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Stirnmesserkopf zum Verzahnen von Zahnrädern od. dgl.
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und für diesen Messerkopf bestimmte Verzahnungsmaschine Es ist bekannt,
Zahnräder im Profilfräsverfahren ohne Abwälzbewegung sowohl zu schruppen als auch
zu schlichten, und zwar mit Hilfe eines Stirnmesserkopfes, der auf seinem Umfang
eine Gruppe von Schruppmessern und in einer deren gegenseitigen Abstand übertreffenden
Entfernung ein oder mehrere Schichtmesser trägt. Im Verlauf mehrerer Umläufe und
-eines gleichzeitigen Vorschubes dieses Stirnmesserkopfes wird jeweils eine Zahnlücke
herausgearbeitet. Auf einen solchen Stirnmesserkopf bezieht sich die Erfindung.
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Bei dem bekannten Messerkopf weisen die Schruppmesser sämtlich die
gleiche Höhe auf, während die Schlichtmesser etwas höher sind. Beim Umlauf des Messerkopfes
wird dieser abwechselnd in das Werktück hinein vorgeschoben und dann wieder zurückgezogen.
Beim Einstechen des Vorschubes fräsen die Schruppmesser fortschreitend immer tiefer,
und durch den Rückzug des Messerkopfes werden die Schlichtmesser davor bewahrt,
vorzeitig zum Schnitt zu kommen. Erst nach Beendigung des Schruppvorganges unterbleibt
der Rückzug des Messerkopfes, sä daß der. Messerkopf in der auf volle Zahnlückentiefe
vorgeschobenen Lage verbleibt und infolgedessen mit seinen Schlichtmessern zum Schnitt
gelangt, wobei die große Entfernung der Schlichtmesser voneinander und von den Schruppmessern
dafür sorgt, daß jeweils nur ein einziges Schlichtmesser zum Schnitt kommt und einen
sauberen Schnitt ausführt, der durch die beim Schruppen entstehenden Erschütterungen
nicht beeinträchtigt wird.
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Diese bekannte Maschine erfordert einen besonderen Vorschubnocken,
der bei jedem dem Ausfräsen einer Zahnlücke dienenden Arbeitsspiel den Messerkopf
so@ oft vorschiebt und zurückzieht, wie es bei einem Zahnrad bestimmter Bauart erforderlich
wird. Je größer die Teilung des Zahnrades ist, um so mehr Umläufe muß der Messerkopf
ausführen, um eine Zahnlücke herauszufräsen. Darum erfordern Zahnräder von verschiedener
Teilung verschieden gestaltete Vorschubnocken, deren Auswechseln schwierig und zeitraubend
ist. Man hat dieses bekannte Verfahren daher nur. bei denjenigen Fällen verwendet,
bei denen es sich um die Herstellung eines Zahnrades gegebener Größe in großen Stückzahlen
handelt.
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Es ist nun die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die absatzweisen
Rückzüge des Messerkopfes beim Einstechen in Fortfall kommen zu lassen.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die seitlichen
Schneidkanten des Schlichtmessers oder 'der -Schlichtmesser gegenüber den entsprechenden
seitlichen Schneidkanten des vorausgehenden Schruppmessers oder der vorausgehenden
Schruppmesser zurückgesetzt sind. Man kann beim Schruppen daher den Messerkopf in
stetiger Bewegung vorschieben, ohne da,ß dabei- die seitlichen Schlichtmesserschneidkanten
zum Schnitt- kommen und vorzeitig stumpf werden. Nach beendigtem Schruppen erfährt
dann der Stirnmesserkopfeinen weiteren, mit höherer Geschwindigkeit im Verhältnis
zum Messerkopfuinlauf bewirkten Vorschub. Dieser bringt dann die Schlichtmesserschneidkanten
zur Wirkung.
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Vorzugsweise sind die @seitlich.en Schruppmesserschneidkanten fortschreitend
um ein Maß gegeneinander versetzt, das für das erste Schruppmesser der Gruppe bei
gegebenem- Vorschub eine im wesentlichen ebenso große Spanstärkeergibt wie bei den
anderen Schruppmessern.-Ferner empfiehlt es sich; in an sich bekannter Weise jedem
mit der Schneidkante zum Schnitt kommenden Schruppmesser ein am @Zahnlückengrund
zum Schnitt kommendes Messer vorauslaufen zu lassen, wobei die Höhe jedes mit der
Schneidkante schneidenden Schruppmessers so viel geringer ist als diejenige des
vorausgehenden, am Zahnlückenboden zum Schnitt kommenden Messers, daß es am Zahnlückengrund
nicht zum Schnitt. kommt. Der Vorteil dieser, an sich bekannten Maßnahme liegt in
einer wesentlichen Entlastung der von den Schneidkanten der Schruppmesser gebildeten
Ecken..
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Eine weitere Aufgäbe der Erfindung liegt in einer solchen Ausgestaltung
der fiir' den Messerkopf bestimmten
bekannten Verzahnungsmaschine,
die ein mit deren Drehantrieb der Messerkopfspindel gekuppeltes Vorschubgetriebe
hat, daß man einen genormten Vorschubnocken für Zahnräder verschiedener Größe verwenden
und daher die Maschine auf die Herstellung eines Zahnrades anderer Größe lediglich
durch Einspannen eines geeigneten Messerkopfes und durch entsprechende Einstellungen
umstellen kann.
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Zu diesem Zweck bewirkt erfindungsgemäß das VorschubgetriebewährenddesSchneidens
der Schruppmesser den Schruppvorschub so langsam, daß die Schlichtmesser nicht mitschneiden,
und bewirkt nach dem Schnitt des letzten Schruppmessers beim letzten Umlauf des
Messerkopfes einen schnelleren Vorschub, der die Schlichtmesser in die Schnittstellung
bringt.
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Der gleichförmige, beim Schruppen erfolgende A:cialvorschub wird vorzugsweise
so groß bemessen, daß das den Schlichtmessern folgende Schruppmesser bei seiner
Einwirkung auf die nächste Zahnlücke mit ungefähr derselben Spanstärke zum Schnitt
kommt wie das den Schlichtmessern vorangehende Schruppmesser.
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Die Maßnahme, daß die seitlichen Schruppmesserschneidkanten fortschreitend
um ein Maß gegeneinander versetzt sind, das jedes Schruppmesser mit der gewünschten
Spanstärke zum Schnitt kommen läßt, ist bei Stirnmesserköpfen zum Verzahnen von
Zahnrädern: an sich nicht neu. Die bekannten Stirnmesserköpfe dieser Art arbeiten
bei einer einzigen Umdrehung eine Zahnlücke des Werkstückes vollständig heraus und
beginnen daher jeden Umlauf von derselben Winkelstellung gegenüber dem Werkstück
aus, was zur Folge hat, daß die vom ersten Schruppmesser geschnittene Spanstärke
unabhängig davon ist, welchen Abstand in Umfangsrichtung gemessen das letzte des
mit einer größeren Lücke versehenen Schruppmesserkranzes vom ersten Messer dieses
Kranzes hat.
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Bei der für den Messerkopf nach der Erfindung bestimmten. Verzahnungsmaschine
mit einem mit dein Drehantrieb der Messerkopfspindel gekuppelten Vorschubgetriebe
führt der Messerkopf zum Herausarbeiten einer Zahnlücke jedoch zahlreiche Umdrehungen
aus, wobei die im Schruppmesserkranz vorgesehene Lücke von erheblichem Einfluß auf
die Stärke des Spanes ist, den das erste Schruppmesser des Kranzes schneidet. Aus
diesem Grunde ist das Maß der Versetzung der seitlichen Schruppmesserschneidkanten
für das erste Schruppmesser der Gruppe in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit
und von der in Umfangsrichtung gemessenen Lücke zwischen dem letzten und ersten
Schruppmesser so groß bemessen, daß das erste Schruppmesser der Gruppe eine im wesentlichen
ebenso große Spanstärke ergibt wie bei den anderen Schruppmessern.
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Die Erfindung wird an Hand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert und mit Hilfe von Zeichnungen. veranschaulicht. In diesen zeigen Fig.
1 und 2 die Maschine, mit der der erfindungsgemäße Messerkopf wirkt, im Aufriß und
Grundriß, Fig. 3 das Getriebeschema der Maschine, Fig. 4 den senkrechten Teilschnitt
in der Ebene 4-4 der Fig. 2 mit einem hydraulischen Schaltschema, Fig. S eine teilweise
Stirnansicht des erfindungsgemäßen Messerkopfes, Fig. 6 eine schematische Abwicklung
des Messerkopfes mit dessen sämtlichen Messern, Fig. 7 eine weitere schematische
Darstellung der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Messeranordnung, Fig. S ein Schema,
das das Arbeitsspiel der Maschine veranschaulicht, und Fig. 9 und 10 eine andere
Ausführungsform des Messerkopfes an Hand von Darstellungen, die den Fig. 6 und 7
entsprechen.
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Der in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Messerkopf 123 hat außen zum Schnitt
gelangende Messer 128 zuin Schneiden der hohlen Zahnflanken, wobei diese Messer
im einzelnen die Bezugszahlen 128a. bis 1281c
tragen. Ferner hat der Messerkopf
innen zum Schnitt gelangende Messer 129, die im einzelnen mit 129a bis 129h bezeichnet
sind.
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Wie Fig.7 zeigt, hat jedes Messer eine seitliche Schneidkante 131
zum Bearbeiten der Zahnflanken und eine Stirnkante 132 zum Bearbeiten des Zahnlückengrundes.
Schließlich hat jedes Messer auch noch eine nicht zum Schnitt kommende Seitenkante
133, die in einem gewissen Abstand von der gegenüberliegenden Zahnflanke des Werkstückes
vorbeistreicht. Wie nun Fig. 6 zeigt, nimmt die Höhe, d. h. das in Achsenrichtüng
von einer Bezugsebene 134 aus gemessene Maß der Schruppmesser, fortschreitend zu.
Die Ebene 134 kann dabei die Stirnebene des Messerkopfes 123 sein. Die Größe der
fortschreitend wachsenden Höhe der Schruppmesser 128 a bis 129 h richtet
sich nach dem Maß des Vorschubes, der durch eine Schubkurvennut 93 (Fig. 3) bewirkt
wird, deren Wirkung später näher erläutert wird. Der Vorschub des Werkstückes gegenüber
dem Messerkopf etwa in der Richtung der Messerkopfachse, d. h. mit Bezug auf Fig.6
nach oben, bedeutet, daß bei jedem vollständigen Umlauf des Messerkopfes das Messer
128a um die Strecke A von der Stelle 128a' bis zur Stelle 128a" vorgeht. Wären nun
alle Messer 128 und 129 gleich hoch, dann würde ihre wirksame Höhe vermöge des Vorschubes
gewissermaßen die Wirkung haben, daß ihre Stirnkanten 132 auf die Linie 15 gebracht
würden. Jedes Schruppmesser 129a bis 129h würde bis zu einer Schnittiefe einschneiden,
die um ein Vierundzwanzigstel von A die Schnittiefe des vorhergehenden Messers übertreffen
würde. Da nun vor dem Messer 128a acht Schruppmesser ausgelassen sind, müßte dieses
erste Messer eine Spanstärke von neun Vierundzwanzigsteln von A abheben. Soweit
also die Schnittbelastung in Frage kommt, würde das Messer 128a gewissermaßen die
Stellung 128ä" einnehmen, die weit über der Linie 135 liegt.
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Infolge der Zunahme der Höhe der Schruppmesser kommen ihre Stirnkanten
132 in Fig. 6 auf die Linie 136 zu liegen. Hinzu kommt nun noch der durch die Schubkurvennut
93 bewirkte Vorschub. Dieser bringt die Messer in Wirklichkeit auf die Linie 137.
Jedes Schruppmes.ser einschließlich des ersten Messers 128a schneidet daher mit
einer. Schnittiefe, die einem Sechzehntel des Abstandes A 'entspricht.
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Der Messerkopf weist nun ferner ein außen schneidendes Schlichtmesser
138 und ein innen schneidendes Schlichtmesser 139 auf. Diese Messer haben die gleiche
Höhe. Diese Höhe ist aber so viel kleiner als die Höhe des Messers 1291c
bemessen, daß trotz des von der Schubkurvennut93 bewirkten Vorschubes die Schlichtmesser
die Zahnlücke des Werkstückes durchlaufen, ohne dabei zum Schnitt zu kommen. Erst
bei Beendigung des durch die Schubkurve bewirkten Vorschubes tritt der Kolben 107
(Fig. 4), dessen Wirkungsweise später genauer erläutert ist, in Tätigkeit und schiebt
das Werkstück so weit vor, daß die Schlichtmesser lediglich mit ihren seitlichen
Schnittkanten, nicht aber mit den Stirnkanten zum Schnitt kommen. Welche Lage die
Schneidkanten der Schlichtmesser im Verhältnis zu denen der Schruppmesser haben,
ist durch die gestrichelten Linien im Diagramm
der Fig. 7 angedeutet.
Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, haben die Messer 138 und 139 voneinander einen besonders
großen Abstand. Dieser ist so bemessen, daß jeweils nur eines dieser Messer zum
Schnitt kommt. Es muß auch verhindert werden, daß das Messer 138 bereits zu schneiden
beginnt, während das Messer 129 h noch seinen Schnitt ausführt. Ferner muß dafür
gesorgt werden, daß Zeit für den Vorschub, des Unterschlittens durch den Kolben
107 zur Verfügung steht. Aus diesen Gründen ist das Messer 138 in einem besonders
groß bemessenen Abstand hinter dem Messer 129h angeordnet. Damit nicht etwa das
erste Schruppmesser 128a in der geschlichteten Zahnlücke von neuem zum Schnitt kommt,
muß das Werkstück rechtzeitig zurückgezogen werden, was eine gewisse Zeit in Anspruch
nimmt. Um diese Zeit zur Verfügung zu stellen, ist das Messer 128a besonders weit
hinter dem zweiten Schlichtmesser 139 angeordnet.
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Im übrigen kommt es auf die Bauart des Messerkopfes nicht an. Es ist
also gleichgültig, ob die Messer herausnehmbar sind oder mit dem Messerkopf aus
einem Stück bestehen oder je zu mehreren mit einem Segment aus einem Stück bestehen.
Wichtig ist indessen - wenigstens bei Verwendung eines Vorschubnockens mit einer
ununterbrochenen Vorschubkurve -, daß die fortschreitende Zunahme der Höhe der Messer
längs der Linie 136 der Fig. 6 dem Maß des Vorschubes richtig angepaßt ist. Dieses
Maß hängt dabei zum Teil von der Einstellung des Blockes 99 in dem Vorschubhebe197
(Fig. 3) ab, zum Teil aber auch von dem Verhältnis der Messerkopfumdrehüngen, die
auf eine Umdrehung des Schubkurv enkörpers 46 kommt. Dieses Verhältnis wird durch
die jeweils wählbaren Wechselräder bestimmt. Bei dem in Fig. 8 veranschaulichten
Arbeitsspiel sind diese Wechselräder so gewählt, daß der Messerkopf für eine Umdrehung
des Schubkurvenkörpers 46 sieben volle Umdrehungen ausführt.
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Damit der Messerkopf in möglichst kurzer Zeit Zahnflanken von hoher
Oberflächengüte erzeugen kann, muß er eine verhältnismäßig niedrige Schnittgeschwindigkeit
beim Schlichten, aber eine ziemlich hohe Schnittgeschwindigkeit beim Schruppen haben.
Aus diesem Grunde ist ein Geschwindigkeitssteuerschalter 141 (Fig. 3) vorgesehen,
der den Motor 41 auf die eine oder die andere seiner möglichen Drehzahlen umschaltet.
Dieser Schalter wird durch eine Schubkurve 142 geschaltet, die auf dem Teilschaltsteuernocken
84 vorgesehen ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel läuft der Motor
41 bei der Einstellung des Schalters mit 1800 und bei der anderen Stellung des Schalters
mit etwa 600 Umdrehungen je Minute. Die Schnittgeschwindigkeit beim Schlichten beläuft
also nur auf ein Drittel derjenigen beim Schruppen.
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In dem Diagramm der Fig. 8 sind die einzelnen während des Arbeitsspieles
erfolgenden Umdrehungen des Messerkopfes durch die längs der Abszisse eingetragenen
Zahlen 0 bis 7 wiedergegeben. Das Diagramm läßt daher erkennen, in welcher Beziehung
jeder Messerkopfumlauf zu dem Umlauf des Schubkurvenkörpers 46 und des Teilschaltnockens
84 steht. Die Linie 143 gibt dabei die Drehzahl des Motors 41 wieder. Der auf dieser
Linie liegende- Punkt 144 stellt den Augenblick dar, in welchem die Schubkurve 142
des Nockens 84 den Schalter 141 umschaltet, um dadurch die Schnittgeschwindigkeit
herabzusetzen. Bei der Stelle 145 erreicht der Motor die niedrige Geschwindigkeit.
Bei 146 schaltet die Schubkurve 142 wiederum den Schalter 141 um, um die Schnittgeschwindigkeit
wieder zu erhöhen. Dieses Ziel ist be: 147 erreicht. Die Linie 148 gibt die Vorschub
bewegung des Unterschlittens wieder, die dieserr durch die S chubkurvennut 93 des
S chubkurvenkörpers 46 erteilt wird. Der Vorschub für da: Schruppen beginnt an der
Stelle 149 und verläuft über den Punkt 151 bis zum Punkt 152. Dann kommt ein Stillstand,
der vom Punkt 152 zum Punkt 153 währt. Von diesem Punkt an findet der Rückzug statt.
Er verläuft über den Punkt 154 zum Punkt 155. Von da an erfolgt ein Eilvorlauf bis
zum Punkt 149.
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Die in den Zeichnungen veranschaulichte Maschine eignet sich zum Fräsen
von Zahnrädern entweder nach dem Abwälzverfahren oder nach dein Profilfräsverfahren
ohne Abwälzung. Der erfindungsgemäße Messerkopf wird mit der an zweiter Stelle genannten
Verwendung der Maschine benutzt. Die Grundplatte 20 der Maschine hat Gleitbahnen
21, auf denen ein Unterschlitten 22 waagerecht verschiebbar gleitet. Der Unterschlitten
hat eine bogenförmige Gleitbahn 23, auf der um eine lotrechte Achse 25 schwenkbar
und einstellbar eine Drehscheibe 24 gleitet. Diese hat ihrerseits eine Gleitbahn
27, auf der waagerecht verschiebbar ein Ständer 28 verstellt werden kann. Dieser
Ständer hat eine lotrechte Gleitbahn 29, auf der ein Werkstückspindelstock31 durch
Drehen einer Schraubspindel 30 auf und ab verstellt werden kann. Die Werkstückspinde132
in diesem Spindelstock läuft um eine waagerechte Achse 33 um. Mit Hilfe der verschiedenen
Einstellungen kann man das zu fräsende Zahnrad oder ein ähnliches Werkstück G in
die zum Verzahnen mit Hilfe eines umlaufenden Stirnmesserkopfes C richtigeLage bringen,
wie es Fig. 2 zeigt. Diese Einstellung ist in Fig. 1 nicht dargestellt; denn dort
nimmt die Drehscheibe eine solche Lage ein, daß die Achse der. Spindel
33 parallel zur Gleitbahn 21 verläuft.
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Starr mit der Grundplatte 20 ein ein Gehäuse 34 verbunden, in dem
um eine waagerechte Achse 36 drehbar eine Wiege 35 gelagert ist. Die Achse 36 schneidet
die lotrechte Achse 25. Auf der Wiege ist verstellbar einFrässpindelstockgehäuse37
angebracht, in welchem die den Messerkopf C tragende Spindel 38 um eine Achse 39
drehbar gelagert ist. Das Spindelstockgehäuse 37 läßt sich derart einstellen, daß
man dadurch den Messerkopf von der Wiegenachse 36 verschieden weit entfernt einstellen
kann und daß man außerdem die Achse des Messerkopfes parallel zur Wiegenachse gemäß
Fig. 1 und 2 oder um verschiedene Winkel schräg zu ihr einstellen kann. Ihren Antrieb
erfährt die Maschine durch einen in Fig. 3 veranschaulichten Motor 41, der auf zwei
verschiedene Geschwindigkeiten umschaltbar ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist dieser Motor
mit der Frässpindel durch Kegelräder 42, die Schnittgeschwindigkeit bestimmende
Wechselräder 43, eine sich längs der Wiegenachse 36 erstreckende Haupttriebwelle
44 und in der Wiege angeordnete Zahnräder 45 verbunden. Dieses Triebwerk ist dabei
so ausgestaltet, daß es die verschiedenen erläuterten radialen und schrägen Einstellungen
des Messerkopfes gestattet.
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Sollen Zahnräder mit Hilfe des Abwälzverfahrens gefräst werden, dann
werden die Wiege 35, die Werkstückspindel32 und das diese verbindende Getriebe,
das sogenannte Abwälzgetriebe, durch eine Schubkurvennut 55 des Schubkurvenkörpers
46 hin und her in Drehung versetzt. Der Schubkurvenkörper 46 läuft dabei nur in
ein und derselben Richtung um, und zwar unter Antrieb über eine Getriebeverbindung
von der Welle 44 aus. Zu dieser Getriebeverbindung gehören auch Wechselräder 47.
Die Teilschaltung von Zahn-
Lücke zu Zahnlücke erfolgt durch eine
Bewegung, die in das Abwälzgetriebe zwischen der Wiege und der Werkstückspindel
absatzweise eingeführt wird. Diesem Zweck dient ein Differentialgetriebe 68, 69,
71. Die absatzweise Bewegung wird durch ein Maltesergetriebe 82, 83 erzeugt, das
seinen Antrieb gleichfalls durch die Zahnräder 47 erfährt und durch einen Nocken
84 gesteuert wird, Sollen Zahnräder nach dem Profilverfahren gefräst werden, also
ohne Abwälzbewegrung, dann wird die Teilschaltung beibehalten, aber der hin- und
hergehende Antrieb der Wiege und der Werkstückspindel fällt dann fort. Zu diesem
Zweck wird eines der Zahnräder 59 zwischen der Nockenrolle 56 des Schubkurvenkörpers
46, 55 und dem Abwälzgetriebe herausgenommen, und die Wiege und die Welle 67 des
Abwälzgetriebes werden durch Festklemmen gegen Drehung gesichert.
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Die schrittweise Drehung der Werkstückspindel 32 erfolgt jeweils dann,
wenn der Unterschlitten 22 zurückgezogen ist und das Werkstück G aus dem Bereich
des Messerkopfes C fortgezogen hat. Der Rückzug des Unterschlittens wird entweder
durch die Schubkurvennut 93 oder durch die Schubkurvennut 94 des Körpers 46 bewirkt,
je nachdem, ob bei dem Verfahren ohne oder mit Abwälzung gearbeitet wird. Die in
diese beiden Schubkurvennuten eingreifenden Nockenrollen 95 und 96 werden von einem
Hebel 97 getragen, der bei 98 am Gestell schwenkbar gelagert ist. Auf diesem Hebel
ist längs eines vom Lagerpunkt 98 ausgehenden Radius ein Block 99 verstellbar, der
mittels eines Drehzapfens 101 schwenkbar an einem Stein 102 gelagert ist. Dieser
Stein sitzt verschiebbar in. einem querverlaufenden Kulissenschlitz, der lotrecht
zur Zeichenebene der Fig. 4 in einem Zylinder 103 vorgesehen ist. Dieser Zylinder
ist in seiner Achsenrichtung verschiebbar im Gestell 20 angeordnet. Ein in dem Zylinder
laufender Kolben 104 ist durch eine Kolbenstange 105 verstellbar mit dem Unterschlitten
22 verbunden. Die wirksame Länge der Kolbenstange 105 kann man durch Drehen einer
Schraubspindelmutter 106 (Fig. 2) verstellen.
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Die Anordnung ist derart getroffen, daß, wenn der Kolben durch eine
Druckflüssigkeit im Zylinder 103 in seiner linken Grenzstellung gehalten wird, der
Schubkurvenkörper bei jedem Umlauf mittels der Rolle 96, des Hebels 97, des Zylinders
103 und des Kolbens 104 den Werkstückspindelkopf als- Ganzes nach links bewegt und
dadurch das Werkstück G in die Frässtellung bringt. Die .Wälzbewegung wird dabei
durch die Schubkurvennut 55 und den verzahnten Sektor 57 bewirkt. Bei dieser Vorwärtswälzung
wird das Werkstück G in der Frässtellüng stillgesetzt. Nach Beendigung der Vorwärtswälzung-
erfolgt die Rückwäizung. Dabei schwenkt die Schubkurvennut 94 den Hebel im Uhrzeigersinn
und zieht dadurch den Unterschlitten und das von ihm getragene @Verkstück aus der
Frässtellung zurück. Alsdann kommt die Teilschaltvorrichtung zur Tätigkeit, um das
Werkstück um eine Teilung zu drehen.
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Die Sch.ubkurvennut93 bewirkt auch einen Rückzug des Unterschlittens
22, um dadurch die Teilschaltung zu ermöglichen. Doch ist die Schubkurvennut 93_
so gestaltet, daß sie nach dem Rückzug und nach der erfolgten Teilschaltung den
Unterschlitten 22 allmählich vorschiebt, wenn die spanabhebende Bearbeitung des
Werkstückes ihren Fortgang nimmt.
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Die-Verstellung des Blockes 99 radial zum Hebel 94 dient dein Zweck,
die durch den Schubkurvenkörper bewirkte Länge. der Vorschubbewegung zu verändern.
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Will man den Unterschlitten -um eine größere #, Strecke zurückziehen,
um z. B. das Werkstück auf der Werkstückspindel einspannen und es hinterher wieder
ausspannen zu können, so wird zu diesem Zweck der Kolben 104 durch Flüssigkeitsdruck
bis an sein Hubende im Zylinder 103 nach rechts verschoben. Das andere Hubende des
Kolbens ist dadurch bestimmt, daß dieser an einen Hilfskolben 107 anstößt, dessen
linke Grenzstellung (Fig.4) durch den Anschlag seiner Schulter 108 an einen
Ring 109 bestimmt wird, der in dem Zylinder befestigt ist. Dieser Ring trägt einen
Keil, der in eine Keilnut des Kolbens eingreift und diesen dadurch gegen Drehen
sichert. Die andere Grenzstellung des Kolbens 107, also die mit Bezug auf Fig. 4
rechts liegende Grenzstellung, wird dadurch bestimmt, daß eine Nut 111 an eine Platte
112 anstößt, die am Ende des Zylinders befestigt ist. Die Mutter ist auf das verjüngte
Ende des Kolbens 107 aufgeschraubt, das aus dem Zylinderkopf herausragt. Der Hub
des Kolbens 107 kann dadurch verstellt werden, daß man nach dem Lösen einer Sperrschraube
113 die Mutter 111 dreht.
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Der Kolben 107 wird durch einen Umsteuerschieber 115 gesteuert, der
in einem Schiebergehäuse 116 (Fig. 3 und 4) verschiebbar geführt ist. Dieses Gehäuse
sitzt auf dem Gestell 20. Der Steuerschieber trägt eine Rolle 117, die in eine Schubkurvennut
118 eines Nockens 119 eingreift, der an dem Schubkurvenkörper 46 befestigt ist und
gewissermaßen einen Teil dieses Körpers bildet. Die Wirkungsweise des Umsteuerschiebers
ergibt sich aus Fig.4. Dort erkennt man auch, daß zur Steuerung des Kolbens 104
noch ein Schieber 121 vorgesehen ist. Dieser ist durch einen Griff 122 - (Fig. 1
und 2) umschaltbar. Das hydraulische Druckmittel wird durch. eine Pumpe P geliefert,
die entweder durch einen Motor 41 oder durch einen Hilfsmotor angetrieben werden
kann.
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Das Fräsen eines Zahnrades ohne Abwälzbewegung geht also wie folgt
vor sich: Ist die Maschine richtig eingestellt und ein Werkstück G auf der Spindel
32 eingespannt, dann bedient man den Hebel 122 (Fig. 1 und 2) derart, daß dadurch
der Steuerschieber 121 in seine in Fig. 4 gezeigte obere Grenzstellung. umgeschaltet
wird. In dieser Stellung läßt er das von der Pumpe P gelieferte Druckmittel. zur
rechten Seite des Kolbens 104 über Leitungen 120 und 130 fließen, wodurch: der Kolben
und die Unterplatte nach links verschoben werden. Dadurch gelangt das Werkstück
aus der Lage, in der es eingespannt wurde, in die Schnittstellung. Die zwischen
der linken Seite des Kolbens 104 und der rechten Seite des Kolbens 107 gelegene
Kammer wird über die Leitungen 140 -und 150 auf Abfluß geschaltet. Es sei nun, angenommen,
daß die Maschine nach dem vorhergehenden Arbeitsgang zum Stillstand gelangt war
(etwa durch einen üblichen automatischen Stillsetzschalter, der nicht dargestellt
ist). Die Maschine ist daher in derjenigen Lage zum Stillstand gelangt, bei welcher
der durch die Schubkurvennut 93 bewirkte Rückzug bis zum Punkt 154 vorgeschritten
war. Dabei befindet sich der Kolben 107 in seiner rechten Grenzstellung, bei welcher
die Mutter 111 an der Platte 112 anliegt; denn in diesem Zeitpunkt nimmt der Umsteuerschieber
115 seine oberste Lage gemäß Fig. 4 ein,. so daß das von der Pumpe P gelieferte
Druckmittel über die Leitungen, 120 und 160 die linke Fläche des Kolbens beaufschlagt.
Zwar wird das Druckmittel auch der rechten Fläche des Kolbens 104 zugeführt; der
Kolben 107 ist jedoch nach rechts gegangen, weil die wirksame Fläche seiner linken
Seite größer ist als diejenige der rechten Seite. des Kolbens 104.
Nach
dem Anlassen des Motors 41 beginnt sofort der Betrieb mit der hohen Schnittgeschwindigkeit.
Durch die Schubkurvennut 93 wird zunächst der Rücklauf beendet, und dann erfolgt
der Vorlauf, wie es die Linie 148 (Fig. 8) zwischen den Punkten 154, 155 und 149
zeigt. Während dieses Zeitraumes wird die Teilschaltbewegung durch den Nocken 84
und das Teilschaltwerk 82, 83 bewirkt. Etwa an dem Punkt 151 gelangt nun eines der
Schruppmesser des Messerkopfes am Werkstück zum Schnitt. Infolge der fortschreitenden
Zunahme der Messerlänge, die gewissermaßen einen in den Messerkopf eingebauten Vorschub
darstellt, nimmt der wirksame Vorschub, nicht den durch die Linie 148 angedeuteten
Verlauf, sondern geht über dieses Maß des Vorschubes hinaus. Er ist daher durch
die gestrichelte Linie angedeutet, die von 151 zum Punkt 156 verläuft. Im Punkt
156 ist die erste Phase- des Schruppvo,rganges beendet. In dieser Phase war als
letztes Schruppmesser das Messer 129h zum Schnitt gekommen. Dann tritt eine Pause
in der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks ein. Erst im Zeitpunkt 157 kommt
wieder das erste Schruppmesser 128a zum Schnitt. Dieser Vorgang wiederholt sich
bei jedem folgenden Umlauf des Messerkopfes, wobei jedesmal als letztes Messer das
Meser 129h zum Schnitt gelangt und diesen in den Zeitpunkten 158, 161, 163 und 165
beendet. Das Messer 128a nimmt seinen Schnitt an den jeweils darauffolgenden Punkten
159, 162, 164 und 166 wieder auf.
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An der Stelle 152 beginnt ein Abschnitt der Schubkurve 93, der in
der Umfangsrichtung verläuft und daher eine Pause einschaltet, während welcher die
Vorschubbewegung des Werkstücks unterbrochen ist. Während dieser Pause kommen noch
die letzten Schruppmesser, beim vorliegenden Beispiel die Messer 129 g, 128
h und 129 h, zum Schnitt. In dem Zeitpunkt 167 beendet das letzte Schruppmesser
12911, seinen Schnitt. Gleichzeitig schaltet der Nocken 119 den Umsteuerschieber
115 mit Bezug auf Fig. 4 nach unten um, wodurch die am linken Ende des Kolbens 107
gelegene Kammer über die Leitungen 160 und 150 auf Abfluß geschaltet wird. Infolgedessen
geht der Kolben 107 unter dem Einfluß des auf sein rechtes Ende wirkenden Pumpendruckes
nach links, bis die Schulter 108 des Kolbens 107 an den Ring 109 stößt. Diese Verschiebung
des Kolbens bewirkt nun eine solche Verschiebung des Unterschlittens 22, daß dadurch
das Werkstück G bis in seine äußerste Stellung auf den Messerkopf zu vorgeschoben
wird. Infolgedessen kommen nunmehr die beiden Schlichtmesser 138 und 139 zum Schnitt.
Die gestrichelte Linie 168 gibt die Vorschubstellung wieder, bei der dies geschieht.
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Noch vor Beginn des Schlichtens wird in dem Zeitpunkt 144 (Fig. 8)
der Motor 41 auf die niedrige Drehzahl umgeschaltet, die dann im Zeitpunkt 145 erreicht
ist, also gerade bevor das Schlichtmesser 138 zum Schnitt kommt. An dem durch die
beiden Punkte 169 und 153 des Diagramms der Fig.8 gegebenen Zeitpunkt ist der Schnitt
durch das Schlichtmesser 139 beendet. In diesem Augenblick steuert der Nocken 119
den Steuerschieber 115 mit Bezug auf Fig. 4 in die gezeigte Lage um, und
die Nut 93 des Schubkurvenkörpers beginnt den Rückzug. Infolgedessen wird das Werkstück
so schnell zurückgezogen, daß das folgende Schruppmesser 128a nicht mehr zum Schnitt
kommt. Ferner wird bei der Beendigung des Schlichtens im Zeitpunkt 146 der Motor
41 auf seine hohe Drehzahl umgeschaltet. Erreicht wird diese hohe Drehzahl aber
erst im Zeitpunkt 147. Im Zeitpunkt 154 ist das erste Arbeitsspiel also beendet
und somit die erste Zahnlücke fertiggefräst. Es folgt nun von selbst das nächste
Arbeitsspiel, und zwar beginnend mit einer Teilschaltbewegung des Werkstücks. Die
einzelnen Arbeitsspiele werden so lange wiederholt, bis an dem Werkstück G sämtliche
Zahnlücken herausgearbeitet sind. Dann kommt die Maschine von selbst zum Stillstand,
und man schaltet dann den Steuerschieber 121 ausgehend von der in Fig. 4 gezeigten
Lage nach unten, um dadurch den vollständigen Rücklauf des Unterschlittens herbeizuführen.
Durch die Umschaltung wird der Kolben 104 auf seiner linken Seite über die Leitungen
120 und 160 mit dem Druckmittel beaufschlagt, während die am rechten Ende des Kolbens
liegende Kammer über die Leitungen 130 und 150 auf Abfluß geschaltet wird.
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Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen eine abgeänderte Ausführungsform
des Messerkopfes, den man an Stelle derjenigen der Fig:5 bis 7 verwenden kann. Dieser
Messerkopf hat in an sich bekannter Weise drei Gruppen von Schruppmessern, nämlich
Messer 171, die lediglich am Grunde der Zahnlücke zum Schnitt kommen, ferner Messer
172, die an der Außenseite zum Schnitt kommen, und schließlich Messer 173, die an
der Innenseite zum Schnitt kommen. Die Höhe der Schruppmesser nimmt fortschreitend
zu; die den Zahnlückengrund schneidenden Messer jedoch, die je vor einem mit der
Seitenkante schneidenden Messer die Zahnlücke durchlaufen, haben eine größere Höhe
als die davor und dahinter befindlichen, mit den Seitenkanten schneidenden Messer.
Es liegen also die Stirnschneidkanten 174 der den Zahnlückengrund bearbeitenden
Messer 171 auf einer Linie 175, während die Stirnkanten 176 der mit den Seitenkanten.
zum Schnitt kommenden Schruppmesser 172 und 173 auf einer niedriger verlaufenden
Linie 177 liegen. Diese Linie 177 verläuft so viel niedriger als die Linie 175,
daß trotz des durch die Schubkurvennut 93 bewirkten Vorschubes die Stirnkanten 176
frei über das Werkstück hinwegfahren. Der Grund der Zahnlücken wird daher ausschließlich
durch die Schneidkanten 174 der Messer 171 herausgearbeitet. Der durch die Schubkurvennut
bewirkte Vorschub ist durch die Linie 178 wiedergegeben. Er ist so groß bemessen,
daß nach einem Umlauf des Messerkopfes das erste Schruppmesser 171a, das ohne diesen
Vorschub die Stellung 171 a' einnehmen würde,, tatsächlich die Vorschubstellung
171 a" einnimmt. Die gemeinsame Wirkung des gewissermaßen in den Messerkopf eingebauten,
längs der Linie 175 verlaufenden Vorschubes, der durch. die fortschreitend zunehmende
Höhe der Messer bewirkt wird, und des durch die Schubkurvenmit bewirkten Vorschubes
führt also dazu, daß die Schneidkanten 174 auf die Linie 179 des Diagramms gebracht
sind und daß daher das erste Schruppmesser in der wirksamen Stellung 171 a` nur
mit -derselben Spanstärke zum Schnitt kommt wie die anderen Messer 171. Wie Fig.
10 zeigt, springen die seitlichen Schneidkanten 181 der Messer 172 und 173
über die seitlichen Schneidkanten der Messer 171 hinaus, so daß diese mit ihren
Seitenkanten nicht schneiden. Auch sind die Seitenkanten 182 der Messer 172 und
173 so weit nach innen versetzt, daß sie nicht zum Schnitt kommen. Dem letzten Schruppmesser
folgen nun auf dem Messerkopf ein außen zum Schnitt kommendes Schlichtmesser 183
und ein innen zum Schnitt kommendes Schlichtmesser 184, die beide gleich hoch bemessen
sind. Diese Höhe aber ist so viel geringer bemessen als diejenige des letzten
Schruppmessers,
daß trotz des durch die Schubkurve bewirkten Vorschubes diese Schlichtmesser erst
dann zum Schnitt gelangen, wenn die Hilfsvorschubeinrichtung mit dem Kolben 107
in Tätigkeit tritt und den zum Schlichten bestimmten Vorschub durchführt. Dadurch
gelangen nämlich die Schlichtmesser in die Stellungen 183' und 184' (Feg. 9). In
diesen Stellungen kommen ihre seitlichen Schneidkanten zum Schnitt. Ihre Stirnkanten
aber laufen frei über den Zahnlückengrund.
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Die Messer 183 und 184 haben einen geringeren Abstand als die Messer
138 und 139 in Fig. 7. Das ist aber nur deshalb der Fall, weil der in Fig. 9 gezeigte
Messerkopf zum Fräsen von Zahnrädern bestimmt ist. bei denen die Breite der zu verzahnenden
Zone des Werkstückes kürzer ist als bei den durch den Messerkopf der Fig. 7 zu verzahnenden
Werkstücken.
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In den Fig. 9 und 10 und auch in den Fig. 6, 7 und 8 ist natürlich
die Größe der Vorschübe sowie der fortschreitenden Zunahme der Höhe der Messer stark
übertrieben dargestellt. In Wirklichkeit beläuft sich der durch die Linie 179 in
Fig. 9 dargestellte gesamte Vorschub etwa auf eine solche Größenordnung, daß jedes
am Zahnlückengrund zum Schnitt gelangende Messer 171 mit einer Spanstärke von etwa
0,125 mm schneidet.