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Die Erfindung bezieht sich auf Maschinen zur Bearbeitung von Zahnrädern,
und hier insbesondere auf Halbautomaten zum Schneiden von Kegelrädern mit Kreisbogenzähnen
nach dem Kopierverfahren.
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Bei Maschinen dieser Art müssen sowohl das Werkstück, als auch das
Werkzeug in der Weise beweglich eingespannt sein, daß sie eine Vielzahl von verschiedenen
Stellungen zueinander einnehmen können.
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Gewöhnlich ist bei Halbautomaten zum Schneiden von Kegelrädern nach
dem Kopierverfahren ein Werkstückständer auf Querführungen des-Maschinenbettes vorgesehen,
wobei dieser beim Einrichten des Halbautomaten längs der Führungen verschoben werden
kann.
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Diesem gegenüber befindet sich der Werkzeugstock mit einer im Betrieb
in axialer Richtung verschiebbaren Werkzeugspindel. Hier im Werkzeugstock befinden
sich weiterhin der Antriebsmotor für die Werkzeugspindel und das Axialverstellungswerk
für diese. Weiter sind hier vorgesehen, Steuereinrichtungen für den Eilrückgang
der Werkzeugspindel zur Ermöglichung der Verstellung des Werkstückes um eine Teilung
und mit Steuernocken arbeitende Steuerwerke für das gesamte Arbeitsspiel.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Einrichtungen zur Axialverstellung
der die Schneidwerkzeuge tragenden Werkzeugspindel.
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Bei Maschinen der vorbeschriebenen Gattung treten beim Schneiden,
insbesondere wenn mit Hartmetallwerkzeugen gearbeitet wird, erhebliche Schneidkräfte
auf. Diese Kräfte wirken auf die Lager der Werkzeugspindel und auch auf die Teile
der Einrichtung zur Axialverstellung der Spindel.
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Es ist bekannt, die während des Betriebes nötigen Bewegungen der Werkzeugspindel
durch einen Nocken, eine Kurvenscheibe od. dgl. zu erzeugen. Gewöhnlich wird der
Nocken von dem die Werkzeugspindel in Drehung versetzenden Elektromotor angetrieben.
Zwischen dem Antriebsmotor und dem Steuernocken ist eine Zahnradübertragung mit
einer Reihe von Kegel-, Stirn- und Wechselrädern zur Erzeugung der verschiedenen
Bewegungsabläufe vorgesehen. Bei diesen bekannten Ausbildungen läuft auf dem Nocken
oder der Kurvenscheibe ein Hebel ab, der seine Bewegung unmittelbar mechanisch auf
die Werkzeugspindel überträgt und diese in axialer Richtung verstellt.
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Die bei der Arbeit des Halbautomaten auftretenden erheblichen Kräfte
übertragen sich also durch den gesamten Getriebezug der in die Axialverstellung
eingeschalteten Teile. Diese müssen entsprechend groß dimensioniert werden, und
es kann doch nicht verhindert werden, daß elastische Verformungen auftreten.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Axialverstellungseinrichtung
aufzuzeigen, die kraft- und damit auch verformungsarm arbeitet und die sich besonders
kompakt bauen läßt.
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Erfindungsgemäß ist bei einem Zahnschneidehalbautomaten der eingangs
beschriebenen Art in dem Getriebezug des Axialverstellungswerkes der Werkzeugspindel
zwischen dem auf der steuernden Nocken-oder Kurvenscheibe ablaufenden Hebel und
der Werkzeugspindel selbst ein hydraulischer Nachlaufverstärker vorgesehen, dessen
Kolben gleichachsig mit der von ihm in axialer Richtung angetriebenen Lagerhülse
der Werkzeugspindel angeordnet ist und mit dieser eine starre Bewegungseinheit bildet.
Eine besonders kompakte Bauart ergibt sich, wenn der auf der Nockenscheibe ablaufende
Hebel doppelarmig ausgebildet ist und sein anderes Ende unmittelbar auf den Steuerschieber
des hydraulischen Nach-Laufverstärkers wirkt. Eine besonders zweckmäßige Ausbildung
ist es dann noch, den Steuerschieber in einer zentralen Bohrung des Kraftkolbens
selbst vorzusehen.
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Hydraulische Nachlaufverstärker als Verschiebeantriebe bei Werkzeugmaschinen
sind an sich bekannt. Für den Antrieb des Schlittens von spanabhebenden Werkzeugmaschinen
ist beispielsweise ein Antrieb mit einem hydraulischen Arbeitskolben bekannt, dessen
Zylinder über einen Steuerkolben beaufschlagt werden, wobei dieser von einer Kinematik
bewegt wird, welche eine Steuerkurve einschließt.
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Bei der Erfindung geht es nicht um die hydraulische Kraftverstärkung
als solche, sondern um die besondere Ausbildung eines derartigen Kraftverstärkers
im Axialverstellungsantrieb der Werkzeugspindel eines Zahnradschneideautomaten,
wobei es sich um einen mit Hartmetallwerkzeugen und damit mit hohen Schneidekräften
arbeitende Kegelräderschneideautomaten handelt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Räderschneidehalbautomaten
in Vorderansicht, F i g. 2 den Halbautomaten nach F i g. 1 in Draufsicht, F i g.
3 den Dreh- und Axialverschiebungsantrieb der Werkzeugspindel in schematischer Darstellung,
F i g. 4 einen Axialschnitt durch den Werkzeugspindelkopf, F i g. 5 eine Einzelheit
aus der übertragungskinematik des Werkzeugspindel-Axialverstellungswerkes, F i g.
6 eine vergrößerte Darstellung des hydraulischen Nachlaufverstärkers der Werkzeugspindel
aus F i g. 4.
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Der als Ausführungsbeispiel für die Erfindung beschriebene Halbautomat
zum Schneiden von Kegelrädern mit Kreisbogenzähnen nach dem Kopierverfahren besteht
aus dem Maschinenbett 1 (F i g. 1), auf dem, links vom Arbeitsplatz, der Ständer
2 starr befestigt ist.
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Rechts vom Arbeitsplatz ruht auf Längsführungen 3 des Maschinenbettes
1 der Tisch 4, auf dem eine in der Horizontalebene schwenkbare Platte 5 angeordnet
ist.
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Auf der Platte 5 sitzt, in Führungen 6 verschieblich, der Werkstückspindelstock
7.
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Oberhalb von Ständer 2 und Werkstückspindelstock 7 erstreckt sich
ein Verbindungsjoch 8 zur Versteifung beider Bauteile gegeneinander. Bei der Arbeit
wird das Joch 8 sowohl mit dem Ständer 2, als auch dem Werkstückspindelstock 7 fest
verschraubt.
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In der Abdeckung 9 des Werkstückspindelstockes 7 befindet sich ein
hydraulisches Futter zum Einspannen des Rohlings. Mit 10 ist ein Schneckenförderer
zum Abführen der Späne bezeichnet.
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Der Ständer 2 nimmt die Werkzeugspindel 11 sowie deren Verstell- und
Antriebseinrichtungen auf. Die Werkzeugspindel 11 wird, wie in F i g. 3 dargestellt,
von einem Elektromotor 12 mit (nicht dargestellter) elektrodynamischer Bremsvorrichtung
über die Kegelräder 13, 14, 15 und 16, die Wechselräder 17 und 18, die Stirnräder
19, 20, 21 und 22 und das
Zahnradbad 23 und 24, letzteres
mit Innenverzahnung, in Drehung versetzt. Die Wechselräder 17 und
18 dienen zur Änderung der Werkzeugspindeldrehzahl.
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Zur Erreichung eines Bewegungsgesetzes zwischen den Drehungen der
Werkzeugspindel und deren Axialverschiebung wird auch die axiale Verschiebung vom
Elektromotor 12 bewirkt. In diesen Antrieb ist der erfindungsgemäße hydraulische
Nachlaufverstärker zwischen Nockenscheibe 47, Doppelarmhebel 45
und
Verstellkolben 35 eingeschaltet. Diese Teile sind in F i g. 3 schematisch, in F
i g. 4 und 6 in ihren Einzelheiten gezeigt.
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Das Axialverstellungswerk der Werkzeugspindel 11
sitzt, wie
in F i g. 4 gezeigt, auf einem Flansch 25,
einer Einstelltrommel
26, in welcher exzentrisch und parallel zur Trommelachse eine Hülse
27 axial verschieblich untergebracht, in welcher selbst die Werkzeugspindel
11 unverschieblich gelagert ist.
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Zur Erreichung einer Verstellbarkeit der Werkzeugspindel parallel
zu sich selbst dienen die innere Einstelltrommel 26 und die diese exzentrisch
aufnehmende äußere Einstelltrommel 31. Das Einrichten des Halbautomaten gelingt
durch Drehung der beiden Einstelltrommeln gegeneinander, wobei der Verdrehungswinkel
höchstens 180° zu betragen braucht. Die Drehung erfolgt über die in F i g. 4 sichtbare
Schnecke 32, die im Eingriff steht mit dem an der Verstelltrommel
26 befestigten Schneckenradsektor 33.
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Die axiale Verschiebung der prismatischen Hülse 27 und damit auch
der Spindel 11 wird durch den Kolben 35 des hydraulischen Nachlaufverstärkers
über den Flansch 34 bewirkt. Dieser hydraulische Kraftverstärker arbeitet,
wie sich aus F i g. 4 und insbesondere F i g. 6 ergibt, folgendermaßen: Über die
Leitung 36 ist die linke Stirnseite 37 des Kolbens 35 dauernd mit
Drucköl beaufschlagt. Gleichzeitig wird dem Einstich 38 des Steuerschiebers
39 dauernd Drucköl zugeleitet.
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Der Kolben 35 des hydraulischen Kraftverstärkers stellt sich, wenn
sich der Schieber 39 in seiner Ruhelage befindet, selbsttätig so ein, daß
der mittlere Bund 40 des Schiebers 39, der etwas breiter ist als der
Ring 41, den Raum 42 des Kraftverstärkerzylinders von dem Einstich
43 trennt. Infolgedessen kann kein Öl aus dem Zylinderraum 42 ausfließen.
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Der Schieber 39 öffnet, wenn er sich während des Betriebes
der Werkzeugmaschine nach rechts verschiebt, einen ringförmigen Schlitz zwischen
der linken Stirnseite des mittleren Bundes 40 des Schiebers 39 und
dem Ring 41. Auf diese Weise wird der Zylinderraum 42 mit dem Einstich
43 verbunden, so daß Öl aus dem Zylinderraum 42 in den Einstich
43
und von hier weiter in die Rücklaufleitung 44 abfließen kann. Auf
Grund der Druckbeaufschlagung der linken Arbeitsfläche 37 des Arbeitskolbens 35
folgt dieser der Bewegung des Schiebers 39, bis dieser wieder seine Ruhelage
einnimmt.
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Bewegt sich umgekehrt der Schieber 39 nach links, so wird ein
Ringschlitz zwischen dem rechten Rand des mittleren Bundes 40 des Schiebers
39 und der Stirnseite des Ringes 41 geöffnet, wodurch Drucköl dem
Zylinderraum 42 zuströmt. Die rechte Stirnfläche des Arbeitskolbens
35 ist größer als die linke Stirnfläche 37, so daß der Kolben 35 nunmehr
dem Schieber 39 bei seiner Bewegung nach links folgt, wiederum, bis dieser
die Ruhelage einnimmt.
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Der Steuerschieber 39 wird bewegt von einem Doppelarmhebel
45, schematisch dargestellt in F i g. 3 und mit seinen konstruktiven Einzelheiten
in F i g. 5.
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Dieser Hebel 45 ist schwenkbar um einen Zapfen 50 angeordnet
und steht mit dem dem Steuerschieber 39 abgewandten Ende über die Rolle
46 der Stützschraube 46' in Wechselwirkung mit der Vorschubkurve
47. Die dauernde spielfreie Berührung der genannten Teile ist durch die auf
den Steuerschieber 39
wirkende Feder 48 (F i g. 4) sichergestellt.
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Die Einstellung erfolgt derart, daß auf dem höchsten Punkte der Vorschubkurve
47 die Schraube 46'
so gedreht wird, daß der Kolben 35 bis zum Anschlag
im Flansch 49 verschoben wird.
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Der Schwenkzapfen 50 des Doppelarmhebels 45 ist, wie in F i g. 5 zu
erkennen, in einer Schlitzführung verschieblich, so daß der Verstellweg der Hülse
27 und mit jeder Werkzeugspindel 11 durch Verstellen dieser Schwenkachse
50 geändert werden kann.