nockenscheibe 35 in Eingriff steht, welche an einem Mittelabschnitt der Antriebswelle 31 ausgebildet ist.

Wenn in dieser Anordnung die Antriebswelle 31 gedreht wird, wird der Schalttisch 24 in der anfänglichen 90-Grad-Drehung der Antriebswelle 31 über die Nockenscheibe 35 und den Schaltarm 34 nach vorn verschoben (in Fig. 4 nach rechts). Dadurch wird der Eingriff des Schaltmechanismus 26 gelöst, und der Eingriff zwischen der Scheibe 32a und der kreisförmi­ gen Nute 33a wird ebenfalls gelöst. Bei der anschließenden 180-Grad-Drehung der Antriebswelle 31 wird der Malteserstift 32 mit der Malteserkreuzscheibe 33 in Eingriff gebracht, so daß der Schalttisch 24 um eine Teilung der Malteserkreuz­ scheibe 33 gedreht wird. Kurz bevor der Malteserstift 32 aus der Malteserkreuzscheibe 33 herausgezogen wird, beginnt der Schalttisch 24 über die Nockenscheibe 35 und den Schaltarm 34 mit einer Verschiebung nach hinten, so daß die Scheibe 32a in die kreisförmige Nute 33a eingreift, und dann wird der Schaltmechanismus 26 kontaktiert, wodurch die Stellung des Schalttisches 24 fixiert wird. Wenn die Welle 31 um eine Um­ drehung gedreht worden ist, gibt ein Näherungsschalter 36, welcher mit einer Klinke 36a an dem hinteren Ende der An­ triebswelle 31 zusammenarbeitet, ein Signal zum Stoppen der Drehung der Antriebswelle 31.

An der Vorderseite des Schalttisches 24 sind eine Aufnahme­ fläche 24a für das Werkstück und ein Klemmteil 37 von koni­ scher Scheibenfedergestalt vorgesehen, welches mit radial verlaufenden Kerben 37a versehen ist, und welches radial ex­ pandiert wird, um das Werkstück W von seiner Innenseite fest­ zuklemmen. Ein Betätigungsstab 38 ist durch die Welle 25 hin­ durch so eingefügt, daß er das Klemmteil 37 expandiert, indem er es von seiner Vorderrichtung drückt. An dem hinteren Endabschnitt der Welle 25, der sich zu der Rückseite des Grundteiles 23 hin erstreckt, ist ein Klemmzylinder 39 fest vorgesehen, in welchen ein Kolben 39a eingesetzt ist, der mit dem Betätigungsstab 38 zu verbinden ist. Das Klemmteil 37 wird betätigt, um über den Betätigungsstab 38 das Werkstück W festzuklemmen, indem ein Druckfluid in eine Vorderkammer des Zylinders 39 eingeleitet wird über die Drehverbindung 39b an einem hinteren Abschnitt des Zylinders 39, welche durch einen Träger 23b₁ an der hinteren Abdeckung 23b gelagert ist. An der Aufnahmefläche 24a sind Lagerstifte 37b für das Klemmteil 37 vorgesehen sowie ein Luftkanal 40 für einen Luftschalter, welcher den Sitz des Werkstückes W ermittelt.

Eine Kreisnute 41, welche einer Endwand 39c an der Vorder­ seite des Klemmzylinders 39 gegenüberliegt, ist an einer Rückfläche des Grundteiles 23 ausgebildet, um darin innen einen Kreiskolben 42 einzusetzen, der an die Endwand 39c an­ schlägt. Ein Druckfluid wird über einen Fluidkanal 43 in die Kreisnute 41 eingeleitet, so daß die Welle 25, das heißt, der Schalttisch 24, durch den Kolben 42 nach hinten geschoben wird. Während des Indexschaltvorgangs durch die Antriebswelle 31 wird der in die Kreisnute 41 einzuleitende Fluiddruck niedrig gehalten, und wenn die Rückwärtsverschiebung des Schalttisches 24 durch den an dem Träger 23b₁ angeordneten Näherungsschalter 44 bestätigt wird, der mit der Klinke 44a an dem hinteren äußeren Umkreis des Klemmzylinders 39 zusam­ menarbeitet, wird der in die Kreisnute 41 einzuleitende Fluiddruck erhöht. Die Druckkraft des Schalttisches 24 gegen das Grundteil 23 wird auf diese Weise so erhöht, daß der Schalttisch 24 fest positioniert und durch den Schaltmecha­ nismus 26 gehalten werden kann. Gemäß dieser Anordnung wird das Kippen des Schalttisches 24 aufgrund einer exzentrischen Last, die während der Bearbeitung des Werkstückes W auf den Schalttisch 24 wirkt, wirksam verhindert durch den Kreiskol­ ben 42 an der Rückseite des Grundteiles 23, welcher eine große Stützweite gegen den Schalttisch 24 aufweist.

Die Stahlkugeln 26b als Bestandteile des Schaltmechanismus 26 sind in Reihen von Ringgestalt angeordnet, welche im wesent­ lichen den gleichen Durchmesser aufweist wie der Außendurch­ messer des Werkstückes W. Der Wirkungspunkt der Schleiflast durch den Schleifer 2, das heißt, der Zahnabschnitt des Werk­ stückes W ist auf dem Kreis gelegen, auf welchem die Stahlku­ geln 26b angeordnet sind. Die Schleiflast kann daher durch die Stahlkugeln 26b aufgenommen werden, welche in dem klein­ sten Abstand von dem Wirkungspunkt der Schleiflast gelegen sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Lagersteifigkeit des Schalttisches 24 gegen die Schleiflast zu erhöhen.

Der Grund zum Einleiten des Fluiddrucks in die Kreisnute 41 auch während des Indexschaltvorgangs ist das Beseitigen der Lockerheit (oder des Spiels) des Schalttisches 24 während seiner Vorwärts- und Rückwärtsbewegung sowie das Abkürzen der Zeit, die zur Erhöhung des Fluiddrucks nach dem Indexschalt­ vorgang benötigt wird. Wenn es jedoch nur um den Zweck des Beseitigens der Lockerheit geht, kann der Kreiskolben 42 durch eine Feder nach hinten gedrückt werden, die innerhalb der Kreisnute 41 anzuordnen ist.

In dieser Ausführungsform ist der Kreiskolben 42 außen in die Lagerbuchse 27 eingesetzt, welche eine innere Umfangswand der Kreisnute 41 bildet. Nuten 42a sind in einer Mehrzahl von Um­ kreisabschnitten der Rückfläche des Kreiskolbens 42 ausgebil­ det, welcher an die Endwand 39c anschlägt. In dieser Anord­ nung ist das Schmieröl, das aus der Lagerbuchse 27 aussik­ kert, zum Ableiten durch die Nuten 42 vorgesehen, und der Gleitwiderstand zwischen der Lagerbuchse 27 und der Endwand 39c wird vermindert.

Der Schaltmechanismus 26 braucht nicht auf einen Kugeltyp dieser Ausführungsform beschränkt zu sein, sondern kann auch ein Typ mit Zähnen sein.

Der Hydraulikmotor 30 der Schalteinrichtung 7, der Zylinder 39 und dergleichen werden mit Drucköl versorgt durch ein Drehgelenk 45, welches vertikal an einem oberen Ende des Ständers 5 angeordnet ist.

Jede der Schalteinrichtungen 7 ist mit einer Zahndicken- Meßeinheit 46 mit einem Kontaktelement 47 versehen, welches in den Zahnraum des Werkstückes W einsetzbar ist, sowie einem Detektor 48 zur Ermittlung der Einsetztiefe des Kontaktele­ mentes 47. Die Zahndicken-Meßeinheit 46 wird im einzelnen er­ läutert anhand der Fig. 7 bis 9. Ein Führungsblock 49 ist in dem Umkreis der Frontabdeckung 23a des Grundteiles 23 fest angebracht. Es ist ein Grundrahmen 50 vorgesehen, der derart gelagert ist, daß er in der Tangentialrichtung des Schaltti­ sches 24 verschiebbar ist, indem er über ein Gleitelement 50a in eine in dem Führungsblock 49 ausgebildete Führungsnute 49a eingreift. Ein Schwenkarm 51, der an seinem Vorderende das oben beschriebene Kontaktelement 47 aufweist, ist drehbar ge­ lagert zwischen einem Paar Fußstücken 50b, 50b durch eine Welle 51a, welche sich an einem Basisende des Schwenkarmes 51 befindet. Der Schwenkarm 51 ist so angeordnet, daß er durch einen Zylinder 52, welcher über ein Verbindungsglied 52a an den Grundrahmen 50 angefügt ist, schwenkbar ist zwischen ei­ ner Arbeitsstellung auf der Seite des Werkstückes W und einer Außerbetriebsstellung, welche von dem Werkstück W entfernt liegt. Ein Detektor 48 mit einem elektrischen Mikrometer, welches einem Ansatz 51 gegenüberliegt, der sich von dem Ba­ sisende des Schwenkarmes 51 erstreckt, ist über einen Halter 48a derart an dem Grundrahmen 50 angebracht, daß die Einsetz­ tiefe des Kontaktelementes 47 in den Zahnraum ermittelt wer­ den kann.

Der Führungsblock 49 ist mit Fußstücken 49b, 49b versehen, welche auf beiden Seiten der Gleitrichtung des Grundrahmens 50 gelegen sind. Das Fußstück 49b auf einer Seite ist mit ei­ nem Gleitjustierglied 53 versehen, und das Fußstück 49b auf der anderen Seite ist mit einem Anschlagbolzen 54 versehen. Die Position des Grundrahmens 50 ist also derart verstellbar angeordnet, daß die Phasendifferenz in der Umfangsrichtung zwischen der Schleifstellung a des Schleifers 2 und der Ein­ setzstellung b des Kontaktelementes 47 ein ganzzahliges Viel­ faches des Zahnabstandes des Werkstückes W wird.

Ein Paar Näherungsschalter 55, 55 ist an einer Stütze 50c vorgesehen, welche sich von einem der Fußstücke 50b an dem Grundrahmen 50 erstreckt, um die Arbeitsstellung und die Außerbetriebsstellung des Schwenkarmes 51 zu ermitteln in Zu­ sammenarbeit mit einem Detektorstück 55a, welches an der Welle 51a angebracht ist. Schutzkappen 56 sind vorgesehen zum Schützen der Lagerabschnitte der Welle 51a.

Das Werkstück W wird beim Schleifen zuerst grob auf die Auf­ nahmefläche 24a des Schalttisches 24 aufgesetzt, wobei das Klemmteil 37 als Zentrierführung betätigt wird. Dann wird der Schwenkarm 51 der Zahndicken-Meßeinheit 46 in die Arbeits­ stellung geschwenkt, sodaß das Kontaktelement 47 in einen Zahnraum Wa in der Nachbarschaft der Einsetzstellung b einge­ setzt wird. Entsprechend diesem Vorgang wird die Position des Werkstückes W in der Phase fixiert auf der Grundlage des Kon­ taktelementes 47, und der Zahnraum Wa in der Nachbarschaft der Schleifposition a wird relativ zu dieser genau einge­ stellt (indexiert).

Dann wird der Betätigungsstab nach innen gezogen, wie vorher erläutert, um das Klemmteil 37 durch Zusammendrücken zu ex­ pandieren, wodurch das Werkstück W an dem Schalttisch 24 fi­ xiert wird.

Während der Schwenkarm in die Außerbetriebsstellung ge­ schwenkt wird, wird dann der Spindelkopf 4 nach vorne ver­ schoben. Der Schleifer 2 wird, während er sich dreht, in den Zahnraum Wa vorgeschoben, welcher in der Schleifstellung a positioniert ist, um die Schleifoperation durchzuführen. Nachdem die Schleifoperation beendet worden ist, wird der Spindelkopf 4 einmal zurückverschoben, um den Schalttisch 24 um eine Teilung in die nächste Indexstelllung zu schalten. Durch Weiterschalten des nächsten Zahnraumes in die Schleif­ stellung a wird der Spindelkopf 4 wieder nach vorne verscho­ ben. Die oben beschriebene Operation wird wiederholt, um der Reihe nach jeden der Zahnräume in dem Werkstück W zu bilden. Wenn einer der geschliffenen Zahnräume Wa die Einsetzstellung b erreicht hat, wird der Schwenkarm 51 in die Arbeitsstellung geschwenkt, um das Kontaktelement 47 in den Zahnraum Wa ein­ zusetzen. Die Zahndicke wird auf diese Weise durch die Ein­ setztiefe des Kontaktelementes 47 gemessen, welche durch den Detektor 48 ermittelt wird. Auf der Grundlage dieser Messung werden Korrekturen vorgenommen bezüglich der Tiefe des Schnittes des Schleifers 2, um das Schleifen des nächsten Werkstückes vorzubereiten, oder falls erforderlich wird das Werkstück in dem Schleifprozeß noch einmal geschliffen. Vor­ zugsweise wird das Kontaktelement 47 in mehrere Zahnräume eingesetzt, sodaß ein Durchschnittswert der Zahndicke erhal­ ten werden kann. Vorzugsweise kann diese Messung auch während der Schleifarbeit erhalten werden. Daher ist in dieser Aus­ führungsform die Zahndicken-Meßeinheit 46 in einer im wesent­ lichen symmetrischen Stellung der Schleifstellung a angeord­ net, sodaß der Schwenkarm 51 den Schleifer 2 nicht stört.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Zustand, in welchem der Ständer 5 im Uhrzeigersinn gedreht in eine Drehstellung ist, bei welcher der Ständer 5 durch den Anschlag 12 gestoppt wird. Die mit X bezeichnete Schalteinrichtung 7 wird dadurch so ausgewählt, daß sie in der Schleifstellung des Werkstückes W positioniert wird, das durch die Schalteinrichtung 7 zu halten ist. Der Spindelkopf 4 wird zu der rechten Position verschoben, welcher durch den mit A bezeichneten Anschlag 21 bestimmt wird. Wenn die Schalteinrichtung 7 durch den Hubrah­ men 6 aus einer unteren Position in eine obere Position ange­ hoben wird, wird der Schneidpunkt von einem unteren Seitenab­ schnitt zu einem oberen Seitenabschnitt des Schleifers 2 ver­ schoben. Folglich wird die Spiralrichtung der Zähne verän­ dert, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Änderung der Spiralrich­ tung kann also durch das Anheben und Absenken der Schaltein­ richtung 7 gehandhabt werden.

Die mit X bezeichnete Schalteinrichtung 7 weist einen Tei­ lungsabstand auf, der verschieden ist von dem Teilungsabstand der mit Y bezeichneten Schalteinrichtung 7 auf der gegenüber­ liegenden Seite. Wenn Werkstücke unterschiedlicher Teilungs­ abstände geschliffen werden, wird der Ständer 5 gegen den Uhrzeigersinn so gedreht, daß die mit Y bezeichnete Schalt­ einrichtung 7 für die Schleifstellung gewählt wird. Wenn der Durchmesser des Werkstückes groß ist, ist der Schneidpunkt des Schleifers 2 in Fig. 7 nach links entfernt, was zu einem größeren Spiralwinkel der Zähne führt. In solch einem Fall wird der Spindelkopf 4 zu der linken Stellung verschoben, welche durch den Anschlag 21 bestimmt wird, der mit B be­ zeichnet ist, um die Versetzung des Schneidpunktes zu korri­ gieren. Durch Veränderung der Längen der Puffer 20 des Gleitsockels 15 oder der Montagepositionen der Anschläge 21 ist es möglich, mit Werkstücken unterschiedlicher Durchmesser fertig zu werden.

Zusätzlich ist es durch Veränderung der Längen der Puffer 11 oder der Montagestellungen der Anschläge 12 des Ständers 5 möglich, den Neigungswinkel der Schalteinrichtung 7 relativ zu der Spindel 3 zu verändern. Daher ist es möglich, eine Än­ derung des Teilkreiskegelwinkel (pitch angle) zu bewältigen. Bei Vornahme dieser Änderung wird die Stellung des Spindel­ kopfes 4 justiert, indem er seitlich verschoben wird, um die seitliche Versetzung des Schneidpunktes relativ zu dem Werk­ stück W zu korrigieren. Die Änderung der Schalteinrichtung 7 kann auf folgende Weise ausgeführt werden. Wenn die Schalt­ einrichtung 7, welche gegenüber der Schleifstellung gelegen ist, bereits fertig ist, wird sie von dem Hubrahmen 6 abge­ nommen, um sie auszutauschen gegen eine andere Schalteinrich­ tung entsprechend der nächsten Art von Werkstück, während die Schalteinrichtung 7, welche für die Schleifstellung gewählt worden ist, die Schleifarbeit durchführt.

In der oben beschriebenen Ausführungsform sind Schalteinrich­ tungen 7 vorgesehen. Es versteht sich jedoch, daß auch mehr als drei Schalteinrichtungen vorgesehen werden können.

Es ist offensichtlich, daß die oben beschriebene Vorrichtung den Vorteil weiter kommerzieller Nützlichkeit besitzt. Es versteht sich, daß die hier beschriebene spezielle Form der Erfindung nur als Beispiel dienen soll, da bestimmte Abwand­ lungen innerhalb des Rahmens dieser Lehren dem Fachmann klar sind.

Dementsprechend sollte bei der Bestimmung des vollen Rahmens der Erfindung auf die Ansprüche Bezug genommen werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Kegelrades, gekennzeichnet durch
einen Vorrichtungsrahmen (1),
einen an dem Vorrichtungsrahmen (1) angeordneten Spindel­ kopf (4) zur drehbaren Lagerung einer Spindel (3), an der ein Bearbeitungswerkzeug angebracht ist,
eine an dem Vorrichtungsrahmen (1) angeordnete Index- Schalteinrichtung (7) zum Halten eines Werkstückes in der Art, daß das Werkstück in die nächste Indexstellung geschal­ tet wird um einen Teilungsabstand von Zähnen, die daran zu bilden sind, wodurch jeder Zahnraum mit dem Bearbeitungswerk­ zeug bearbeitet wird,
wobei die Spindel (3) horizontal und drehbar an dem Spin­ delkopf (4) derart gelagert ist, daß sie in ihrer Axialrich­ tung unbeweglich ist,
wobei der Spindelkopf (4) in der Axialrichtung nach hinten und nach vorne verschiebbar ist und in einer seitlichen Rich­ tung unter rechtem Winkel zu der Axiallinie verschiebbar ist,
wobei ein Ständer (5) an dem Vorrichtungsrahmen (1) vor dem Spindelkopf (4) derart angeordnet ist, daß der Ständer (5) um eine vertikale Axiallinie um einen willkürlichen Win­ kel drehbar ist,
und wobei mehrere Schalteinrichtungen (7) an einem äußerem Umkreis des Ständers (5) im Abstand voneinander vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (7) vertikal verschiebbar an dem Ständer (5) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere vertikal verschiebbare Hubrahmen (6) an dem Ständer (5) im Abstand voneinander in seiner Umfangsrichtung vorgese­ hen sind, und daß die Schalteinrichtungen (7) abnehmbar an den Hubrahmen (6) angebracht sind.