-
Wälzantrieb für eine Zahnschneidemaschine zum Herstellen von Kegel-
und Hypoidrädern Die Erfindung bezieht sich auf den Wälzantrieb für eine im Teilverfahren
arbeitende Zahnschneidemaschine zum Herstellen von Kegel- und Hypoidrädern, insbesondere
Rädern mit kleinem Kegelwinkel.
-
Wälzfräsmaschinen zum Herstellen von Verzahnungen an Kegel- und Hypoidrädern
unterscheiden sich von Wälzfräsmaschinen zum Herstellen von zylindrischen Zahnrädern
dadurch, daß der Winkel zwischen den Achsen der Wälztrommel und der Werkstückspindel
und die relativen Drehzahlen der Wälztrommel und der Werkstückspindel in Anpassung
an den Kegelwinkel des Werkstückes verändert werden müssen.
-
Zum Herstellen von Kegelradverzahnungen ist eine Wälzfräsmaschine
bekannt, deren Wälztrommel und Werkstückspindel mechanisch derart in Antriebsverbindung
stehen, daß sie in vorbestimmte- zeitlicher Abhängigkeit voneinander angetrieben
werden. Diese Abhängigkeit, die man als Rollverhältnis bezeichnen kann, wird durch
Winkelverstellung der hin- und hergehenden Bewegung eines Schlittens geändert, der
einen Teil des mechanischen Getriebes zwischen der Wälztrommel und der Werkstückspindel
bildet. Die Achsen der Wälztrommel und der Werkstückspindel sind in ihrer relativen
Neigung zueinander einstellbar, wobei der Winkel zwischen beiden Achsen in einer
festen Beziehung zur Winkeleinstellung des vorerwähnten Schlittens steht. Die Arbeitsgenauigkeit
dieser Maschine läßt jedoch infolge Abnutzung der mechanischen Getriebeteile mit
zunehmender Betriebszeit nach. Außerdem können auf dieser Maschine keine Kegelräder
mit kleinem Kegelwinkel hergestellt werden, weil hierfür unzweckmäßig lange Stehhübe
des Schlittens erforderlich wären.
-
Es ist auch bekannt, zum Wälzfräsen der Zähne zylindrischer Zahnräder
eine Maschine zu verwenden, deren Fräser und Werktisch je durch einen gesonderten
Motor angetrieben werden, wobei einer dieser Motoren drehzahlveränderlich und an
einen Regelverstärker angeschlossen ist. Der Verstärker wird von zwei Drehmeldern
gesteuert, von denen der eine mit dem Wälzfräser und der andere mit dem Werktisch
in Antriebsverbindung steht. Laufen die Drehmelder nicht synchron, so erzeugen sie
eine Fehle=-spannung, die über den Verstärker dem drehzahlveränderlichen Motor zugeführt
wird, um seine Drehzahl im Sinn der Herstellung des Synchronlaufes zu ändern. Dabei
ist ein Getriebe, das in bekannter Weise das übersetzungsverhältnis zwischen dem
Wälzfrästr und dem Werktisch ändert, in die mechanische Verbindung zwischen dem
einen Drehmelder und den ihn antreibenden Teil eingebaut. Das elektrische Getriebe
weist hier eine selbstregelnde Übersetzung auf, die keiner Abnutzung unterliegt,
und bildet nicht nur ein Servosystem zur Berichtigung von Fehlern in einer gesonderten
Übersetzung.
-
Ferner ist es bekannt, zylindrische Zahnräder auf Wälzfräsmaschinen
herzustellen, bei denen Abweichungen im Antrieb des Werktisches ständig gemessen
und durch ein Rückkopplungs-Servogetriebe berichtigt werden. Bei diesen Zahnrad-Wälzfräsmaschinen
wird von der Eingangswelle des Werktischantriebes ein Synchro-Impulserzeuger angetrieben,
und am Werktisch ist ein sogenanntes »Induktosyn« befestigt. Das »Induktosyn« besteht
aus einem Stator, der vom Tischbett getragen wird, und einem Rotor, der sich mit
dem Werktisch dreht. Ein Spaltfeld-Elektromotor und ein Getriebekasten mit besonderem
Differentialgetriebe bewirken die Berichtigung des Werktischantriebes. Dabei ist
es jedoch bisher noch notwendig, zwischen dem Wälzfräser und dem Werktisch ein verwickeltes
mechanisches Übersetzungsgetriebe vorzusehen, um diese Teile in bestimmter zeitlicher
Abhängigkeit voneinander apzutreiben. Das mechanische Übersetzungsgetriebe weist
unvermeidlich gewisse Ungenauigkeiten auf, die durch seine Herstellung bedingt
sind
und zu denen im Lauf der Zeit weitere Ungenauigkeiten hinzukommen, die durch die
Abnutzung der Getriebeteile verursacht werden, und das Servogetriebe ist kein Übersetzungsgetriebe,
sondern hat lediglich die Aufgabe, diese Ungenauigkeiten zu berichtigen.
-
Wie bereits erwähnt, weisen die bekannten Maschinen eine verwickelte
Ausführung auf, wobei die Genauigkeit der Werkstücke entsprechend der fortlaufenden
Abnutzung nachläßt. Insbesondere ist der Anlauf, vor allem nach kurzzeitiger Abschaltung,
zum Einstellen od. dgl., wegen der an- bzw. auslaufenden Massen und wegen des schwierigen
Synchronläufers bei elektrischen Übertragungssystemen mit Schwierigkeiten verbunden
und gibt Anlaß zu häufigen Störungen. Auch die Einspeisung der Steuerbefehle des
notwendigen Teilgetriebes gibt Anlaß zu Schwierigkeiten, insbesondere dann, wenn
ein mechanisches Zahnteilgetriebe verwendet wird und wenn die Wälzfräsmaschine zum
Herstellen von Zahnrädern verschiedener Kegelwinkel Verwendung finden soll. Zum
Herstellen von Kegelrädern mit kleinem Kegelwinkel waren die bisher bekannten Vorrichtungen
ungeeignet, da das hierbei erforderliche übersetzungsverhältnis bei Anwendung von
winkelverstellbaren Schiebern baulich schwer zu beherrschenden Schieberbewegungen
erfordert hätte.
-
Hier setzt die Erfindung ein, indem sie es sich zur Aufgabe macht,
einen Wälzantrieb zu schaffen, der eine stetige Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
zwischen Wälztrommel und Werkstückspindel von 1: 1 bis nahezu 1 : 0 gestattet, und
zwar unter Verwendung von Getrieben, die im Dauerbetrieb eine hohe und bleibende
Herstellungsgenauigkeit gewährleisten, überdies leicht einstellbar ausgebildet sind
und eine praktisch fehlerfreie Übertragung ergeben, ohne daß aufwendige, schwer
zu bedienende und instand zu haltende Bauteile benötigt würden. Dabei ist es von
besonderem Vorteil, daß es nur einer Umschaltbewegung bedarf, um mit dem vorhandenen,
stufenlos veränderlichen Getriebe ohne unzulässig große Schlittenwege auch Räder
mit kleinen Kegelwinkeln mit gleichbleibender Genauigkeit herstellen zu können.
-
Die Erfindung geht aus von einem Wälzantrieb für eine Zahnschneidemaschine
für Kegel- und Hypoid -räder mit einer von einer Wälztrommel getragenen Werkzeugspindel
und einer in einem einstellbaren Drehzahlverhältnis zur Wälztrommeldrehzahl antreibbaren
Werkstückspindel, wobei die Spindeln bezüglich ihrer Achsstellung relativ zueinander
im Winkel verstellbar sind und wobei zur Erzeugung der Wälzbewegung die Wälztrommel
oder die Werkstückspindel über spielfreie Verbindungsmittel mittels eines ersten
Schiebers antreibbar ist, welcher mit einem gegenüber dem ersten Schieber winkelverstellbaren
zweiten Schieber gekuppelt ist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß in Abhängigkeit von der Schieberbewegung
mittels eines ferngesteuerten, insbesondere hydraulischen Motors die Wälztrommelspindel
oder die Werkstückspindel mit entsprechend dem Schieberwinkel stufenlos veränderlichem
Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, je nachdem, welche der beiden Spindeln
nicht unmittelbar mit einem der Schieber gekuppelt ist.
-
Durch den erfindungsgemäßen Wälzantrieb wird eine Wälzfräsmaschine
zum Herstellen von Kegel-und Hypoidrädern geschaffen, die eine gemischte mechanisch-elektrische,
stufenlos regelbare Getriebeverbindung zwischen der Wälztrommel und dem Werkstück
aufweist. Hierdurch wird eine leichte Umstellbarkeit der Maschine zur Bearbeitung
von Werkstücken mit großen oder kleinen Kegelwinkeln erreicht, weil das Rollverhältnis
lediglich durch Drehen eines Schwenkkopfes entsprechend dem Komplementärwinkel zwischen
Wälztrommelachse und Werkstückspindelachse ohne Veränderung des Koppelgetriebes
zwischen den beiden Achsen eingestellt werden kann.
-
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses
winkelverstellbare zweite Schieber durch einen umsteuerbaren, insbesondere hydraulischen
Motor mittels eines Getriebes taktweise hin- und tierbewegbar. Hierdurch läßt sich
ein entsprechend der Zahnteilung taktweise arbeitendes und spielfreies Getriebe
ohne große Stehkräfte z. B. als Kugelumlauf-Gewindetrieb ausbilden.
-
Vorzugsweise ist der Antrieb des zweiten Schiebers mit dem Geberteil
einer Fernsteuerung direkt verbunden. Dies hat den Vorteil, daß die Übersetzung
des Schieberantriebes in die Fernsteuerung eingeht und deren Auflösevermögen erhöht.
Außerdem wird damit auf einfache Art die lineare Schieberbewegung in die Übertragungsgenauigkeit
erhöhender Weise in eine Drehbewegung umgesetzt, welche über entsprechende Glieder
dem Spindelantrieb als Steuergröße aufgegeben wird.
-
Zur Vermeidung großer Schieberwege bei kleinem Schieber- bzw. Kegelwinkel
ist zweckmäßig der Geberteil der Fernsteuerung mit dem Spindelantrieb über ein Untersetzungsgetriebe
verbunden. Die Fernübertragung der Wälzbewegung kann mittels eines Umschalters entweder
von dem direkt oder von dem untersetzt mit dem Schieberantrieb verbundenen Geber
aus erfolgen, so daß lediglich durch Betätigung des Umschalters unter entsprechender
Einrechnung des Untersetzungsverhältnisses auf kleine Kegelwinkel übergegangen werden
kann, ohne daß es übermäßig langer Schieberwege oder eines zusätzlichen Zwischengetriebes
bedarf.
-
Die Erfindung wird ferner dadurch in vorteilhafter Weise weitergebildet,
daß zur Erzeugung der Zahnteilbewegung eine weitere Fernsteuerung vorgesehen ist,
welches der Schieberwegsteuerung parallel geschaltet ist und welche mit dem Aushebeantrieb
des Werkstückschlittens gekuppelt ist. Es ist damit in einfacher Weise möglich,
die Zahnteilbewegung als der Abwälzbewegung entsprechende Steuergröße auf den Werkstückantrieb
zu übertragen, ohne daß hierzu ein besonderes mechanisches und mit Spiel und Abnutzung
behaftetes Teilgetriebe erforderlich ist. Man erreicht hierbei ebenfalls eine spielfreie
Übertragung mit denselben Steuergrößen und mit derselben Genauigkeit wie bei dem
eigentlichen Wälzantrieb.
-
Vorteilhaft weist der Antrieb des Zahnteilgetriebe-Geberteiles eine
sperrbare Teilscheibe sowie einen Sperrklinkenmechanismus und eine dem Teilschnitt
entsprechend verstellbare Kurbelschleife auf. Es wird hierdurch eine rückstellkraftfreie
Übertragung im Verlauf der zusätzlichen Zahnteilbewegung erzielt, deren Arbeitsweise
bzw. Genauigkeit leicht überwachbar und den Erfordernissen anpaßbar ist.
-
Zur genaueren Übertragung der Geber-Steuergrößen der Fernsteuerung
ist zweckmäßig zwischen die beiden Geberteile ein untersetzendes Getriebe eingeschaltet,
so
daß auch bei häufigem Abschalten der Maschine trotz großer nachlaufender Massen
jeweils die Fernsteuerung fehlerfrei und ohne Phasenverschiebungen arbeitet und
nicht z. B. wegen überspringung einer Umdrehung des Spindelantriebes bei Stromausfall
od. dgl. um eine bestimmte Teilphase verschoben wird.
-
Die Fernsteuerung ist vorteilhaft mit einem Servoverstärker ausgerüstet,
so daß nur kleine Geber und entsprechend kleine Steuerleistungen benötigt werden,
aber trotzdem hohe Antriebskräfte sicher und mit großer Genauigkeit steuerbar sind.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand von
Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 eine schaubildliche seitliche
Schrägansicht der Maschine, F i g. 2 eine schaubildliche Ansicht in der entgegengesetzten
Richtung, F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf die Maschine zusammen mit dem
elektrischen Schaltplan, F i g. 4 einen Schnitt durch die Wälztrommel der Maschine
und F i g. 5 eine schematische Draufsicht auf eine etwas anders ausgebildete Maschine.
-
Die in F i g. 1 bis 4 dargestellte Werkzeugmaschine ist zum Wälzfräsen
von Kegel- oder Hypoidrädern mit gekrümmten Zähnen bestimmt. Sie weist eine Grundplatte
10 mit Lagergehäuse auf, in dem eine Wälztrommel 11 um eine waagerechte Achse 12
drehbar gelagert ist. In der Wälztrommel 11 ist, wie F i g. 4 zeigt, eine z. B.
mittels eines hydraulischen Motors 14 antreibbare Werkzeugspindel 13 drehbar gelagert.
Sie ist zu der Achse 12 im Winkel sowie exzentrisch zu ihr verstellbar. Zum Zweck
einer solchen Verstellung ist die Wälztrommel 11 mit geraden Führungsschienen 15
versehen, die in einer senkrecht zu der Achse 12 verlaufenden Ebene liegen (F i
g. 1). Zwischen diesen Schienen ist ein Frässchlitten 16 angeordnet, auf dem ein
in Zapfen gelagertes Schwenklager 17 um eine zu den Führungsschienen 15 parallele
und die Achse 12 schneidende Schwenkachse 18 verschwenkbar ist. Ein Gehäuse 19,
in dem die Werkzeugspindel 13 gelagert ist, ist in geraden Führungsschienen
20 (F i g. 4) des Schwenklagers 17 in einer senkrecht zu deren Schwenkachse
18 verlaufenden Richtung verschiebbar. Die Achse 21 der Werkzeugspindel 13 verläuft
im rechten Winkel zu der Richtung, in der das die Werkzeugspindel 13 tragende Gehäuse
19 verschiebbar ist. Auf diese Weise kann diese Achse nach beiden Seiten aus der
Lage gebracht werden, in der sie radial zur Achse 18 verläuft.
-
Die Einrichtungen zum Drehen der Wälztrommel 11 bestehen aus einem
ersten hin- und herbewegbaren Schieber 22 (F i g. 2), der im rechten Winkel zur
Achse 12 der Wälztrommel 11 und tangential zu einer Bandtrommel 23 angeordnet ist,
die gleichachsig auf der Wälztrommel 11 befestigt ist. Dieser Schieber 22 ist mittels
biegsamer Stahlbänder 24 ohne Schlupfmöglichkeit mit der Bandtrommel 23 gekuppelt
und wird durch einen zweiten hin- und herbewegbaren Schieber 25 hin- und herbewegt.
Die beiden Schieber sind durch ein mit einem Drehzapfen versehenes Gleitstück 26
verbunden, das zur Erleichterung seiner Bewegungen Rollen 27 aufweist, die in an
dem ersten Schieber 22 vorgesehenen Führungsschienen 28 laufen, die sich senkrecht
zur Bewegungsrichtung dieses Schiebers erstrecken. Der zweite Schieber 25 wird durch
eine in axialer Richtung festgelegte Gewindespindel 29 hin- und herbewegt, die in
eine an dem Schieber befestigte Mutter 30 eingreift, und diese Gewindespindel 29
wird durch einen umsteuerbaren hydraulischen Spindelmotor 31 über ein Untersetzungsgetriebe
32 (F i g. 3) angetrieben. Die Mutter 30 besitzt eine Kugelumlaufführung, mittels
der sie auf der Gewindespindel 29 spielfrei geführt ist. Der Schieber 25, die Gewindespindel
29 und der hydraulische Spindelmotor 31 sowie das zum Antrieb der Gewindespindel
29 dienende Untersetzungsgetriebe 32 sind in einem Schwenkkopf 33 gelagert, der
um eitle lotrechte Achse 34 drehbar ist, die die Achse 12 schneidet. Dadurch kann
die Amplitude der Hin- und Herbewegung des ersten Schiebers 22 stufenlos verändert
werden. So ist die Amplitude des ersten Schiebers 22 in der einen extremen Winkelstellung
des zweiten Schiebers 25, in der dieser parallel zu dem ersten Schieber 22 steht,
ebenso groß wie die des zweiten Schiebers 25, während durch die Hin- und Herbewegung
des Schiebers 25 in der anderen extremen Winkelstellung, in der die Schieber senkrecht
zueinander stehen, keinerlei Bewegung des Schiebers 22 bewirkt wird.
-
Vor dem Ende der Wälztrommel 11, an dem die Werkzeugspindel
13 angeordnet ist, und unterhalb der Achse 12 der Wälztrommel 11 ist die Grundplatte
10 mit geraden Führungsschienen 35 versehen, die in einer waagerechten
Ebene und parallel zu der Achse 12 verlaufen. Ein Werkstückschlitten 36 ist in diesen
Schienen 35 geführt. Seine Bewegungen auf der Wälztrommel 11 zu und von ihr weg
werden durch einen nicht dargestellten hydraulisch beaufschlagten Aushebeantrieb
bewirkt. Auf seiner waagerechten oberen Fläche ist der Werkstückschlitten 36 mit
im Querschnitt T-förmigen Nuten 37 versehen, mittels derer ein Hilfsschieber 38
aufgespannt werden kann, der um einen Zapfen 128 verschwenkbar ist, der an demjenigen
Ende des Werkstückschlittens 36 vorgesehen ist, das der Wälztrommel 11 zunächstgelegen
ist. Die Achse 39 dieses Zapfens 128 liegt in der vertikalen Ebene, die durch die
Achse 12 der Wälztrommel 11
verläuft. Ein Support 40, der den Werkzeugkopf
trägt, ist längs auf der Oberseite des Hilfsschiebers 38 vorgesehener gerader Führungsschienen
129 verschiebbar, und in dieser Fläche sind außerdem im Querschnitt T-förmige Nuten
41 vorgesehen, mit deren Hilfe der Support 40 in verschiedenen Stellungen auf dem
Hilfsschieber 38 festgespannt werden kann. Ein Werkstücklagerkopf 42 ist längs auf
der lotrechten Vorderfläche des Supportes 40 vorgesehener Führungsschienen 43 auf-
und abbewegbar. Eine horizontale Werkstückspindel 44 ist in dem Werkstücklagerkopf
42 gelagert. Die Achse 45 der Werkstückspindel 44 verläuft
parallel zu der Richtung, in der der Support 40 auf dem Hilfsschieber 38 bewegbar
ist, und radial zu der Achse. 39 des Zapfens 128. Das der Wälztrommel
11 zugewendete Ende der Werkstückspindel 44 trägt einen Zahnradrohling 46.
Die Werkstückspinde144 wird über ein Untersetzungsgetriebe 48 durch einen umsteuerbaren
hydraulischen Motor 47 angetrieben, der an dem Werkstücklagerkopf 42 angeordnet
und von dem Support 40 umschlossen ist.
-
Die Anordnung ist so getroffen, daß ein auf der Werkzeugspindel 13
befestigter Stirnmesserkopf 49 so eingestellt werden kann, daß er eine Zahnflanke
eines gedachten Planrades 50 fräst, das gleichachsig zur Wälztrommel 11 angeordnet
ist, während der auf der Werkstückspindel 44 sitzende Zahnradrohling 46 mit
seiner
Achse 45 zu der Achse 12 der Wälztrommel 11 unter dem erforderlichen Winkel geneigt
und mit seiner Teilkegelspitze so einstellbar ist, daß diese Spitze mit der Teilkegelspitze
51 des gedachten Planrades 50 übereinstimmt oder radial zu ihm versetzt ist, je
nachdem, ob ein normales Kegelrad oder ein Hypoidkegelrad hergestellt werden soll.
Soll in Abweichung hiervon ein Kegel- oder Hypoidzahnrad hergestellt werden, das
mit einem nicht durch Abwälzverfahren hergestellten Rad kämmen soll, so wird der
Stimmesserkopf 49 so eingestellt, daß er eine Fläche fräst, die einer Zahnflanke
eines solchen Zahnrades entspricht, wenn dieses Zahnrad mit der Achse 12 der Wälztrommel
11 gleichachsig wäre, während der Zahnradrohling 46 mit seiner Achse 45 in
dem erforderlichen Winkel zu der Achse 12 geneigt und mit der Spitze seines Teilkegels
mit der Teilkegelspitze der durch den Fräser gefrästen Fläche übereinstimmt oder
ihr gegenüber radial versetzt ist. Bei entsprechendem Profil des verwendeten Fräsers
können die Zahnräder nach dem Profil eines gedachten Planrads hergestellt werden,
das entweder gerade oder gebogene Flanken aufweist. So kann das Profil des Fräsers
z. B. so gewählt sein, daß er eine kugelige Fläche ausfräst.
-
Der zweite Schieber 25 ist mit der Werkzeugspindel 44 mittels elektrischer
Fernsteuermittel verbunden. Diese Steuermittel sind wie folgt ausgebildet: Ein Geberteil
52 der Fernsteuerung steht in unmittelbarer Antriebsverbindung mit der axial
festgelegten Gewindespindel 29, die den Schieber 25 hin-und herbewegt, und ein weiterer
Geberteil 53 der Steuerung steht mit der gleichen Gewindespindel 29
über ein
Untersetzungsgetriebe 54 in Verbindung, das ein Untersetzungsverhältnis von beispielsweise
180: 1 hat. Ein weiterer Geberteil 55 der Steuerung, mit einer Antriebswelle 56
steht mit der Gewindespindel 29 über ein übersetzungsgetriebe 57 mit einem übersetzungsverhältnis
von etwa 1: 3 in Verbindung, während ein anderer Geberteil 58 der Fernsteuerung
mit der Welle 56 über ein Untersetzungsgetriebe 59 mit einem Untersetzungsverhältnis
verbunden ist, das dem des Untersetzungsgetriebes 54 entspricht, also beispielsweise
180 : 1 beträgt. Ein nicht gezeigter mehrpoliger Umschalter 60 ist vorgesehen, der
in der einen Schalterstellung den Geberteil 52 über vier Leitungen 61 und vier weitere
Leitungen 62 mit einem Geberteil 63 verbindet, der durch eine Abtriebswelle 64 eines
Zahnteilgetriebes 65 angetrieben wird, während der Geberteil 53 über vier Leitungen
66 und weitere vier Leitungen 67 mit einem Geberteil 68 verbunden ist, der durch
eine andere Abtriebswelle 69 des Teilgetriebes angetrieben wird. Befindet sich der
Umschalter 60 in der anderen Schaltstellung, so ist der Geberteil 55 über die vier
Leitungen 70 und die vier Leitungen 62 mit dem Geberteil 63 verbunden und der Geberteil
58 über die vier Leitungen 71 und die vier Leitungen 67 mit dem Geberteil 68. Das
Drehzahlverhältnis zwischen dem Geberteil 63 und dem Geberteil 68 des Teilgetriebes
65 ist das gleiche wie das zwischen dem Geberteil 52 und dem Geberteil 53 bzw. zwischen
dem Geberteil 55 und dem Geberteil 58. Das Teilgetriebe 65 wird durch einen
hydraulisch betätigten Kolben 72 betätigt, und zwar in zeitlicher Abstimmung auf
die Abhebebewegung des Werkstückschlittens 36 von der Wälztrommel 11 weg. Es kann
an jeder beliebigen Stelle der Maschine oder auch von dieser entfernt angeordnet
werden. Der hydraulisch betätigte Kolben 72 bewegt eine Zahnstange 73 hin und her,
die mit einem Zahnrad 74 im Eingriff steht, das einen in radialer Richtung verstellbaren
Kurbelzapfen 75 trägt. Dieser Kurbelzapfen greift in einen Querschlitz 76 einer
in axialer Richtung bewegbaren Zahnstange 77 ein und bildet somit eine Kurbelschleife.
Die Zahnstange 73 ist im Eingriff mit einem Ritze178, das über einen Sperrklinkenmechanismus
80 mit einer Teilscheibe 79 in Verbindung steht, die auf ihrem Umfang Schlitze aufweist.
Ein Einstellriegel 81, der in die Schlitze der Teilscheibe 79 eingreifen kann, ist
durch einen Elektromagneten 82 betätigbar. Die Teilscheibe 79 steht mit der
Abtriebswelle 64 über Schaltgetrieberäder 83 in Antriebsverbindung, und die Wellen
64 und 69 sind durch ein Untersetzungsgetriebe 84 verbunden, das das gleiche Untersetzungsverhältnis
aufweist wie die Untersetzungsgetriebe 54 und 59.
-
Der Geberteil 63 ist in Fortsetzung der Leitungen 62 über vier Leitungen
85 mit einem Impedanzwandler 86 verbunden, der seinerseits mit dem Stator 87 eines
als Empfängerteil wirkenden induktiven Stellungsübertrages elektrisch in Verbindung
steht, der gleichachsig mit der Werkstückspindel 44 angeordnet ist, die den Rotor
88 des Stellungsübertragers trägt. Der Geberteil 68 ist in Fortsetzung der Leitungen
67 über vier Leitungen 89 mit einem Geberteil 90 verbunden, der mit der Werkstückspinde144
über ein Getriebe 91 mit dem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 verbunden ist. Der Geberteil
90 ist über zwei Leitungen 92 mit einem Servoverstärker 93 verbunden, mit dem außerdem
der Rotor 88 des Stellungsübertragers über zwei Leitungen 94 und einen Schleifring
95 sowie ein Tachometer 97 über zwei Leitungen 96 verbunden sind. Das Tachometer
97 ist mit dem hydraulischen Motor 47 verbunden, der die Werkstückspindel
44
antreibt. Der Servoverstärker 93 ist über drei Leitungen 98 mit Ventilen
99 verbunden, die die Drehzahl und Umlaufrichtung des hydraulischen Motors 47 steuern.
-
Endschalter 100,101 sind zur Steuerung der Amplitude der Hin- und
Herbewegung des Schiebers 25 vorgesehen. Sie werden durch Nocken 102, 103 betätigt,
die einstellbar an diesem Schieber 25 vorgesehen sind. Diese Endschalter 100,101
sind über Leitungen 104, 105 mit einem weiteren Servoverstärker 106 verbunden, mit
dem außerdem über Leitungen 107 ein Tachometer 108 in Verbindung steht, das in unmittelbarer
Antriebsverbindung mit dem die Gewindespindel 29 antreibenden hydraulischen Motor
31 steht. Der zweite Servoverstärker 106 ist über drei Leitungen 109 mit Steuerventilen
110 verbunden, die die Drehzahl und Drehrichtung dieses hydraulischen Spindelmotors
steuern. Die Servoverstärker 93 und 106 befinden sich in einem Kasten 111 (F i g.
2), der an sich auch weiter entfernt von der Maschine angeordnet sein könnte.
-
Wenn Zahnräder mit großem oder mittelgroßem Kegelwinkel gefräst werden
sollen, wird die Werkstückspindel 44 mit einem entsprechenden Winkel zur Achse 12
der Wälztrommel 11 eingestellt. Der Schieber 25 wird relativ zu dieser Achse 12
in dem Komplementärwinkel jenes Winkels eingestellt. Der mehrpolige Umschalter 60
wird so eingestellt, daß die Leitungen 61 mit den Leitungen 62 und die Leitungen
66 mit den Leitungen 67 verbunden sind. Die Fernsteuereinrichtungen bewirken, daß
die Werkstückspindel 44
im gewünschten Verhältnis zu der Drehbewegung der
Wälztrommel
11 gedreht wird und außerdem mittels des Teilgetriebes 65 jeweils nach Fertigstellung
einer Zahnlücke eine Teildrehung des Zahnradrohlings 46
erfolgt, während der
Rohling etwas zurückgezogen ist, so daß er mit dem Fräser 49 außer Eingriff kommt.
Dies geschieht durch Fortbewegen (»Ausheben«) des Werkstückschlittens 36 von der
Wälztrommel 11. Wenn die Teildrehung des Rohlings 46 beendet ist, kehrt der Werkstückschlitten
36 wieder in seine Stellung mit dem Fräser 49 zurück. Die Drehstellung der Werkstückspindel
44 um ihre Achse 45 relativ zur Drehstellung der Wälztrommel 11 um ihre Achse 12
wird laufend durch den Geberteil 52 und den als Empfängerteil wirkenden induktiven
Stellungsübertrager 87, 88 im feinen und durch die Geber 53 und 90 im groben
Bewegungsbereich kontrolliert. Ist das Übersetzungsverhältnis zwischen den Geberteilen
52 und 53 beispielsweise 180: 1, so erstreckt sich der feine Bewegungsbereich von
2 bis 0°, und der grobe Bereich ist dann in Teilbereiche von jeweils 2° unterteilt.
Die Geberteile 53 und 90 verhindern daher, daß die Werkstückspindel 44 und die Wälztrommel
11 um mehr als 2° aus der Phase kommen. Die Zahnteildrehungen der Werkstückspindel
44 um ihre Achse 45
jeweils nach der Fertigstellung einer Zahnflanke
des Zahnradrohlings 46 werden zur Sicherstellung, daß die nächste herzustellende
Zahnflanke in der genauen Teilungszuordnung zu der vorhergehenden Zahnflanke liegt,
durch den Geberteil 63 im feinen und durch den Geberteil 68 im groben Bewegungsbereich
gesteuert. Ist das Drehzahlverhältnis zwischen den Geberteilen 52 und 53 und damit
auch zwischen den Geberteilen 63 und 68 beispielsweise 180: 1, so erstreckt sich
der feine Bereich von 2 bis 0°, und der grobe Bereich ist dann in Teilbereiche von
jeweils 2° unterteilt. Der Geberteil 68 verhindert dann, daß die Werkstückspindel44
um mehr als 2° ungenau verstellt wird.
-
Wenn Zahnräder mit kleinem Konuswinkel gefräst werden sollen, die
sonst unverhältnismäßig große Hübe des Schiebers 25 erfordern würden, wird der mehrpolige
Umschalter 60 so eingestellt, daß die Leitungen 70 mit den Leitungen 62 und die
Leitungen 71 mit den Leitungen 67 verbunden sind. Die Werkstückspindel44 wird in
dem entsprechenden Winkel zur Achse 12 der Wälztrommel 11 eingestellt. Der Winkel,
den der Schieber 25 mit der Achse 12 bildet, ist dann aber nicht der Komplementärwinkel
zu jenem Winkel, sondern wegen des Untersetzungsgetriebes 57 erheblich größer. Infolgedessen
und wegen des Überganges von den Geberteilen 52 und 53 zu den Geberteilen 55 und
58 wird das erforderliche Winkelverstellungsverhältnis dann ohne übermäßig lange
Hübe des Schiebers 25 erzielt.
-
Bei der in F i g. 5 dargestellten abgewandelten Bauart der Werkzeugmaschine
gemäß der Erfindung zum Herstellen von Kegel- und Hypoidrädern mit Bogenverzahnung
ist die Wälztrommel 112 um eine feststehende Achse 113 drehbar. Innerhalb der Wälztrommel
ist eine Werkzeugspindel 114 einstellbar angeordnet. Sie. ist mit einem Stirnmesserkopf
115 versehen. Eine das Werkstück 119 tragende Werkstückspindel 116 ist um die Achse
117 drehbar gelagert. Sie kann in einer waagerechten Ebene relativ zur Achse
113 der Wälztrommel 112 verstellt werden, wie dies durch den Doppelpfeil
118 angedeutet ist. Die Einrichtungen zum Erzeugen der Drehbewegung der Werkstückspinde1116
bestehen hierbei aus einem ersten hin- und herbewegbaren Schieber 120, der
senkrecht zur Achse 117 und tangential zu einer Bandtrommel 121 angeordnet ist,
in der die Werkstückspindel 116 gleichachsig gelagert ist. Dieser Schieber
120 ist unter Ausschaltung eines Schlupfes mittels nicht gezeigter biegsamer Stahlbänder
mit der Bandtrommel 121 gekuppelt. Der Schieber 120 wird durch eine
in axiaIer Richtung festgelegte Gewindespindel 122 und eine mit dem Schieber verbundene
Mutter 123 hin- und herbewegt. Die Gewindespindel 122 erhält ihren Antrieb von einem
umsteuerbaren hydraulischen Motor 124. Ein mit einem Zapfen versehenes und mit diesem
mit dem Schieber 120 gekuppeltes Gleitführungsstück 125 ist zwischen Führungsschienen
126 eines zweiten Schiebers 127 verschiebbar. Der Schieber 127 ist senkrecht zu
der Achse 113 der Wälztrommel 112 verschiebbar, und die Führungen
126 verlaufen senkrecht zu der Verschieberichtung des Schiebers 127. Der erste Schieber
120, die Gewindespindel 122 und der hydraulische Motor 124 sind zusammen mit der
Werkstückspindel 116 und der Bandtrommel 121 entsprechend dem Doppelpfeil
118 im Winkel verstellbar. Nicht dargestellte elektrische, photoelektrische,
elektronische, hydraulische oder mechanische Mittel sind vorgesehen, um die Wälztrommel
112 um einen Winkel zu drehen, der der Amplitude der Hin- und Herbewegung des zweiten
Schiebers 127 proportional ist.
-
Unabhängig von vorstehendem sind folgende Abwandlungen möglich: Die
elektrischen Fernsteuereinrichtungen der beschriebenen Ausführungsform können durch
photoelektrische Fernsteuereinrichtungen ersetzt werden, die nach dem Moire-Fringe-Prinzip
arbeiten, oder durch elektronische, hydraulische oder mechanische Mittel. Kegel-
oder Hypoidräder mit geraden Zähnen können mit der erfindungsgemäßen Maschine ebenfalls
hergestellt werden, wenn man statt eines Stirnmesserkopfes hin- und hergehende Werkzeuge
verwendet. Die Maschine kann z. B. mit einer oder mehreren Schleifscheiben an Stelle
eines oder mehrerer Fräser betrieben werden, insbesondere zum Feinbearbeiten gefräster
Kegel- und Hypoidräder. Der Stirnmesserkopf kann auch durch doppelseitige Stirn-
bzw. Zwillingsfräser von gleichem Radius ersetzt werden, die exzentrisch zueinander
angeordnet sind, ineinandergreifen und in zeitlicher Abstimmung aufeinander angetrieben
werden, wobei der eine Fräser eine Flanke eines Zahnes des gedachten Planrades oder
eines nicht durch Abwälzen hergestellten Rades fräst, wenn dieses Rad koaxial mit
der Wälztrommel für den Fräser wäre, während der andere Fräser die andere Flanke
des gleichen Zahnes des gedachten Planrades oder des nicht abgewälzten Rades fräst,
so daß beide Fräser gleichzeitig in einer Zahnlücke des Zahnradrohlings arbeiten.
Die biegsamen Stahlbänder und die Bandtrommel, an der sie befestigt sind, können
durch Zahnstangen und Zahnkränze ersetzt werden, allerdings unter Inkaufnahme, daß
ein gewisses Spiel in den Antriebseinrichtungen entstehen kann.