DE649163C

DE649163C - Waelzfraesverfahren zur Herstellung von Stirn- und Schraubenraedern mit in Laengsrichtung ballig geformten Zaehnen

Info

Publication number: DE649163C
Application number: DEK121862D
Authority: DE
Original assignee: Witwe Ferdinand Klingelnberg Soehne GmbH
Current assignee: Klingelnberg GmbH
Priority date: 1931-08-29
Filing date: 1931-08-29
Publication date: 1937-08-19
Also published as: DE730041C

Description

KLASSE 49 d GRUPPE 3oe

Stirn- und Schraubenräder mit in Längsrichtung ballig geformten Zähnen zeichnen sich gegenüber zylindrischen Zahnrädern anderer Art durch größere Verlagerungsunempfindlichkeit aus. Derartige Räder laufen nämlich nicht nur in ihrer theoretisch richtigen Lage ruhig, sondern auch bei gewissen Abweichungen ihrer Achsen aus der theoretisch richtigen Lage, also sowohl bei nicht genügend starrer Lagerung wie auch bei Einbaufehlern o. dgl.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Räder, und zwar ist die Erfindung in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß ein Wälzfräser mit konkav gekrümmter Teil- und Fußmantellinie, der die ganze Zahnbreite des zu fräsenden Werkstückes überbrückt, in Schräglage zur Werkstückachse tangential, am Werkstück vorbeibewegt_ und mit diesem verschraubt wird. ·

Nach den bekannten Verfahren ist die Herstellung von Stirn- und Schraubenrädern mit ballig geformten Zähnen, soweit diese mit schneckenförmigen Fräsern arbeiten, nicht möglich und, soweit scheibenförmige Werkzeuge vorgesehen sind, mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Diesem letzten Verfahren gegenüber zeichnet sich das neue Verfahren dadurch aus, daß es die Herstel-' lung derartiger Räder in einem Arbeitsgang ermöglicht. Das hat den Vorteil, daß die Räder nach dem neuen Verfahren mit großer Gleichmäßigkeit und Genauigkeit hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der höheren Wirtschaftlichkeit des neuen Verfahrens.

Zweckmäßig wird bei dem neuen Verfahren zur Herstellung der treibenden Radzahnflanke eine Werkzeugflanke mit kleinerem Eingriffswinkel und zur Herstellung der getriebenen Radflanke eine Werkzeugflanke mit größerem Eingriffswinkel verwendet. Auf diese Weise erhalten solche Räder, die gehärtet werden und zum Zwecke der Beseitigung* des Härteverzuges usw. einer Nachbehandlung unterzogen werden, für das Schmirgeln oder Läppen eine den Eingriffsverhältnissen entsprechende Läppzugabe.

Weiterhin bilden die Fräser, das Verfahren und eine Maschine zur Herstellung der Fräser Gegenstand der Erfindung.

Die Zeichnungen stellen dar:

Abb. ι Stirnradzahn mit in Längsrichtung konvex gekrümmten Flanken,

Abb. 2 zwei sich berührende Flanken mit verschiedenen Eingriffswinkeln in zwei \^rerschiedenen Eingriffsstellungen,

Abb. 3 Schnitt durch die Achse eines Fräsers mit konkav gekrümmter Teil- und Fußmantellinie und ungleich starken Zähnen,

Abb. 4 Meß diagramm eines Fräsers,

Abb. 5 Fräserzahn mit unterschiedlichem Eingriffswinkel,

Abb. 6 Fräser und Rad in Anfangs-, Mittel- und Endstellung des Fräsvorganges,

Abb. 7 bis 17 Maschine zur Herstellung des Fräsers in verschiedenen Darstellung'en,

Abb. ι S Umkehrschaltkupplung der Maschine zur Herstellung der Fräser,

Abb. 19 Schnitt A-B durch die Umkehrschaltkupplung,

Abb. 20 Werkzeugkopf mit scheibenför~ migem Schleifstein in Ansicht, ■?','.

Abb. 21 Grundriß der Abb. 20. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Zahnrädern ist die Zahnaiilage bei theoretisch genauer, gleichachsiger Achsstellung im unbelasteten Zustand auf die Mitte 1 beschränkt (Abb. 1); sie wandert aber entlang der Zahnbreite, und zwar entweder nach 2 oder 3, wenn die Räder schief zueinander stehen.

Wie schon oben dargelegt, können solche zylindrischen Räder, die nach dem Härten einer Nachbehandlung durch Schmirgeln oder Läppen unterzogen werden, an ihren treibenden Flanken einen kleineren Eingriffswinkel erhalten. Dieser \^rorzug läßt sich jedoch nur bei den Rädern voll ausnutzen,, bei denen die eine Flanke immer treibt und nie getrieben wird. Der Vorteil des kleineren Eingriffswinkeis an der treibenden Flanke ist hauptsächlich der, daß an den Stellen größter Gleitgeschwindigkeit eine Werkstoffzugabe zum Schmirgeln oder Läppen gegeben wird. In Abb. 2 sind die Eingriffsverhältnisse eines solchen Zahnrades dargestellt. Aus diesem Bild ist zu erkennen, daß das treibende Rad 4 mit der treibenden Flanke 5, die einen spitzeren Eingriffswinkel hat als die getriebene Flanke 6 des Rades 7, beim Beginn des Eingriffs nicht trägt, sondern erst später, und daß sie am Zahnkopf bei 8 eine Werkstoffzugabe hat, die beim Nachbehandeln durch Schmirgeln oder Läppen unter gleichzeitiger Drehung beider Räder miteinander unter Druck infolge der größten Gleitgeschwindigkeit am Zahnkopf und Zahnfuß weggeschliffen wird, so daß ein einwandfreies . Profil entstehen kann.

Fräser

Zur Erzeugung der oben geschilderten Zahnräder, vorzugsweise Stirnräder mit Gerad- oder Schrägverzahnung, im Abwälzverfahren dienen ein- oder mehrgängige Wälzfräser. Zu einem Satz zusammenlaufender Schraubenräder werden zwei Fräser verschiedener Gewinderichtung verwendet. Hierbei werden für die Herstellung gerader Zahnräder hauptsächlich mehrgängige Fräser mit großem Steigungswinkel verwendet, damit der Fräser sehr schräg gegen das Rad eingestellt werden kann und mit geringer Fräserlänge eine möglichst große Zahnbreite überbrückt wird. Beide Fräser sind der einfächeren Herstellung wegen im Zahnkopf genau zylindrisch, in Teil- und Fußmantellinie 16 und 17 erfindungsgemäß nach außen konkav gekrümmt (Abb. 3). Legt man eine Sehne 18 über die gekrümmte Teilmantellinie 16 und mißt auf dieser Sehne die Zahnstärken .der Fräserzähne, so sind die Zähne an den ■Enden des Fräsers, z. B. 1 und 49, gleich stark, in der Mitte der Fräserlänge jedoch schwächer, z. B. Zahn 25. Trägt man die Meßergebnisse in einem Liniennetz auf, so 7<J ergibt sich eine gekrümmte Linie nach Abb. 4. Die waagerechte Linie 0-0 entspricht der gleichmäßigen Zahnstärke der beiden Schneidzähne an den Enden des Fräsers. Der stark umkreiste Punkt auf der Ordinate 1 kennzeichnet eine geringere Zahnstärke des Zahnes ι (Abb. 3). Der Punkt 13 in Abb. 4 kennzeichnet eine weitere Abnahme der Zahnstärke des Zahnes 13 gegenüber Zahn 1 in Abb. 4. Zahn 25 in der Mitte hat die geringste Zahnstärke, während Zahn 13 und 37 gleich stark sind. Alle übrigen Zähne haben, in der Sehne 18 gemessen, im Vergleich zu den Zähnen an den Fräserenden eine dem Diagramm entsprechende geringere Zahnstärke. *

Die Zähne des Fräsers stehen genau senkrecht zur Fräserachse.

Ein weiteres Kennzeichen der Fräser gemäß der Erfindung ist die besondere Wahl des 9» Flankenwinkels.

Zur Herstellung der oben beschriebenen Räder mit unterschiedlichem Eingriffswinkel erhält der Fräser Schneidzähne mit unterschiedlichem Eingriffswinkel, wobei dieser an der Flanke, die die treibenden Radflanken zu schneiden hat, kleiner ist als der Eingriffswinkel der Flanke, die die getriebenen Radflanken zu schneiden hat. In Abb. 5 ist ein Schneidzahn dargestellt von einem Fräser, der ein Rad zu schneiden hat, dessen eine Flanke treibend ist und dessen andere Flanke vom Gegenrad getrieben wird. Die Fräserzahnflanke 19 schneidet die treibende Radzahnflanke und hat einen Eingriffswinkel ß, der kleiner ist als der Eingriffswinkel α der anderen Flanke 21, die die getriebene Radzahnflanke zu erzeugen hat.

Die Größe des Unterschiedes der Flankenwinkel ist abhängig von der Art der Räder. Für weiche Räder wird der Unterschied entweder Null sein, auf alle Fälle geringer als für Räder, die nach dem Verzahnen gehärtet und einer Nachbehandlung der Flanken durch Schmirgeln oder Läppen unterzogen werden.

Fräsverfahren

Bei den bekannten Abwälzfräsverfahren wird der Fräser mit seiner Mantellinie tangential an das zu fräsende Rad angestellt und'iao so weit geschwenkt, daß die Richtung der Schraubenwindungen der Fräserzähne in die

Richtung der Zahnlücke des zu fräsenden Rades fällt. Dabei ist der Fräser so lang, daß er die ganze Zahnbreite des Rades mindestens überdeckt (Abb. 6). Fräser und Rad drehen sich ununterbrochen im Verhältnis der Gangzur Zähnezahl, und der*Fräser wird, auf volle Zahntiefe eingestellt, in Richtung der Achse des Rohlings an diesem vorbeibewegt, bis der Fräser die ganze zu fräsende Zahnbreite bestrichen hat und sämtliche Radzahnlücken allmählich auf volle Zahntiefe ausgefräst hat.

Bei dem Fräsverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Fräser 22 genau so wie bei dem bekannten Verfahren zum Rohling 23 eingestellt. Rad und Fräser drehen sich ebenfalls ununterbrochen im Verhältnis der Gangzahl zur Zähnezahl. Der Vorschub erfolgt jedoch nicht in Richtung der Rohlingsachse, sondern in Richtung der Tangente an den Rohling nach Pfeil 24 (Abb. 6), wobei die durch den Vorschub bedingte · Relativbewegungzwischen Rad und Fräser durch ein Differential ausgeglichen wird. Der Fräser ist, wie schon gesagt, so lang, daß er die zu fräsende Zahnbreite vollständig überbrückt. Dadurch wird erreicht, daß jedem einzelnen Fräserzahn ein kleines Teilstück der Zahnbreite zur Ausbildung der Evolvente vom Zahnkopf zum Zahnfuß· zugeteilt ist; wenn auf den Fräsermantel insgesamt z. B. 120 Zähne verteilt sind, so wird die Zahnbreite des zu fräsenden Rades in 120 kleine Streifen geteilt, die jeweils von einem einzigen Fräserzahn von Kopf bis Fuß ausgebildet werden.

Durch die Tangentialbewegung wird eine sehr große Zahl von Hüllschnitten, also ein sehr genaues Zahnprofil erreicht. Da die Fräserzähne, parallel zur Fräserachse gemessen, in der Mitte der Fräserlänge schwächer sind als an den Enden, wird die Zahnlückenbreite, die jeder Zahn schneidet, verschieden sein, und zwar werden die stärkeren Zähne des Fräsers· an den Enden der Fräserlänge breitere Zahnlücken in den Rohling schneiden als die Zähne in der Mitte der Fräserlänge. Die Zähne des Rades werden umgekehrt an den Enden der Zahnbreite schwächer sein als in der Mitte der Zahnbreite, sie werden also ballig ausfallen. Außerdem wird sich auch die Ausbildung des Fräsers dahin auswirken, daß die treibenden Flanken einen kleineren Eingriffswinkel haben als die getriebenen Flanken.

Durch entsprechende Einstellung des Fräsers zum Rohling ist es möglich, die Tragzone der Zahnflanken entlang der Zahnbreite zu verschieben, indem der höchste P.unkt der Balligkeit mehr nach dem einen oder anderen Ende der Zahnbreite hin verlegt wird. Wenn die Fräserachse genau parallel zu der Ebene des Schlittens liegt, auf dem der Fräser tangential zum Rohling während des Fräsvorganges verschoben wird, und die parallel zur ideellen Zahnstange liegt, so wird der höchste Punkt der Balligkeit in die Mitte der Zahnbreite kommen. Wird der Fräser aber ein wenig schräg gegen die Schlittenebene geneigt, so wird der höchste Punkt der Balligkeit mehr nach dem einen oder anderen Ende der Zahnbreite kommen und damit auch beim Kämmen zweier Räder miteinander die Tragzone aus der Mitte der Zahnbreite herausgerückt werden. Diese Tragzonenverlegung ist z. B. dort von Vorteil, wo ein Rad fliegend gelagert werden muß und das Rad aus seiner gleichachsigen Lage zum Gegenrad durch den Zahndruck abgedrückt werden kann.

Herstellung des Fräsers und
Maschine dazu

Zur Herstellung des oben beschriebenen Fräsers mit konkav gekrümmter Teilmantellinie ist eine Sondermaschine notwendig, deren Aufgabe es ist, das Werkzeug, mit dem die Fräserflanken bearbeitet werden sollen, so zu führen, daß es der gekrümmten Teilmantellinie folgt. Zu diesem Zweck führt die nachstehend näher beschriebene Maschine im Prinzip folgende Bewegungen zwischen Werkzeug und Fräser aus:

Der Werkstückfräser wird an dem Werkzeug mit der seiner Gewindesteigung entsprechenden Geschwindigkeit vorbeibewegt, während er um seine Achse gedreht wird. Das Werkzeug führt eine Hinterdrehbewegung aus und erhält außerdem eine zusätzliche Radialbewegung auf die Fräsermitte zu. Diese zusätzliche Radialbewegung ist in ein solches Verhältnis zu der Geschwindigkeit gebracht, mit der der Werkstückfräser an dem Werkzeug vorbeigeführt wird, daß das Werkzeug beim Vorbeigang des Werkstückfräsers am Werkzeug der gekrümmten Teilmantellinie folgen kann. In den Zeichnungen 7 bis 19 sowie in der Beschreibung ist eine besondere Ausführung einer solchen Maschine dargestellt als eine. der möglichen Ausführungsformen des dargestellten Prinzips.

Der allgemeine Aufbau der Maschine ist folgender. Auf einem T-förmigen Bett 26 (Abb. 7) ist ein Werkstückspindelkopf 27, der mit der Reitstockführung aus einem Stück besteht, auf einem Schlitten 28 befestigt. Der Schlitten 28 ist auf dem Bett verschiebbar. Auf dem zu dieser Schlittenführung senkrechten Teil des Bettes ist ein Doppelsupport 33 und 34 verschiebbar angebracht. Der untere Support 33 ist auf Stahlbahnen 39 geführt und wird von einem in einem Zylinder 41 (Abb. 16) geführten Druckölkolben42hmund her geschoben, und zwar in Richtung der Pfeile 43 und 44. Der Weg in Richtung des Pfeiles 43 ist, begrenzt durch einen sehr fein

verstellbaren Anschlag 45 (Abb. 12), der sich gegen eine später beschriebene Kurvenscheibe 48 legt. In Richtung des Pfeiles 44 ist der Hub durch einen festen Anschlag begrenzt. Die Feineinstellung des Anschlages 45 wird durch eine Mutter 46 mit Hilfe der Schnecke 47 betätigt. Die Schnecke 47 ist mit einem Handrad und mit einem Sperrad verbunden. Auf das Sperrad wirkt eine Klinke, die, von einem durch Preßöl bewegten Kolben angetrieben, das Sperrad dreht. Durch diese Einrichtung kann während des Schnellrücklaufes das Werkzeug auf die gewünschte Spanstärke für den nächsten Arbeitsgang zugestellt werden. Die Verschiebbarkeit des Supportes 31 ermöglicht einerseits das Anstellen des Dreh-, Fräs- oder Schleifspanes, andererseits das Zurückschieben des Supportes mitsamt dem Dreh-, Fräs- oder Schleifkopf am Ende jedes Werkstückdurchganges sowie das Wiederansetzen des Drehstahles, Fräsers oder Schleifsteines am Anfang eines Werkstückdurchganges. Der obere Support 34 gleitet auf runden Führungen 36, die als Druckölkolben und Zylinder ausgebildet sind. Das Drucköl, das in diesen Zylinder eingeführt wird, drückt den Support gegen eine Hubscheibe 38 (Abb. 15 Schnitt 0-P), durch welche der Support dem Hinterdrehhub des zu hinterarbeitenden Fräsers folgen kann. Auf dem oberen Support kann eine Dreh-, Fräs- oder Schleifvorrichtung 35 (Abb. 7) oder nach Abb. 20 und 21 befestigt werden, die je nach der Art des verwendeten Werk- $5 zeuges, das entweder ein Fräser oder ein Schleifstein von fingerförmiger oder scheibenförmiger Gestalt oder ein Drehstahl von trapezförmigem Querschnitt sein kann, besonders ausgebildet ist, wie später beschrieben wird. Im Maschinenbett ist das mechanische Getriebe für die Maschine untergebracht. Die Maschine wird angetrieben von einem Motor 60 (Abb. 7 und S), der auch % noch eine Ölpumpe zur Förderung des Drucköles für die selbsttätige Steuerung antreibt. Das umlaufende Werkzeug, Fräser oder Schleifstein 119 (Abb. 7) oder 133 (Abb. 20 und 21) wird von einem Motor direkt oder mittels Kegelrädern oder Riemen angetrieben f Abb. 7, 20 und 21). Bei iVnwendung eines Drehstahles wird dieser in einer Spannvorrichtung aufgenommen. Zum Geschwindigkeitswechsel und zur richtigen Einstellung der Umlaufzahl des Werkstückes im Verhältnis zur Tischgeschwindigkeit und zur Umlaufzahl der Hinterdrehhubscheibe und der Kurvenscheibe 48 sind sechs Gruppen von Wechselrädern vorgesehen.

Der mechanische Antrieb der Maschine geht von dem Motor 60 aus (Abb. 7 und 8, Teilschnitt A-B) auf die Welle 61. Auf dieser sitzt ein Stirnrad 62 und ein Kegelrad 63. Das Stirnrad 62 greift in das Zwischenrad 64 und dieses wiederum in ein Stirnrad 65. das auf der Welle 66 sitzt und durch diese mit dem Kegelrad 67 verbunden ist. Die Kegelräder 63 und 67 greifen in die Kegelräder 68 und 69. Das Kegelradpaar 63 und 68 läuft mit der Drehzahl des Motors, während das Kegelradpaar 67 und 69 mit einer beispielsweise nur ¹J₅ der Motorendrehzahl betragenden Geschwindigkeit umläuft. Eine durch Öldruck mittels Kolben 70 (Abb. 16) und Hebel 71 betätigte Reibungskupplung 72 (Abb. 8) gestattet es, entweder das langsam oder das schnell laufende Kegelrad 68 oder 69 mit der Welle 73 zu verbinden. Durch auswechselbare Stirnräder 74 und 75 (Abb. 7) ist Welle 73 mit Welle 76 verbunden, um die Geschwindigkeit des Maschinengetriebes als Ganzes ändern zu können. Auf dieser sitzt · ein Schneckengetriebe 77 und 78 (Abb. 15), das die Hubscheibe 38 zur Hinterdrehbewegung des Obersupportes 34 antreibt. Durch ein Differential 79 (Abb. 7) führt die Welle g₅ 76 über die Hubwechselräder 80, 81, 82, 83 (Abb. 9) zur Welle 84 und überträgt- ihre Drehzahl über die Kegelräder 85 und 86 (Abb. 10), Welle 87, Kegelräder 88 und 89 (Abb. 9), Welle 90, Schneckengetriebe 32 auf das Werkstück 22. Von Welle 84 führen Wechselräder 91 bis 94 die Drehung weiter überWelIe95 (Abb. 10), Kegelradpaar 96 und 97 zu der später beschriebenen Teil- und Ausgleichskupplung 59, durch diese hindurch auf Welle 101, über die Wechselräder 99 und 100 auf die Leitspindel 31. Von der Leitspindel aus wird durch Wechselräder die Difrerentialwelle 116 (Abb. 11, Schnitt G-H) und ferner über die Wechsel räder 51 bis 54, Welle 55, Schneckengetriebe 56 und 57 und Welle 58 (Abb. 12, Schnitt/-/C, Abb. 13 und 14, Schnitt Λί-N) auch die obenerwähnte Kurvenscheibe 48, die ein wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist, angetrieben.

Die hydraulische Steuerung geht von der Ölpumpe 123 (Abb. 16 und 17) aus über die Rohrleitung 124 zum Schalthahn 125. Durch diesen wird der Vorwärts- und Rückwärtsgang * der Maschine gesteuert. Durch Umlegen des Hebels 126 von Hand oder durch die TJmsteuerknagge 127 und 128 am Maschinentisch in die eine Richtung wird das Preßöl in die Rohrleitung 129 geleitet, durch die es zu dem Umsteuerkolben 70 für die Kupplung 72, ferner zu dem Kolben 42 des unteren Supports und zu dem Kolben 36 des oberen Supports 34 gelangen kann. In diesem Falle wird der Arbeitsgang der Maschine eingeschaltet, der Untersupport 33 gegen das Werkstück vorgeschoben und gegen die Steuerkurve 48 gedrückt, während der Obersupport 34 gegen

die Hinterdrehhubscheibe 38 (Abb. 15) gedrückt wird.

Wird der Hebel 126 in die andere Stellung umgelegt, so wird das Preßöl in die Rohrleitung 132 geleitet und die Rohrleitung 129 mit dem Ölbehälter verbunden. Dadurch wird die Kupplung 72 umgesteuert auf Schnellrücklauf der Maschine sowie Unter- und Obersupport vom Werkstück und von der Hinterdrehhubscheibe zurückgezogen. Außerdem wird während des Rücklaufes der Maschine das Druck-Öl dem später beschriebenen Ritzapparat sowie einer Vorrichtung zum selbsttätigen Zustellen des Schleifsteines an den Ritzapparat und einer weiteren Vorrichtung zum Anstellen des Werkzeuges auf die gewünschte Spanstärke zugeführt.

Ein.e Besonderheit der Maschine als Gegenstand der Erfindung ist die bereits erwähnte Kurvenscheibe 48 (Abb. 12). Sie wird von der Leitspindel aus über Wechselräder derart angetrieben, daß sie sich um einen bestimmten Bruchteil einer Umdrehung gedreht hat, wenn das Werkstück'am Werkzeug vorbeigegangen ist. Da der Doppelsupport mittels Drucköl während des Arbeitsganges ständig gegen die Kurvenscheibe 48 gedrückt wird, bewirkt diese durch ihre Drehung, daß das Fräs- oder Schleifwerkzeug der gekrümmten Teil- und Fußmantellinie 16 und 17 (Abb. 3) folgen kann.

Eine weitere im Rahmen dieser Erfindung wichtige Sondereinrichtung der Maschine ist die erwähnte Teil- und Ausgleichskupplung 59. Sie bewirkt, daß auch bei mehrgängigen Fräsern mit gekrümmter Teilmantellinie das Werkzeug in jedem einzelnen Gewindegang des Fräsers der gekrümmten Teilmantellinie des Fräsers folgen kann, indem beim Umschalten des mechanischen Getriebes der Maschine vom Vorwärts- auf den Schnellrückgang die Welle 98 gegen die Welle 101 um eine einzige Umdrehung zurückbleibt. Diese Eigenschaft macht die Kupplung zu einer völlig sicheren, sehr genauen und sehr einfachen Teilvorrichtung zum Drehen, Schleifen oder Fräsen von mehrgängigen, schneckenförmigen Werkstücken wie schneckenförmigen Wälzfräsern und Schnecken. Durch die Anordnung der Kupplung 59 zwischen dem Werkstückantrieb und dem Antrieb der Leitspindel, ferner durch die Teilwechselräder 91 bis 94 (Abb. 9 und 10) ist es möglich, die eine Umdrehung, um die die Welle 98 gegen die Welle 101 zurückbleibt, so zu übersetzen, daß bei Umschaltung der Maschine vom Vorwärts- in Rückwärtsgang das Werkstück sich um den gewünschten Bruchteil einer Umdrehung weiterdreht, während die Leitspindel kurze Zeit stehenbleibt.

Der technische Fortschritt dieser Art des Teilens liegt darin, daß ein verwickelter Teilapparat mit allen seinen Fehlerquellen vermieden wird.

Ein weiterer großer Vorteil dieser Kupplung liegt auch darin, daß die Wechselrädergruppen bei jedem Beginn des Arbeitsganges eine andere Stellung zueinander einnehmen. Dadurch wird das Werkzeug bei Beginn jedes neuen Arbeitsganges eine um wenige tausendstel Millimeter axial nach links oder rechts verschobene Stelltyig zum Werkstück einnehmen. Da aber während des Arbeitsganges das Werkzeug infolge der Ungenauigkeiten der Leitspindel und Wechselräder nicht völlig gleichmäßig vorwärtsschreitet, sondern kleinen Schwankungen unterworfen ist, wird auch die Steigung des zu bearbeitenden Werkstückes bei einem Arbeitsgang nicht vollkommen gleichmäßig sein. Die jedesmalige geringfügige Veränderung der Anfangsstellung des Werkzeuges zum Werkstück bei jedem Beginn eines neuen Arbeitsganges bewirkt aber, daß die kleinen Schwankungen an einer anderen Stelle des Werkstückes sich auswirken, so daß bei dem oftmaligen Durchgang des Werkzeuges ein Ausgleich der kleinen Fehler stattfindet und so mit Hilfe der Kupplung eine vollkommen gleichmäßige Steigung des Werkstückes erzielt wird.

Der technische Fortschritt dieser Erfindung liegt somit darin, daß durch das Einbauen der Kupplung in das Getriebe zwischen Werkstück und Leitspindel ein Ausgleich der unvermeidlichen Ungenauigkeiten von Leitspindel und Wechselrädern erzielt wird und, wie schon oben erwähnt, das Werkzeug in allen Gewindegängen eines mehrgängigen Fräsers ganz genau und gleichmäßig der gekrümmten Teilmantellinie des Fräsers folgen kann.

Die Anwendung dieses Kupplungsprinzips ist sinngemäß bei allen Vorrichtungen und Maschinen, z. B. Hinterdrehbänken, Leit-• Spindeldrehbänken und ähnlichen, möglich, wo es auf genaue Teilung ankommt oder wo Steigungs-undTeilungsungenauigkeiten durch Verdrehung der Getriebeteile gegeneinander ausgeglichen werden sollen.

Die Kupplung 59 (Abb. 18 und 19) ist im no einzelnen folgendermaßen beschaffen:

Auf der treibenden Welle 98 ist die Kupplungshälfte 102 fest aufgesetzt. Von der Kupplungshälfte 103 wird die Welle 101 mitgenommen. Beide Kupplungshälften sind durch den 'Ring 104 gegen eindringenden Schmutz geschützt. In der antreibenden Kupplungshälfte 102 sind Anschläge 105 und 106 verschiebbar. Diese Anschläge werden von Federn 107 nach der Kupplungsmitte hin gedrückt. Die andere Kupplungshälfte 103 ist auf dem Wellenstumpf der Welle 98 auf

Nadellagern leicht drehbar abgestützt. Im Flansch der Kupplungshälfte 103 ist eine exzentrische Aussparung 108, durch die ein Bolzen 109 der Knaggenscheibeno hindurchgeht. Die Knaggenscheibe 110 ist auf einem zur Wellenachse 111 exzentrischen Gleitlager 112 um die Nabenmitte 113 der Kupplungshälfte 103 exzentrisch drehbar. Durch'Verdrehung der Scheibe 110 gegen die Kupplungshälfte 102 wird die Knagge 114 unter \ ermittlung der Aussparung 108 nach außen geschoben, so daß sie mit dem Anschlag 106 der anderen Kupplungshälfte in Eingriff kommen kann. Die Wirkungsweise ist folgende: ¹S Solange sich die treibende Welle 98 in Richtung des Pfeiles 115 dreht, liegt der Anschlag 105 fest gegen die Knagge 114 und nimmt die Kupplungshälfte 103 mit. Wenn die Drehrichtung der Welle 98 umkehrt, löst sich der Anschlag 105 von der Knagge 114, indem die getriebene Kupplungshäifte 103 mit der Knagge stehenbleibt, bis der Anschlag 105 nach nicht ganz einer Umdrehung gegen die Knagge 114 stößt und diese mit der Scheibe 110 weiterdreht. Die Knagge 114 rückt infolge der exzentrischen Lagerung der Scheibe 110 und exzentrischen Xute 108 nach außen. Der Anschlag 105 springt bei der Weiterdrehung infolge seiner Federung über die Knagge und kehrt hinter dieser wieder in seine alte Stellung zurück, während der zweite Anschlag 106 sich gegen die ihm jetzt im Wege stehende Knagge 114 legt und dadurch die Kupplungshälfte 103 weiter mitnimmt. Wenn die Drehrichtung wieder in Pfeilrichtung 115 umkehrt, so legt sich anstatt des Anschlages 106 der Anschlag 105 gegen die Knagge 114, dreht die Scheibe no wieder in die alte Lage und nimmt dann die Kupplungshälfte 103 wieder mit. Die Welle 98 ist nun seit dem Umschalten vom Arbeitsgang auf den Rückwärtsgang bis zum Wiederbeginn des Arbeitsganges der Welle 101 genau um eine Umdrehung vorgeeilt. Von der Leitspindel 31 aus wird durch Wechselräder über Welle 116 (Abb. 11, Schnitt G-H) und Kegelräder 117 und 118 das Differential 79 angetrieben, um das Hinterfräsen oder Hinterschleifen spiralgenuteter Fräser zu ermögliehen.

Weiter hat die Maschine die Eigenschaft, daß sie durch Verwendung verschiedener Werkzeugformen und dadurch bedingter verschiedener Werkzeugköpfe auf dem Doppelsupport sowie durch Ausschalten einzelner Bewegungsmechanismen vielseitig für die Bearbeitung der verschiedensten Formen von schneckenförmigen Werkstücken geeignet ist, wie z. B. zylindrischer ein- oder mehrgängiger schneckenförmiger Stirn- und Schneckenradwälzfräser mit gekrümmter oder gerader Teilmantellinie sowie ein- oder mehrgängiger Schnecken.

Diese Werkstücke können auf der Maschine gedreht, gefräst oder geschliffen, hinterdreht, hinterfräst oder hinterschliffen werden.

Schaltet man die Steuerkurve 48 aus, indem man die Wechselräder 51 bis 54 wegläßt, so können schneckenförmige Wälzfräser mit geradliniger Mantellinie hinterdreht, hinterfräst oder hinterschliffen werden.

Schaltet man außerdem mit Hilfe eines Riegels zwischen Ober- und Untersupport (34 und 33) noch die Hinterdrehbewegung aus, so können ein- oder mehrgängige Schnecken auf der Maschine gedreht, gefräst oder geschliffen werden.

Wird die Maschine als Schleifmaschine verwendet, so hängt deren Leistung sehr stark von der Größe und Art der Schleifsteine ab.

Das Schleifen oder Hinterschleifen von schneckenförmigen Werkstücken kann entweder mit fingerförmigen oder mit scheibenförmigen Schleifsteinen erfolgen.

Beim Schleifen oder Hinterschleifen mit g₅ fingerförmigem Schleifstein wird eine Schleifvorrichtung 35 (Abb. 7) verwendet. Die Schleifvorrichtung wird auf dem oberen Support 34 um eine senkrechte Achse drehbar und festklemmbar befestigt. Der Schleifstein _go kann in einer Exzenterbüchse parallel zu seiner Achse nach oben oder unten verstellt werden und damit so eingestellt werden, daß die Achse des fingerförmigen Werkzeuges die Werkstückachse entweder senkrecht schneidet oder zur Erzielung der unterschiedlichen Eingriffswinkel am Fräser, wie oben beschrieben, schräg zur Fräserachse eingestellt werden. Der fingerförmige Schleifstein hat im Schnitt durch seine Achse ein trapezförmiges Profil, das der zu schleifenden Zahnlücke entspricht. Der Kegelwinkel des Schleifsteines ist vorzugsweise gleich dem Flankenwinkel des zu schleifenden trapezförmigen Zahnes des schneckenförmigen Werkstückes.

Beim Schleifen oder Hinterschleifen mit scheibenförmigem Schleifstein wird eine Schleifvorrichtung nach Abb. 20 und 21 verwendet. Der Schleifstein 133 hat die Form eines abgestumpften Kegels. Die Schleifvorrichtung gestattet, den Schleifstein um eine waagerechte Achse 134 zu schwenken. Ferner ist die ganze Schleifvorrichtung um eine senkrechte Achse 135 drehbar auf dem oberen Support 34 (Abb. 7) festschraubbar, um die wirksame Schleif kante des Schleifsteines entsprechend dem gewünschten Flankenwinkel des Fräsers einstellen zu können. Die Achse 136 der Schleifscheibe 133 bildet mit der waagerechten Achse 134 einen Winkel (Abb. 21). Die Schleifscheibe wird so eingestellt, daß ihre Mantellinie mit der

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waagerechten Schwenkachse 134 der Schleifvorrichtung zusammenfällt.

Diese Anordnung gestattet es, durch verschiedenartige Einstellung die verschiedensten Gewindeprofile zu schleifen, sei es mit gekrümmten, sei es mit im Achsschtiitt praktisch in hinreichendem Ausmaß trapezförmigem Profil. Für die letzte Form beispielsweise ist die wirksame schleifende Mantellinie der Kegelscheibe auf den Steigungswinkel AOm Zahnfuß des Gewindes einzustellen und wird zu diesem Zweck um die waagerechte Achse 134 geschwenkt (auf der Gradeinteilung 141 ablesbar), und außerdem ist die ganze Sehleifvorrichtung unter Berücksichtigung einer gewissen Winkelkorrektur um die senkrechte Achse 135 zu schwenken (auf der Gradeinteilung 142 ablesbar) und auf den Eingriffswinkel einzustellen.

Sowohl der fingerförmige wie auch der scheibenförmige Schleifstein wird während des Rücklaufs der Maschine geradlinig abgeritzt.

Die Abritzapparate für beide Schleifsteine sind im Prinzip gleichartig und bestehen aus einem Zylinder 120 (Abb. 7 und 20) und einem Kolben 121, der mit Hilfe des Preßöles geradlinig hin und. her bewegt wird. Ajn einen Ende des Kolbens ist der Abritzdiamant 122 befestigt. Der ganze Ritzapparat kann um einen Drehpunkt geschwenkt werden, um die geradlinige Bahn des Diamanten in den Winkel einzustellen, unter dem der Schleifstein abgeritzt werden soll. An einer Gradeinteilung 139 (Abb. 20) kann die Winkeleinstellung des Gehäuses 138 mit dem Ritzapparat abgelesen oder der Winkel mittels Endmaßen eingestellt werden. Die Abritzapparate sind in einer festen Stellung, d. h.

nicht verschiebbar, nur schwenkbar am Gehäuse, das die Schleifsteinlagerung aufnimmt, befestigt. Der Schleifstein ist in seinem Lagergehäuse axial verschiebbar und kann entweder von Hand oder mit Hilfe des Preßöles, das auf eine entsprechende Zustellvorrichtung wirkt, jeweils entsprechend der Abnutzung an die Bahn, die der Abritzdiamant beschreibt, herangebracht werden. Dadurch wird erreicht, daß die Schleiffläche des Schleifsteines dauernd scharf gehalten wird und dauernd die einmal eingestellte Stellung beibehält, so daß das Werkzeug immer in der gleichen Stellung 'der gewünschten Krümmung der TeilmanteHinie des zu hinterarbeitenden Fräsers folgen kann.

Claims

Patentansprüche:

i. Wälzfräsverfahren zur Herstellung

von Stirn- und Schraubenrädern mit in Längsrichtung ballig geformten Zähnen, deren Stärke von der Mitte nach beiden Enden hin abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wälzfräser mit konkav gekrümmter Teil- und Fußmantellinie, der die ganze Zahnbreite des zu fräsenden Werkstückes überbrückt, in Schrägstellung zur Werkstückachse tangential am Werkstück vorbeibewegt und mit diesem verschraubt wird.
2. Wälzfräsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der treibenden Radzahnflanke eine Werkzeugflanke mit kleinerem Eingriffswinkel und zur Herstellung der getriebenen Radflanke eine Werkzeugflanke mit größerem Eingriff swinkel verwendet wird.
3. Ein- oder mehrgängiger schneckenförmiger Wälzfräser zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser eine konkav gekrümmte Teil- und Fußmantellinie hat, dergestalt, daß die Zähne der erzeugenden Zahnstange an den Enden stärker als in der Mitte sind.
4. Schneckenförmiger Wälzfräser zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bearbeitung der treibenden Radzahnflanken dienenden Fräserzahnflanken einen kleineren Eingriffswinkel erhalten als die zur Bearbeitung der getriebenen Zahnflanken dienenden Fräserzahnflanken.
5. Maschine zum Bearbeiten, hauptsächlich Hinterschleifen ein- oder mehrgängiger schneckenförmiger Wälzfräser nach Anspruch 3, wobei das Werkstück auf einem durch eine Leitspindel bewegten, auf dem Maschinenbett verschiebbaren Tisch aufgespannt mit gleichförmiger Geschwindigkeit am Werkzeug vorbeibewegt werden kann, während ein Werkzeugsupport senkrecht zur Tischbewegungsrichtung auf dem Maschinenbett verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugsupport durch ein Druckmittel gegen eine im Verhältnis zur Tisch- , geschwindigkeit gesetzmäßig drehbare Kurvenscheibe (48) gedrückt wird, wobei durch Wechselräder (51 bis 54) die Drehgeschwindigkeit der Kurvenscheibe (48) im Verhältnis zur Tischgeschwindigkeit so einstellbar ist, daß das Werkzeug eine solche Relativbewegung zum Werkstückfräser ausführt, daß das Werkzeug der gekrümmten Teilmantellinie des Fräsers folgen kann.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugsupport zweiteilig aus Unter- und Oberteil besteht, wobei das Unterteil durch DruckÖl gegen eine gesetzmäß ig drehbare S chablone gedrückt wird, während das Oberteil

ebenfalls durch Drncköl gegen die an sich bekannte Hinterdrehhubscheibe gedruckt wird.
7. Maschine nach Anspruch 5 und (\ dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Drehung der Kurvenscheibe (48) durch Abnahme der Wechselräder wie auch die Hinterdrehbewegung durch einen Riegel ausgeschaltet werden kann.
S. Maschine nach Ansprüchen 5, 6 und 7 zum Bearbeiten, hauptsächlich Hinterschleifen ein- oder mehrgängiger schnekkenförmiger Wälzfräser nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Werkzeugsupport gegen die zur bogenförmigen Führung des Werkzeuges dienenden Schablone (48) drückende Preßölstrom durch eine hydraulische Steuereinrichtung (i 25; so gesteuert wird, daß der Werkzeugsupport am Ende des Arbeitsdurchganges von der Schablone (48) abgehoben, die Maschine in den Rücklauf geschaltet, der abgenutzte Schleifstein an die Bahn des Abritzdiamanten herangeschoben und der Abritzapparat in Tätigkeit gesetzt wird, nach Beendigung des Rücklaufes jedoch der Werkzeugsupport wieder an die Schablone (48) herangeführt und die Maschine in den Arbeitsgang geschaltet wird, so daß nunmehr Leitspindel (31) und Schablone (48) wieder richtig zusammenarbeiten, um das Werkzeug an der gekrümmten Teilmantellinie des Fräsers entlang zu führen.
9. Maschine nach Ansprüchen 5 bis 8 zum Bearbeiten, hauptsächlich Hinterschleifen mehrgängiger schneckenförmiger Wälzfräser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlangführung des Werkzeuges an der gekrümmten Teilmantellinie des Werkstückes in den einzelnen Gewindegängen mehrgängiger Werkstücke eine Teil- und Ausgleichskupplung (59) in das Getriebe zwischen Werkstück und Leitspindel eingeschaltet ist, durch die am Ende jedes Arbeitsdurchganges durch den Wechsel der Drehrichtung der Leitspindel das Werkstück um einen Gewindegang weitergeschaltet wird, so daß das Werkzeug in jedem Gang in der richtigen Stellung zum Werkstück an dessen gekrümmter Teilmantellinie entlang geführt wird.
10. Maschine nach Ansprüchen 5 bis 9 zum Bearbeiten, hauptsächlich Hinterschleifen ein- oder mehrgängiger schnekkenförmiger Wälzfräser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (finger- oder scheibenförmiger Schleifstein) dem unterschiedlichen Flankenwinkel der konkaven Wälzfräser nach Anspruch 4 entsprechend um eine senkrechte Achse, bei einem scheibenförmigen Schleifstein außerdem noch um eine waagerechte Achse (134), die mit der Mantellinie des Schleifsteines zusammenfällt, auf jeden beliebigen Steigungswinkel einstellbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen