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Maschine zum Herstellen und Feinstbearbeiten von Geradzahn- oder Schrägzahnstirnrädern
mit evolventenförmigen Zahnflanken durch Abwälzfräsen oder Abwälzschleifen Die Erfindung
betrifft eine Maschine zum Herstellen und Feinstbearbeiten von Geradzahn- oder Schrägzahnstirnrädern
mit evolventenförmigen Zahnflanken durch Abwälzfräsen oder Abwälzschleifen mittels
zweier, je eine verschieden gerichtete Zahnflanke bearbeitender, vorzugsweise rotierender
Werkzeuge mit in einer Ebene liegenden und in dieser bewegbaren Schneidkanten, wobei
einer Meisterzahnrad und das zu verzahnende Werkstück auf einer gemeinsamen, rotierend
auf einer geschlossenen Bahn gegenüber dem Maschinengestell geführten Welle angeordnet
sind und das Meisterzahnrad beim Durchgang des Werkstückes durch die Werkzeuge in
einer Zahnstange abwälzt.
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Bei einer bekannten Maschine der vorgenannten Art wird die das Meisterzahnrad
und das zu verzahnende Werkstück tragende Welle auf einer Bahn geführt, die aus
zwei parallelliegenden geraden Abschnitten und diese verbindenden Halbkreisen an
den Enden der Abschnitte besteht, Dabei rollt das Meisterzahnrad in einer derart
verlaufenden Innenverzahnung ab, deren gerade Teile folglich Zahnstangen sind, und
die Welle mit dem Meisterzahnrad und dem zu verzahnenden Werkstück ist über zwei
im wesentlichen rechtwinklig aneinander angelenkte Hebel in der Bahnebene allseitig
beweglich am Maschinengestell geführt. Diese Hebel müssen zur Sicherstellung einer
ausreichenden Parallelführung der Welle eine große Erstreckung in Achsrichtung der
Welle haben und an jeder Schwenkachse in entsprechenden Abständen doppelte Lagerung
aufweisen, wozu noch zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um das Meisterzahnrad
im ständigen Eingriff mit der Innenverzahnung zu halten. Dies bringt einen äußerst
aufwendigen Aufbau der Maschine mit großen zu bewegenden Massen mit sich, und die
unvermeidbaren Lagerspiele und Biegungsverformungen bei der Hebelaufhängung der
Welle beeinträchtigen die Güte der Parallelführung der Welle und damit die Bearbeitungsgenauigkeit.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung einer solchen Maschine ist
die Hebelanordnung durch in der Bandebene rechtwinklig zueinander verschiebliche
Schlitten ersetzt, von denen der eine, parallel zum Zahnstangenteil der Bahn bewegliche
Schlitten die Welle mit dem Meisterzahnrad und dem zu bearbeitenden Werkstück und
der andere Schlitten die Innenverzahnung und die Werkzeuge trägt. Die intermittierenden
Hin- und Herbewegungen der beiden verhältnismäßig großen Schlitten dieser Maschine
bedingen, daß zur Durchführung des Abwälzvorganges in der Innenverzahnung schwere
Massen (Schlitten mit ihren Aufbauten) hin- und hergehend bewegt werden müssen,
also von Null bis zu einem Maximum und wieder bis Null zu beschleunigen und zu verzögern
sind. Es ist bekannt, daß derartige Bewegungsabläufe Schwingungen an der Maschine
erzeugen, die sich beim Feinstbearbeiten von Zahnrädern, wo es auf genaueste Bearbeitung
und hohe Leistung ankommt, schädlich auswirken.
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Es ist auch eine Maschine bekannt, bei der das zu verzahnende Werkstück
und das auf gleicher Achse sitzende Meisterzahnrad eine schnellrotierende Umlaufbewegung
auf einer Kreisbahn ausführen. Dabei können jedoch noch keine Evolventen erzeugt
werden. Erst eine weitere horizontale geradlinig hin-und hergehende Bewegung der
Werkzeuge mit einer imaginären Zahnstange ermöglicht eine Erzeugung von Evolventenkurven.
Die imaginäre Zahnstange ist dabei durch ebene, schräg stehende, in Zahnstangenrichtung
hin- und hergehende Zahnstangenfianken ersetzt, in denen ein mit dem Innenzahnkranz
verbundenes, mit Evolventenkurven versehenes Kurvenstück abwälzt. Diese Ausbildung
hat zwar den Vorteil, daß die Welle mit dem Meisterzahnrad und dem Werkstück einfach
und praktisch fehlerfrei auf der hier als Kreisbahn ausgebildeten geschlossenen
Bahn geführt werden kann; demgegenüber ist jedoch nachteilig, daß zur Erzeugung
der Evolventenkurven eine zusätzliche horizontale hin- und hergehende Bewegung der
Werkzeuge einschließlich der schweren Antriebsaggregate notwendig ist. Auch hier
sind infolge der dadurch bedingten großen Massenbewegungen Erschütterungen unvermeidbar.
Weiter werden die Evolventenkurven in mehreren Planetenumläufen und somit Teilabschnitten
hergestellt; sie bestehen daher nur aus einzelnen geraden Hüllschnitten, deren Anzahl
von dem Verhältnis der beiden Geschwindigkeiten der Planetenumläufe und
der
horizontalen hin- und hergehenden geradlinigen Bewegung abhängig ist. Auch hängt
die Genauigkeit der Bearbeitung des Werkstückes von der Herstellungsgenauigkeit
des schwierig zu bearbeitenden Innenzahnkranzes ab.
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Schließlich ist es bei einer anderen Maschine auch bereits bekannt,
die Werkzeuge mit im Abstand parallel zueinander liegenden, einander zugekehrten
Schneidflächen tangential zu dem zu bearbeitenden Werkstück zu bewegen, das dabei
ohne Zuhilfenahme eines Meisterzahnrades mitgenommen wird. Zum Umsetzen der Werkzeuge
auf andere Zähne des zu bearbeitenden Werkstückes und zur ungehinderten Rückbewegung
der Werkzeuge in die Ausgangsstellung der Tangentialbewegung ist der Kranz der aus
auf einer Scheibe montierten Einzelwerkzeugen bestehenden Schneidkanten auf einem
Drittel des Scheibenumfanges unterbrochen. Auch hierbei sind schwere Massen zu bewegen,
und die ungleichmäßige Verteilung der Einzelwerkzeuge auf den Scheiben verursacht
Unwuchten, die leicht zu Schwingungen Anlaß geben können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zahnradbearbeitungsmaschine der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß die der Bearbeitungsgenauigkeit abträglichen
Hin- und Herbewegungen großer Massen vermieden werden. Gemäß der Erfindung wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Werkzeuge mit im Abstand parallel zueinander
liegenden, einander zugekehrten Schneidflächen auf einer gemeinsamen Welle angeordnet
sind, daß die geschlossene Bahn, auf welcher die das Meisterzahnrad und das zu verzahnende
Werkstück tragende Welle geführt ist, eine Kreisbahn ist und daß die entgegengesetzt
gerichteten Zahnflanken der Zahnstange, auf denen sich das Meisterzahnrad beim Durchgang
des Werkstückes durch die Werkzeuge abwälzt, parallel zueinander verlaufen. Die
Erfindung nutzt somit den Vorteil der vorbekannten Maschine mit Führung der das
Meisterzahnrad und das Werkstück tragenden Welle auf einer Kreisbahn, wobei die
Parallelstellung der Zahnstangenflanken und der Werkzeugebene einerseits die Einschaltung
geradliniger Abschnitte in die Bewegungsbahn und andererseits eine zusätzliche Zahnstangen-
und Werkzeugbewegung erübrigt.
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Eine besonders vorteilhafte Führung der das Meisterzahnrad und das
zu verzahnende Werkstück tragenden Welle wird dadurch erhalten, daß diese in einer
exzentrischen Axialbohrung einer drehbar angetriebenen Hohlspindel drehbar gelagert
ist und die erste Gegenverzahnung des Meisterzahnrades durch einen zentrisch zur
Hohlspindel liegenden, an einer Stelle unterbrochenen Innenzahnkranz und die zweite
Gegenverzahnung durch eine die Unterbrechung des Innenzahnkranzes überbrückende
Zahnstange gebildet sind.
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Um ein spielfreies Zusammenarbeiten des Meisterzahnrades und der Zahnstange
zu erreichen, weist diese in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung zwei in Längsrichtung
nebeneinanderliegende, mit einander zugekehrten parallelen Zahnflanken versehene
Zahngruppen auf, von denen jede auf einer Zahnstangenhälfte angeordnet ist, die
zum Meisterzahnrad tangential einstellbar sind.
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Zur Verkürzung der Verzahnungszeit des Werkstückes ist die Abwälzgeschwindigkeit
des Meisterzahnrades im Innenzahnkranz und in der Zahnstange und damit des zu verzahnenden
Werkstückes unterschiedlich, was nach einem anderen Ausbildungsmerkmal der Erfindung
dadurch erreicht wird, daß der Abwälzantrieb des Meisterzahnrades durch ein im Antriebsgetriebe
der Hohlspindel angeordnetes Planetengetriebe mit zwei koaxialen Sonnenrädern unterschiedlicher
Größe und zwei mit diesen Sonnenrädern kämmenden, koaxial auf einem Planetenradträger
angeordneten und drehfest miteinander verbundenen Planetenrädern erfolgt, wobei
der Planetenradträger durch einen Kurbeltrieb um die Sonnenräder hin- und herschwingend
bewegt wird.
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An Stelle des unterbrochenen Innenzahnkranzes für das Meisterzahnrad
kann zur Erzeugung der Kreisbewegung der das Werkstück und das Meisterzahnrad tragenden
Welle ein Planetengetriebe mit einer die Planetenräder elastisch verbindenden Kupplung
angeordnet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 im Längsschnitt die
auf einem in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Maschinengestell angeordnete
Lagerung des Meisterzahnrades und des zu verzahnenden Werkstückes mit Antrieb sowie
die Anordnung der Werkzeuge, F i g. 2 eine Stirnansicht des Meisterzahnrades innerhalb
eines unterbrochenen Innenzahnkranzes und einer die Unterbrechung überbrückenden
Zahnstange, F i g. 3 eine Stirnansicht des zu verzahnenden Werkstückes im Eingriff
mit den im Axialschnitt dargestellten Werkzeugen, wobei die Lage des Werkstückes
der Lage des Meisterzahnrades in F i g. 2 entspricht, F i g. 4 einen Teil des zu
verzahnenden Werkstückes in Stirnansicht im Eingriff mit den Werkzeugen in Vorbearbeitungsstellung,
F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Ansicht mit den Werkzeugen in Fertigbearbeitungsstellung,
F i g. 6 und 7 Darstellungen eines Zahnlückengrundes mit verschieden starken Durchwölbungen,
F i g. 8 einen Axialschnitt durch die Werkzeuge nebst Lagerung, F i g. 9 einen Teil
der Lagerung eines Werkzeuges auf der Antriebswelle, F i g. 10 eine Seitenansicht
eines Planetengetriebes mit Kurbeltrieb, F i g. 11 einen Schnitt durch das Planetengetriebe
gemäß F i g. 10 entlang der Linie XI-XI, F i g. 12 eine Abwandlung der Ausführung
gemäß F i g. 1. mit einer das Meisterzahnrad und das zu verzahnende Werkstück tragenden
Gelenkwelle und Ersatz des Innenzahnkranzes durch ein Planetengetriebe, F i g. 13
eine Stirnansicht eines mit Schrägstirnzähnen zu verzahnenden Werkstückes mit dazu
schräg gestellten Planwerkzeugen, F i g. 14 und 15 die Anordnung eines bei der Maschinenausführung
nach F i g. 12 zur Anwendung kommenden Leitlineals in Seitenansicht und Draufsteht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist das zu verzahnende
Werkstück 1 mit einem Meisterzahnrad 2 auf einer Welle 3 befestigt, die drehbar
in einer aus zwei ineinanderliegenden Hohlspindeln 4 und 5 gebildeten Doppelspindel
gelagert ist. Die Hohlspindeln 4 und 5 sind jede für sich mit einer
exzentrisch liegenden Axialbohrung 6 und 7 versehen,
und die Hohlspindel
5 ist in der Axialbohrung 6 der Hohlspindel 4 derart drehbar, aber feststellbar
(nicht dargestellt) gelagert, daß die beiden Hohlspindeln 4 und 5 in ihrer Stellung
relativ zueinander einstellbar sind. Die aus beiden Hohlspindeln 4 und 5 gebildete
Doppelspindel ist ihrerseits in einem Teil eines Lagerbockes 8 auf dem angedeuteten
Maschinengestell 9 drehbar aufgenommen.
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Die Doppelspindel 4, 5 wird von einem Motor 10 her über ein Getriebe
11 und ein Zahnradvorgelege 12, 13, 14, dessen letztes Zahnrad
14 auf der Hohlspinde14 befestigt ist, angetrieben, so daß die Welle 3 rotierend
auf einer geschlossenen Kreisbahn 15 umläuft (s. F i g. 2 und 3). Durch ein gegenseitiges
Verdrehen und Verspannen beider Hohlspindeln 4 und 5 ist der Durchmesser und damit
der Exzenterradius der Kreisbahn 15 ver- und einstellbar.
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Um das zu verzahnende Werkstück 1 schwingungsfrei bearbeiten zu können,
wird für dieses zweckmäßigerweise eine Gegenhalterspinde116 vorgesehen, die in einer
der Doppelspindel 4, 5 entsprechenden Doppelspindel 17, 18 gelagert ist.
Die Hohlspindel 17 der Doppelspindel 17, 18 ist in einem Teil 8' des Lagerbockes
8 auf dem Maschinengeste119 gelagert und wird synchron mit der Doppelspindel 3,
4 angetrieben. Die äußere Hohlspindel 17 wird zu diesem Zweck von dem Zahnrad 13
des Zahnradvorgeleges 12, 13, 14 her mit Hilfe einer Welle 19 und Zahnrädern 20,
21 angetrieben, von denen das Zahnrad 21 auf der Hohlspindel 17 befestigt ist.
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Das auf der Welle 3 befestigte Meisterzahnrad 2 arbeitet mit einer
ersten Gegenverzahnung zusammen, die bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 aus
einem fest am Lagerbock 8 angeordneten Innenzahnkranz 22 besteht (F i g. 1 und 2).
Beim Umlauf der Welle 3 (F i g. 2) auf der Kreisbahn 15 in Pfeilrichtung 23 wälzt
sich somit das Meisterzahnrad 2 gleichförmig in dem Innenzahnkranz 22 in Pfeilrichtung
24 ab, d. h., es läuft im Innenzahnkranz als Planetenrad um.
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Eine gleiche Umwälzung in Pfeilrichtung 24 vollführt das zu verzahnende
Werkstück 1 (F i g. 3), welches durch die Welle 3 mit dem Meisterzahnrad 2 fest
verbunden ist. Bei dieser Umwälzung kommt das zu verzahnende Werkstück
1 zeitweilig in den Bereich von rotierenden Werkzeugen 25, 26 mit in einer
Ebene liegenden und in dieser bewegbaren Schneidkanten - im folgenden als Planwerkzeuge
bezeichnet -, wobei es durch Eingriff in die Planwerkzeuge von diesen bearbeitet
wird (F i g. 1, 3, 4 und 5). Die Planwerkzeuge 25, 26 sind auf einer auf dem Maschinengestell
9 gelagerten Welle 27 befestigt, die von einem Motor 28 (F i g. 8) über ein Getriebe
29 angetrieben wird.
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Bei dem vorgenannten Bearbeitungsintervall müssen das Meisterzahnrad
2 und damit das Werkstück 1 eine von der gleichförmigen Abwälzbewegung des
Meisterzahnrades 2 innerhalb des Innenzahnkranzes 22 abweichende Wälzbewegung ausführen.
Diese abweichende Wälzbewegung ist erforderlich, damit die beiden Eingriffslinien
30 und 31 der beiden Evolventenzahnflanken 32, 33 der Zähne
34 des Meisterzahnrades 2 (F i g. 2) wie auch der Evolventenzahnflanken 35,
36 der Zähne 37 des Werkstückes 1 (F i g. 3) auf einer gemeinsamen Linie zusammenfallen.
Dies wird dadurch erreicht, daß das Meisterzahnrad 2 während des Bearbeitungsintervalls
an einer zweiten Gegenverzahnung abläuft. Zu diesem Zweck ist bei dem Ausführungsbeispiel
F i g. 1 und 2 der Innenzahnkranz 22 an der der Eingriffstellung des Werkstückes
1 in die Planwerkzeuge 25 und 26 (F i g. 3) entsprechende Stelle unterbrochen, also
als Innenzahnkranzsegment ausgebildet, und diese Unterbrechung ist durch eine am
Lagerbock 8 befestigte Zahnstange 38 überbrückt, so daß sich das Meisterzahnrad
2 während eines Teiles seines exzentrischen Abwälzumlaufes an dem Innenzahnkranzsegment
und während des anderen Teiles an der Zahnstange abwälzt. Wie die F i g. 2 zeigt,
weist die Zahnstange zwei getrennte, in Längsrichtung nebeneinanderliegende Zahngruppen
auf, die mit einander zugekehrten parallelen Zahnflanken 39 und 40 versehen sind.
Damit das Meisterzahnrad 2 spielfrei in den Zahngruppen der Zahnstange 38 abwälzen
kann, ist diese in zwei Hälften 41 und 42
unterteilt, von denen jede
eine der Zahngruppen trägt. Beide Zahnstangenhälften 41 und 42 sind in geeigneter
Weise, z. B. durch eine Längsschlitz-Schraubenverbindung, im Lagerbock8 gegeneinander
verstellbar gelagert.
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Bei jedem exzentrischen Abwälzumlauf des Meisterzahnrades 2 und des
Werkstückes 1 auf der Kreisringbahn 15 in Pfeilrichtung 24 wandern
das Werkstück 1 und das Meisterzahnrad 2 um eine oder mehrere Zahnteilungen weiter,
so daß nacheinander alle Zähne 37 des Werkstückes 1 in den Bereich der Planwerkzeuge
25 und 26 kommen und von diesen bearbeitet werden. Die Anzahl der Zahnteilungen,
welche das Werkstück 1 bei einem Abwälzumlauf mit Bezug zu den Planwerkzeugen
weiter wandert, ist von dem gewählten t7bersetzungsverhältnis zwischen dem Meisterzahnrad
2 und dem Innenzahnkranz 22
abhängig oder kann auch durch besondere
Zusatzeinrichtungen, z. B. Zwischengetriebe, vorbestimmt werden.
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Besitzt das Werkstück 1 nur eine verhältnismäßig geringe Zahnbreite,
so kann die Bearbeitung sofort über die ganze Breite 43 erfolgen. Ist das
Werkstück jedoch verhältnismäßig breit, so kann, wie in F i g. 6 angedeutet, eine
unerwünschte starke Durchwölbung 44 des Zahnlückengrundes 45 auftreten. Es ist dann
zweckmäßig, die Bearbeitung in zwei oder mehrere Breitenabschnitte 43' zu unterteilen,
so daß nur geringgradige Teildurchwölbungen 44' entstehen (F i g. 7).
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Um diese Unterteilung in mehrere Breitenabschnitte durchführen zu
können, muß das Werkstück 1 gegenüber den Planwerkzeugen 25 und 26 in axialer Richtung
verschiebbar sein. Diese Verschiebbarkeit kann in einfachster Weise dadurch ermöglicht
werden, daß der die Doppelspindel 4, 5 und 17, 18 tragende Lagerbock 8, 8' mit Bezug
zu den Planwerkzeugen, z. B. mittels eines nicht dargestellten Spindelantriebes
in Pfeilrichtung 46 verschiebbar auf dem Maschinengestell gelagert ist.
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Da die zu verzahnenden Werkstücke 1 im Durchmesser verschieden sein
können, müssen zu ihrer Bearbeitung die Planwerkzeuge 25 und 26 in Radialrichtung
des Werkstückes verstellbar gelagert sein. Zu diesem Zweck kann ihre Welle
27 zusammen mit dem Motor 28 und dem Getriebe 29 von einer Schwinge 47 getragen
werden (F i g. 1), die ihrerseits um eine Achse 48 am Maschinengestell
9 in Pfeilrichtung 49, z. B. mittels eines nicht dargestellten Spindelantriebes
schwenkbar und feststellbar gelagert
ist. Die Planwerkzeuge können
auch in einem nicht dargestellten, in Pfeilrichtung 49 am Maschinengestell e verschiebbaren
und feststellbaren Schlitten od. dgl. gelagert sein.
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Aus F i g. 4 und 5 ist zu erkennen, daß zwei verhältnismäßig große,
einfache Planwerkzeuge 25 und 26 mit ihren Schneidflächen 50, 51, 52 und 53 die
Zahnflanken 35 und 36 der Zähne 37 des Werkstückes 1 bearbeiten. Die Schneidflächen
50 und 52 dienen dabei, wie später erläutert, als Hauptschneid-Rächen zur Fertigbearbeitung
der genauen Zahnform, während die Schneidflächen 51 und 53 als Nebenschneidflächen
zur Vorbearbeitung Anwendung finden.
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Damit die Verzahnung des Werkstückes 1 schnell und wirtschaftlich
erfolgen kann, ist es zweckmäßig, entsprechend F i g. 3, 4, 5 und 8 neben den Planwerkzeugen
25 und 26 noch ein oder mehrere Vorschneidwerkzeuge 54 und 55 mit Schneidflächen
56 zum Vorfräsen bzw. Vorschneiden der Zahnlücken anzuordnen. Zur Schaffung guter
Schnittbedingungen ist es vorteilhaft, die Plan- und Vorschneidwerkzeuge kreuzverzahnt
auszubilden und die Schneidflächen, wie in F i g. 9 angedeutet, mit Spanbrechernuten
57 zu versehen. Durch die einfache Form der Schneid-Rächen 50 bis 53 und 56 ist
es möglich, die Schneidenkörper aus Hartmetall oder keramischem Werkstoff, beispielsweise
Oxydkeramik, herzustellen.
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Die Planwerkzeuge 25 und 26 sowie die Verschneidwerkzeuge 54 und 55
können sowohl als Fräs- als auch als Schleifwerkzeuge ausgebildet werden, so daß
auch ein wirtschaftliches Schleifen der Zahnflanken 35, 36 des Werkstückes 1 möglich
ist.
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Die genaue Form der Zahnflanken 35, 36 des Werkstückes 1 wird nur
von den beiden Hauptschneidflächen 50 und 52 der Planwerkzeuge 25 und 26 hergestellt.
Um diese Schneidflächen für die Fertigbearbeitung zu schonen, erfolgt zweckmäßig
die Vorbearbeitung der Zahnflanken nur mit den Nebenschneidflächen 51, 53 der Planwerkzeuge
und den Schneidflächen 56 der Vorschneidwerkzeuge 54 und 55. Um dies zu erreichen
und um Werkstücke 1 mit verschiedener Zahngröße vor- und fertigbearbeiten zu können,
wird die die Planwerkzeuge 25 und 26 mit den Vorschneidwerkzeugen 54 und 55 tragende
Welle 27 entsprechend F i g. 8 aus zwei relativ zueinander verschiebbaren und feststellbaren
Hülsen 58 und 59 gebildet, wobei die Hülse 59 in der Hülse 58 zentral geführt ist
und das Vorschneidwerkzeug 54 mit dem Planwerkzeug 26 und das Vorschneidwerkzeug
55 mit dem Planwerkzeug 25 verbunden sind (s. auch F i g. 4 und 5). Die Hülsen 58
und 59 sind, wie F i g. 8 zeigt, in einem Gehäuseansatz 60 des Getriebes 29 drehbar
und verschiebbar gelagert, und ihre gegenseitige Verschiebung kann mittels nicht
dargestellter, z. B. im Getriebegehäuse angeordneter Stellschrauben durchgeführt
werden.
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Werden die beiden Planwerkzeuge 25 und 26, wie die Pfeile in F i g.
4 anzeigen, auseinandergeschoben und damit die Vorschneidwerkzeuge 54 und 55 gegeneinandergeschoben,
so laufen die Schneidflächen 50 und 52 frei von den Zahnflanken, und das Vorschneiden
der Zahnlücken erfolgt durch die Vorschneidwerkzeuge 54 und 55 mit jeweils einer
Schneidfläche 56, wobei die äußeren Nebenschneid-Rächen 51 und 53 der Planwerkzeuge
25 und 26 die Zahnflanken noch nachschneiden. Zur Fertigbearbeitung der Zahnflanken
35, 36 werden dann die Planwerkzeuge 25 und 26, wie die Pfeile in F i g. 5 anzeigen,
gegeneinander verschoben, so daß die Hauptschneidflächen 50 und 52 zur Wirkung kommen.
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Um einen genauen Rundlauf der Planwerkzeuge zu gewährleisten, können
diese durch elastische Kegellippen 61 (F i g. 9) auf je einem an den Hülsen 58 und
59 angeordneten Kegelsitz 62 zentriert werden. Die Elastizität der Kegellippen 61
ist nur so groß zu wählen, wie sie zum Ausgleich der Herstellungstoleranzen notwendig
ist.
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Wie bereits gesagt, kann die Verzahnungszeit des Werkstückes 1 durch
die Anordnung und Anwendung der Vorschneidwerkzeuge 54 und 55 verkürzt werden. Eine
weitere Verkürzung der Verzahnungszeit läßt sich noch dadurch erreichen, daß die
Leerlaufzeit des Werkstückes 1, d. h. seine Umwälzzeit, außerhalb der Planwerkzeuge
25 und 26 und der Vorschneidwerkzeuge 54 und 66 so kurz wie möglich gehalten wird.
Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß der Abtriebswelle 63 des Getriebes
11 (F i g. 1) eine ungleichförmige Drehbewegung erteilt wird, und zwar derart, daß
die Umwälzbewegung des Werkstückes 1 während des Bearbeitungsintervalls langsam,
dagegen während des Leerlaufintervalls schneller erfolgt.
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Zur Erzeugung dieser verschieden schnellen Umwälzbewegungen kann ein
mit dem Getriebe 11 zusammenwirkendes Planetengetriebe 64 (F i g. 10 und 11) dienen.
Dieses Planetengetriebe weist einen vorzugsweise innerhalb des Getriebegehäuses
angeordneten Lagerbock 65 auf, in dem die Ausgangswelle 66 des Getriebes 11 drehbar
gelagert ist. Diese Welle trägt fest ein Zahnrad 67, das über ein Zwischenrad 68
mit einem auf einer Welle 69 fest gelagerten Zahnrad 70 kämmt. Auf der Welle 69
ist weiter ein Kurbelarm 71 befestigt, an dem eine Koppel 72 mittels eines Gelenkzapfens
73 angelenkt ist, die ihrerseits mittels eines Gelenkzapfens 74 mit einem Planetenträger
75 gelenkig verbunden ist. Dieser Planetenträger ist schwenkbar um die Abtriebswelle
63 (F i g. 1) gelagert und trägt auf einer Welle 76 zwei fest miteinander verbundene
Planetenräder 77 und 78. Das Planetenrad 77 greift in ein fest auf der Ausgangswelle
66 des Getriebes 11 gelagertes Sonnenrad 79 ein, und das Planetenrad 78 in einfest
auf der Abtriebswelle 63 gelagertes Sonnenrad 80. Durch den Kurbeltrieb 71, 72 führt
der Planetenträger 75 um die Sonnenräder 79, 80 eine hin- und hergehende Schwingbewegung
in Pfeilrichtung 81 aus. Erfolgt diese Schwingbewegung in Umlaufrichtung der Abtriebswelle
63, so wird diese beschleunigt, während sie bei entgegengesetzter Schwingbewegung
verzögert wird.
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Eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 abgewandelte
Ausführung der Maschine gemäß der Erfindung ist schematisch in F i g. 12 dargestellt,
wobei die mit der Darstellung in F i g. 1 übereinstimmenden Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind und von ihrer nochmaligen Beschreibung abgesehen wird. Der Hauptunterschied
besteht darin, daß an Stelle des unterbrochenen Innenzahnkranzes 22 ein Planetengetriebe
82 getreten ist. Dieses Planetengetriebe besteht aus zwei Sonnenrädern 83 und 84
und zwei Planetenrädern 85 und 86. Das Sonnenrad 83 ist auf der das Meisterzahnrad
2 tragenden Welle 3 befestigt, während das andere Sonnenrad 84 auf einer im Teil
8" des Lagerbockes
8 befestigten Achse 87 undrehbar gelagert ist.
Der Umlauf der beiden Planetenräder 85 und 86 erfolgt von der die Welle 3 des Meisterzahnrades
2 und des zu verzahnenden Werkstückes 1 exzentrisch tragenden Hohlspindel 4 aus
über ein auf der Hohlspindel 4 befestigtes Zahnrad 88, das in ein Zahnrad
89 eingreift. Dieses Zahnrad 89 ist auf einer im Lagerbock 8 gelagerten
Welle 90 befestigt, die fest ein weiteres Zahnrad 91 trägt. Das Zahnrad 91 kämmt
mit einem lose auf der Achse 87 umlaufenden, als Planetenträger für die Planetenräder
85 und 86 dienenden Zahnrad 92, an dem die Planetenräder 85, 86 mittels einer
Querwelle 93 gemeinsam drehbar gelagert sind. Um die mit Bezug auf F i g. 1 erläuterte,
von der normalen Abwälzbewegung des Meisterzahnrades 2 in dem unterbrochenen Innenzahnkranz
22 erforderliche abweichende Abwälzbewegung in der Zahnstange 38 auch bei der Anordnung
des Planetengetriebes 82, bei dem das Sonnenrad 84 den Innenzahnkranz 22 (F i g.
1 und 2) ersetzt, zu erhalten, wird das Planetenrad 86 drehbar auf der Querwelle
93 gelagert, und beide Planetenräder 85 und 86 werden durch ein axial nachgebendes
Bauelement, z. B. durch eine schematisch angedeutete elastische Kupplung
94, derart zusammengehalten, daß sich beim Eingriff des Meisterzahnrades
2 in der Zahnstange 38 das Planetenrad 86 relativ zum Planetenrad 85 drehen kann.
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Ein weiterer Unterschied des Ausführungsbeispieles gemäß F i g. 12
gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht darin, daß die das Meisterzahnrad
2 und das zu verzahnende Werkstück 1 tragende starre Welle 3 als Gelenkwelle mit
den beiden versetzten Wellenendabschnitten 3', 3" und dem mit den Wellenendabschnitten
durch Gelenke 95 und 96 verbundenen Wellenmittelabschnitt 3"' ausgebildet ist, wobei
der das Meisterzahnrad 2 tragende Wellenendabschnitt 3' mit konstantem Exzenterradius
der Kreisringbahn 15 (F i g. 2) unmittelbar in der Hohlspindel 4 und der das Werkstück
1 tragende Wellenendabschnitt 3" wie bei dem Ausführungsbeispiel F i g. 1 in der
Doppelspindel 4, 5 gelagert sind und der Exzenterradius der Kreisringbahn 15 (F
i g. 3) wieder durch die bereits angegebene Verstellung der Hohlspindel 5 in der
Hohlspindel 4 veränderbar ist.
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Mit dieser Ausführung ist es möglich, stets mit demselben Meisterzahnrad
2 verschiedene Werkstücke 1 zu verzahnen, die bei gleicher Zähnezahl verschiedene
Zahnteilungen aufweisen. Es braucht hierzu jeweils nur der Exzenterradius der Kreisringbahn
15 des Wellenabschnittes 3" entsprechend eingestellt zu werden.
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Mit den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen einer Maschine
gemäß der Erfindung erfolgt die Herstellung von Geradstirnzahnrädern. Durch einfache
Verstellung der Maschine oder durch die Anordnung einer einfachen Zusatzeinrichtung
ist es aber möglich, mit diesen Maschinen auch Schrägstirnzahnräder herzustellen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 muß, wie in F i g. 13 angedeutet,
das zu verzahnende Werkstück 1 in dem betreffenden Schrägungswinkel ß zu
den Planwerkzeugen 25 und 26 schwenkbar gelagert sein. Dies kann in einfachster
Weise dadurch verwirklicht werden, daß der Lagerbock 8 auf dem Maschinengeste119
um eine entsprechende senkrechte Achse (nicht dargestellt) dreh- und feststellbar
angeordnet ist. Soll ein Werkstück 1 zu einem Schrägstirnrad in mehreren Breitenabschnitten
43' (F i g. 7) verzahnt werden, so müssen neben der bereits erläuterten Axialverschiebung
des Werkstückes 1 in Pfeilrichtung 46 (F i g. 1) sowohl das Meisterzahnrad
2 als auch die Zahnstange 38 und der Innenzahnkranz 22 entsprechend
schräg verzahnt sein. Wie die Planwerkzeuge 25 und 26, so dürfen auch die Zahnstange
38 und der Innenzahnkranz 22 jedoch nicht an der Axialverschiebung des Meisterrades
2 und des Werkstückes 1 teilnehmen, sondern sind ortsfest anzuordnen.
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Sollen mit der Maschine entsprechend dem Ausführungsbeispiel F i g.
12 Schrägstirnzahnräder in mehreren Breitenabschnitten 43' (F i g. 7) hergestellt
werden, so muß neben der allgemeinen Axialbewegung des Werkstückes 1 in Pfeilrichtung
46 das Sonnenrad 84 eine zusätzliche Drehbewegung ausführen. Diese zusätzliche Drehbewegung
wird durch ein ortsfest am Teil 8" des Lagerbockes 8 (F i g. 12, 14 und 15) im entsprechenden
Schrägungswinkel ß einstellbares Leitlineal 98 und eine in das Leitlineal
und ein Zahnrad 99 eingreifende Zahnstange 100 erzeugt. Das Sonnenrad 84 ist hierbei
nicht, wie in F i g. 12, undrehbar auf einer feststehenden Achse 87, sondern
fest auf einer drehbar in dem Teil 8" des Lagerbockes 8 gelagerten
Welle 87' gelagert, die gleichzeitig das Zahnrad 99 fest verkeilt trägt.
In dieses Zahnrad 99 greift die Zahnstange 100 ein, die mit einem Ansatz 101 in
der Nut 102 des am Lagerbock 8 um eine senkrechte Achse in den jeweiligen Schrägungswinkel
ß des zu verzahnenden Werkstückes 1 einstellbar angeordneten Leitlineals 98 geführt
ist. Zu beachten ist, daß hierbei auch das Meisterzahnrad 2 und die Zahnstange 38
mit dem entsprechenden Schrägungswinkel ß ausgebildet sein müssen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die bei bekannten Zahnradbearbeitungsmaschinen erforderliche Vielzahl von hin-
und hergehenden Massenbewegungen zur Durchführung der Arbeits- und Leerlaufphasen
des Meisterzahnrades und des zu verzahnenden Werkstückes zur Erzeugung von evolventenförmigen
Zahnflanken am Werkstück durch einfache rotierende Umläufe des Meisterzahnrades
und des zu verzahnenden Werkstückes auf einer Kreisringbahn unter Anwendung einfacher
Planwerkzeuge mit Linienberührung am Werkstück und einer einfachen Zahnstange mit
parallelen Zahnflanken mit Eingriffswinkel Null ersetzt wird. Durch die besondere
Ausbildung der Lagerung und des Antriebes des Meisterzahnrades und des zu verzahnenden
Werkstückes ist es möglich, Werkstücke jeden Durchmessers, jeder Stärke und jeder
Zähnezahl als Geradstirnzahnrad oder Schrägstirnzahnrad herzustellen, wobei der
Umwälzvorgang des Werkstückes außerhalb des Eingriffes in den Planwerkzeugen wesentlich
schneller vor sich geht als während des Eingriffes.