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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abwälzerzeugung eines
Zahnrades, dessen Zähne sich im wesentlichen in radialen, die Zahnradachse enthaltenden
Ebenen erstrecken, durch Herbeiführen einer relativen Wälzbewegung zwischen dem
Werkstückrad und dem Werkzeug während der gleichzeitigen spanabhebenden Bearbeitung
einander gegenüberliegender Zahnflanken, wobei das Zahnrad auf dem Werkzeug in gleicher
Weise abgewälzt wird, wie es sich auf den durch das Werkzeug dargestellten Zahnflanken
eines erzeugenden verzahnten Elements abwälzen würde, und wobei eine relative Rückzugs-und
Vorschubbewegung zwischen dem Zahnrad und dem Werkzeug annähernd in Richtung der
Zahnlückentiefe an einer mittleren Stelle der Abwälzung erfolgt.
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Bei dem Zahnrad kann es sich um ein Stirnrad, ein gerade verzahntes
Kegelrad oder auch um ein Zahnrad handeln, dessen Zähne längsgekrümmt sind, aber
einen sehr großen Krümmungsradius aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verzahnungsprofil höhenballig
zu gestalten, also das Zahnflankenprofil am Kopfende und am Fußende des Zahnes mit
einem Flankeneingriffspiel zu versehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rückzug
bei der anfänglichen Phase der Abwälzung während der Erzeugung eines Endabschnittes
des Profils der einen Zahnflanke herbeigeführt wird und daß der Vorschub bei der
Endphase der Abwälzung während der Erzeugung des entsprechenden Endabschnittes des
Profils der gegenüberliegenden Zahnflanke herbeigeführt wird und daß Zahnrad und
Werkzeug in bekannter Weise bei dem mittleren Abschnitt der Abwälzung während der
Erzeugung der Hauptabschnitte der gegenüberliegenden Zahnflanken gegen relative
Verschiebung in Richtung der Zahnlückentiefe festgehalten werden.
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Bei einem bekannten Verfahren der erläuterten Art, dem eine andere
Aufgabe zugrunde liegt, erfolgt das Einstechen des Werkzeugs in das Werkstück, also
die relative Vorschub- und Rückzugbewegung, während einer Pause, die in die Wälzbewegung
eingeschaltet ist. Während der Wälzbewegung selbst erfolgt keine Vorschub- und Rückzugbewegung.
Vielmehr wird dabei die Tiefe des Eingriffs des Werkzeugs mit Bezug auf die Ebene
der Abwälzbewegung unverändert belassen. Die Wirtschaftlichkeit des Bearbeitungsvorganges
soll nämlich dadurch erhöht werden, daß beide Wälzhübe zur Bearbeitung der Zahnlücke
ausgenutzt werden. Das Zahnprofil aber soll dabei nicht geändert werden.
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Bei dem bekannten Verfahren wird also in die Abwälzbewegung eine Pause
eingeschaltet. Das geschieht, kurz bevor die Mitte des Abwälzhubes erreicht ist.
Während dieser Pause findet die relative Vorschubbewegung statt, indem das Werkstück,
dessen Zahnlücke bis dahin noch gar nicht eingeschnitten ist, in Richtung auf den
Messerkopf vorgeschoben wird, so daß dieser bis zur vollen Schrupptiefe in das Werkstück
einsticht. Erst nach Ablauf dieser Pause und nach beendigtem Einstechen wird die
Wälzbewegung fortgesetzt und bis zum Ende durchgeführt, wobei dann die Zahnflanken
der Zahnlücke fast vollständig abgeschruppt werden. Nach dieser Abwälzbewegung,
bei der das Schruppen erfolgt, erfährt das Werkstück einen weiteren Vorschub um
eine kurze Strecke, die gerade nur so lang bemessen ist, daß dadurch dem Werkzeug
eine dünne Werkstoffschicht zum Schlichten dargeboten wird. Dieses Schlichten erfolgt
bei der Rückwälzung. Auch dabei findet keine Änderung der Eingriffstiefe des Werkzeugs
statt. Das Einstechen, d. h. der Vorschub zwischen Werkzeug und Werkstück, findet
also während der Pause der Abwälzbewegung statt, während die Abwälzbewegung selbst
ruht. Das Zahnprofil wird durch dieses Einstechen in keiner Weise beeinflußt.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen
2 und 3 angegeben. Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Maschine zur Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung, wobei diese Maschine in bekannter Weise aus einem
Werkzeughalter zur Aufnahme des Werkzeugs, das seiner Anordnung zufolge gegenüberliegende
Zahnflanken spanabhebend zu bearbeiten vermag, und aus einem um die Werkstückachse
drehbar angeordneten Werkstückhalter besteht, der ebenso wie der Werkzeughalter
zur Ausführung einer relativen, einen Umlauf um die Werkstückachse enthaltenden
Abwälzbewegung angeordnet ist, wobei das auf dem Werkstückhalter befindliche Werkstückrad
auf dem Werkstück abgewälzt wird, das die Zahnflanken eines erzeugenden verzahnten
Elementes darstellt, und wobei Werkstückhalter und Werkzeughalter etwa in Richtung
der Zahnlückentiefe an einer mittleren Stelle in Richtung aufeinander vorschiebbar
und zurückziehbar sind, und zwar durch einen Vorschubantrieb, der zeitlich auf den
Abwälzantrieb abgestimmt ist und der eine Ruhepause aufweist.
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Wie oben dargelegt, ist eine solche Maschine bekannt. Erfindungsgemäß
ist nun die Ruhepause so bemessen, daß ihre Wirkung nach Beginn des Abwälzens einsetzt
und vor Ende des Abwälzens aufhört. Im Gegensatz hierzu wird bei der bekannten Maschine
die Ruhepause nicht in den Vorschub eingeschaltet, sondern in die Abwälzbewegung.
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Es ist auch ein Verfahren zur Abwälzerzeugung eines Zahnrades bekannt,
bei welchem ein relativer Vorschub und Rückzug zwischen Werkzeug und Werkstück während
des Abwälzens stattfindet, und zwar in der anfänglichen Phase und in der Endphase
der Abwälzbewegung. Dabei fehlt aber das Merkmal, daß Zahnrad und Werkzeug bei dem
mittleren Abschnitt der Abwälzung gegen relative Verschiebung in Tiefenrichtung
festgehalten werden. Im Gegensatz hierzu zeichnet sich der Gegenstand der Erfindung
durch die Vereinigung der beiden Merkmale aus, daß erstens der Rückzug bei der anfänglichen
Phase der Abwälzung während der Erzeugung eines Endabschnittes des Profils der einen
Zahnflanke und der Vorschub bei der Endphase der Abwälzung während der Erzeugung
des Endabschnitts des Profils der gegenüberliegenden Zahnflanke herbeigeführt wird
und daß zweitens Zahnrad und Werkstück bei dem mittleren Abschnitt der Abwälzung
während der Erzeugung des Hauptabschnitts des Profils gegen relative Verschiebung
in Richtung der Zahnlückentiefe festgehalten werden. Die Vereinigung dieser beiden
Merkmale ist für den Gegenstand der Erfindung kennzeichnend.
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Kegelräder, die nach dem zuletzt erörterten, bekannten Verfahren hergestellt
sind, haben zwar ebenfalls höhenballige Zahnprofile, die bekanntlich gegenüber gewöhnlichen
Zahnprofilen den Vorteil aufweisen, daß nicht so leicht ein Tragen an den
Kopfkanten
stattfindet, wenn die Zahnräder im Getriebe ihre theoretisch richtige Lage verlassen.
Da aber das höhenballige Profil der nach diesem bekannten Verfahren erzeugten Zähne
auch im mittleren Bereich von der theoretischen Profilform abweicht, laufen die
Zahnräder nicht geräuschlos, wenn sie ihre richtige Lage einnehmen. Das Verfahren
und die Maschine nach der Erfindung führen aber dazu, daß das Zahnprofil in seinem
mittleren Bereich theoretisch richtig ist und daher ein geräuschloses Kämmen der
Zahnräder ermöglicht, wenn sich deren Achsen in der theoretisch richtigen Lage befinden,
wie es meistens der Fall ist. Dennoch wird ein Kantentragen dank der Höhenballigkeit
in den Endbereichen des Zahnprofils vermieden.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Maschine sind in den Unteransprüchen
5, 6 und 7 angegeben.
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Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, die sich zum
Abwälzerzeugen von Stirnrädern und geradverzahnten Kegelrädern eignen, sind in den
Zeichnungen dargestellt. In diesen zeigt F i g. 1 einen Aufriß einer nach dem Abwälzverfahren
arbeitenden Verzahnungsmaschine, bei der als Werkzeuge Scheibenfräser mit kämmenden
Messerkränzen zur Verwendung gelangen, F i g. 2 das Antriebsschema der Maschine,
F i g. 3 die Vorschubeinrichtung der Maschine von unten gesehen, F i g. 4 das vergrößert
dargestellte Profil eines auf der Maschine im Abwälzverfahren erzeugten Zahnes,
F i g. 5 eine schematische Darstellung der Abwälzerzeugung eines Zahnradzahnes auf
der in F i g. 1 gezeigten Maschine, F i g. 6 eine der F i g. 5 entsprechende Darstellung
der Abwälzerzeugung mit einer Maschine anderer Bauart und F i g. 7 das Bewegungsdiagramm
der durch die Schubkurve bewirkten Vorschubbewegung in Abhängigkeit von der Abwälzbewegung
der Maschine und zur Erläuterung der Wirkung einer Einstellung der Schubkurve.
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Die in F i g. 1 gezeigte Maschine hat Bett 10, auf dem ein
Werkzeughalter in Gestalt einer um eine waagerechte Achse 12 drehbar gelagerten
Wiege 11 angeordnet ist, die zum Zwecke der Abwälzung hin-und hergedreht wird. Auf
dieser Wiege sind Fräsköpfe 13 mit um Achsen 14 drehbaren Frässpindeln angeordnet,
welche die mit ihren Messern kämmenden Scheibenfräser C und C tragen (deutsches
Patent 1018 698). Die Fräsköpfe sind auf der Wiege in an sich bekannter Weise derart
verstellbar, daß sie zusammen einen Zahn eines erzeugenden Zahnrades darstellen
können, das bei der Abwälzbewegung mit dem Werkstückrad kämmt, um dadurch in bekannter
Weise das Werkstück zu verzahnen. Bei dieser Ausgestaltung kommen die beiden Scheibenfräser
gleichzeitig in derselben Zahnlücke zum Schnitt und erzeugen auf den einander gegenüberliegenden
Seiten der Zahnlücke die Zahnflanken. Indessen kann statt der beiden Scheibenfräser
C, C auch ein einziger Stirnmesserkopf auf der Wiege angeordnet sein, der ebenfalls
die einander gegenüberliegenden Flanken derselben Zahnlücke spanabhebend bearbeitet.
In diesem Falle haben die am Werkstück herausgearbeiteten Zähne eine Längskrümmung.
Ihr mittlerer Spiralwinkel kann indessen auf Null bemessen werden. Bei einer weiteren
Anordnung, die für die Anwendung der Erfindung in Betracht kommt, kann die Wiege
statt der Fräser mit hin- und hergehenden Hobelstählen ausgerüstet werden, welche
die entgegengesetzten Flanken desselben Zahnes bearbeiten.
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Das zu bearbeitende Werkstückrad G ist auf einem Werkstückhalter eingespannt,
der von einer im Werkstückkopf 17 um eine Achse 16 drehbaren Werkstückspindel 15
gebildet wird. Der Werkstückkopf 17 ist auf einem Ständer 18 auf- und abverschiebbar.
Dieser Ständer 18 wird von einem waagerechten Schlitten 19 getragen,
der auf dem Bett 10 auf einer zur Wiegenachse 12 parallelen Gleitbahn verschiebbar
geführt ,ist. Seiner Verschiebung dient der nachstehend erläuterte Antrieb, zu dem
auch eine Antriebsstange 21 gehört. Der Ständer 18 ist auf dem Schlitten
um eine lotrechte Achse 22 verschwenkbar und einstellbar, welche die Achsen
12 und 16 schneiden. Auf diese Weise läßt sich der Winkel zwischen
den Achsen 12 und 16 unterschiedlich einstellen. Mittels dieser Einstellung des
Ständers 18, der Einstellung des Schlittens 19 gegenüber der Antriebsstange
und der Einstellung des Werkstückkopfes 17 auf die richtige Höhenlage mit Bezug
auf seinen Antrieb kann man den Werkstückkopf in eine solche Lage bringen, daß das
auf ihm angeordnete Stirnrad oder Kegelrad G die richtige Stellung für die spanabhebende
Bearbeitung einnimmt. Die Maschine eignet sich daher zum Bearbeiten von Zahnrädern
der verschiedenartigsten Baumuster.
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In F i g. 2 ist der Antrieb der Maschine veranschaulicht. Dazu gehört
ein Motor 23, der mittels Kegelräder 24 und 25, Wechselräder 26 zur Änderung der
Abwälzgeschwindigkeit und eines Kegelradpaars 27, 28 eine die Abwälzbewegung
herbeiführende Schubkurve 29 antreibt. Diese dient dem Zweck, die Hin-und
Herdrehung der Wiege 11 um ihre Achse 12 zu bewirken. Ferner treibt
der Motor über ein Kegelradpaar 30 und eine Welle 31 eine Schubkurve 32, die zum
Antrieb des Schlittens 19 dient. Der Getriebezug, mit dessen Hilfe die Schubkurve
29 die Wiege hin-und herdreht, hat vorzugsweise ein veränderliches Übersetzungsverhältnis.
Daher kann man das Verhältnis der Abwälzbewegung zwischen der Wiege und der Werkstückspindel
nach Wunsch einstellen. Ferner treibt der Motor 23 die Werkstückspindel 15 an, und
zwar, wie erwähnt, über die Kegelräder 27, das Kegelradpaar 33, eine oben gelegene
Teleskopwelle 34, Kegelräder 35, eine Teleskop-Streikwelle 37, die im Ständer 18
drehbar gelagert ist, und ferner über Wechselräder 38 für die Teilschaltbewegung,
über eine lotrechte Welle 39 und über im Werkstückkopf 17 angeordnete Kegelräder
41.
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Auf dem Ständer 18 wird der Werkstückkopf durch einen Abwälznocken
42 in senkrechter Richtung hin-und herbewegt. Dieser erfährt seinen Antrieb
von einer Welle 37 aus über Kegelräder 43 und 44, eine Welle 45 und im Ständer gelegene
Kegelräder 46. Dieses Getriebe ist so ausgestaltet, daß sich die Schubkurve 32 mit
derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Schubkurven 29 und 42 dreht.
Die Schubkurve 42 bewegt vorzugsweise den Werkstückkopf auf und ab, und zwar mittels
eines an sich bekannten Getriebes (deutsche Patentschrift 1 103 725). Dieses Getriebe
ist derart verstellbar, daß sich der Hub des Werkstückkopfes veränderlich einstellen
läßt. Auch ist vorzugsweise ein Feineinstellwerk 47,
z. B. in Gestalt von
Schnecke und Schneckenrad, zwischen der Welle 45 und dem Kegelrad
44 eingeschaltet. Man kann daher die Schubkurve 42 um sehr
kleine
Winkel verstellen. Der Antrieb der Scheibenfräser C und C ist nicht dargestellt.
Er kann über ein Getriebe vom Motor 23 aus oder durch einen besonderen Motor erfolgen.
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Der Antrieb für den Schlitten, zu dem die Kurvenscheibe 32 und die
Stange 21 gehören, ist in F i g. 3 schematisch dargestellt. Mit der Stange ist ein
Kolben 48 verbunden, dessen Zylinder 49 im Bett 10 verschiebbar
geführt und durch einen von der Kurvenscheibe 32 angetriebenen Hebel 51 verschiebbar
ist. Der Hebel trägt eine Nockenrolle 52 und ist am Bett 10 bei 53 schwenkbar gelagert.
Seine wirksame Länge läßt sich verstellen, so daß man den Hub des Zylinders 49 im
Bett ändern kann. Zu diesem Zweck ist in einer im Zylinder querverlaufend angeordneten
Führungsnut ein Block 54 gleitend geführt und durch einen Gelenkzapfen 55 mit einem
Block 56 verbunden, der in der Längsrichtung des Hebels mit Hilfe einer Schraube
57 verstellbar ist. Die Nockenrolle 42
wird dadurch kraftschlüssig
an die Kurvenscheibe 32
angedrückt, daß auf eine weitere auf dem Hebel
51
gelagerte Rolle ein durch ein Druckmittel belasteter Kolben 58 drückt.
Dieser Kolben wird während der zahnabhebenden Bearbeitung eines Zahnrades durch
hydraulischen Druck in seinem Zylinder 49 (F i g. 3) in seiner linken Grenzstellung
gehalten. Dabei verschiebt die Kurvenscheibe 32 bei ihrem Umlauf den Zylinder, den
Kolben und die Stange 21 als ein Ganzes hin und her nach rechts und links, um dadurch
den das Werkstück tragenden Schlitten 19 aus der Bearbeitungsstellung bis in eine
Stellung zur Teilschaltung zurückzuziehen und wieder vorzuschieben. Ist das Werkstückzahnrad
vollständig verzahnt und die Kurvenscheibe 32 zum Stillstand gekommen, dann wird
der Kolben hydraulisch nach rechts verschoben, wodurch der Schlitten 19 mit der
Werkstückspindel so weit zurückgezogen wird, daß das Werkstück in eine Lage gelangt,
in der es aus dem Bereich der Fräser zurückgezogen ist, und bequem ausgespannt und
durch ein neues Werkstück ersetzt werden kann.
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Will man Stirnräder auf der Maschine verzahnen, so wird der Ständer
18 so eingestellt, daß er die Werkstückspindel in eine Lage bringt, in der sich
deren Achse 16 rechtwinklig zur Wiegenachse 12 erstreckt. Die Abwälzkurvenscheibe
29 wird dann entfernt, oder der durch sie angetriebene Getriebezug wird ausgeschaltet,
und die Wiege 11 wird am Bett verriegelt. Bei jeder senkrechten Hin- oder Herbewegung
des Werkstückkopfes unter Antrieb durch die Kurvenscheibe 42, am besten bei der
Aufwärtsverschiebung des Werkstückkopfes, bringt die Kurvenscheibe 32 den Schlitten
19 in dessen vordere Stellung, in der die spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks
stattfindet. Infolgedessen kann sich das umlaufende Werkstückrad an den Scheibenfräsern
ebenso abwälzen, wie es sich auf einem Zahn einer ortsfesten Zahnstange wälzen würde.
Diese Zahnstange stellt also das erzeugende verzahnte Element dar. Läuft der Werkstückkopf
in Abwärtsrichtung wieder zurück, so hält dabei die Kurvenscheibe 32 den Schlitten
in zurückgezogener Lage, in welcher die Scheibenfräser auf das Werkstückrad nicht
einwirken können. Dadurch, daß sich dabei das Werkstückrad weiterdreht, erfährt
es seine Teilschaltung, durch die eine folgende Zahnlücke in die Bearbeitungsstellung
gelangt. Die Bearbeitung dieser folgenden Zahnlücke findet bei der nächsten Aufwärtsbewegung
des Werkstückkopfes statt, wenn die Kurvenscheibe 32 den Werkstückkopf bis in die
Frässtellung vorschiebt.
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Um Kegelräder in der üblichen Weise im Abwälzverfahren zu verzahnen,
wird der Ständer 18 derart eingestellt, daß die Werkstückspindel mit der Wiegenachse
den gewünschten Winkel einschließt. Gewöhnlich wird die Kurvenscheibe 42 entfernt
oder der durch sie angetriebene Getriebezug sonstwie unterbrochen, und der Werkstückkopf
wird am Ständer verriegelt. Ferner wird die Wiege durch die Kurvenscheibe 29 und
die Kurvenscheibe 32 hin- und herbewegt, genau wie es beim Verzahnen von Stirnrädern
geschieht. Während des Abwälzens der Wiege in der einen Richtung gelangt das Werkstück
in den Bereich des Werkzeugs. Beim Rückwärtswälzen wird das Werkstück aber aus dem
Bereich des Werkzeugs zurückgezogen und dreht sich dabei zum Zwecke der Teilschaltung
ununterbrochen weiter. Bei seiner Bearbeitung wälzt sich das Werkstückrad an dem
Werkzeug also ebenso ab wie an einem Zahn des erzeugenden verzahnten Elements, das
in diesem Falle die Gestalt eines Planrades hat.
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Will man Kegelräder mit einem sehr großen Abstand des Zahnkranzes
vom Kegelscheitel erzeugen, dann verwendet man ein bekanntes Verfahren (deutsches
Patent 1084 549), bei welchem der Werkstückkopf im Takt mit der Drehung der Wiege
auf-und abverschoben wird. Zu diesem Zweck werden dann die beiden der Abwälzbewegung
dienenden Schubkurvenscheiben 29 und 42 in Betrieb genommen.
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Für die Zwecke der Erfindung, die auf jedes der drei erläuterten Verfahrensbeispiele
anwendbar ist, wird nun eine zusätzliche Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück
herbeigeführt, und zwar vorzugsweise in der Richtung der Wiegenachse. Diese zusätzliche
Relativbewegung dient dem Zweck, die Zahnflankenprofile des Zahnrades höhenballig
zu gestalten. F i g. 4 zeigt das Zahnprofil 58 und den Teilkreis 59. Der Schnittpunkt
beider mit dem Radius 61 ist mit 62 bezeichnet. Die Kopf- und Fußpunkte des Zahnflankenprofils
sind bei 63 und 64 wiedergegeben. Im Punkt 64 geht der Zahnlückengrund in die Zahnfußabrundung
65 über. Der mittlere Profilabschnitt 66-67 stellt das eigentliche Eingriffsfeld
dar. Es handelt sich dabei also um den Hauptteil des Zahnprofils, der im wesentlichen
der theoretisch richtigen Evolente oder Oktoide entspricht; der Kopfabschnitt 63-66
und der Fußabschnitt 64-67 des Profils oder beide Abschnitte sind durch Fortnahme
von Material so gestaltet, daß sie von der theoretischen Profilkurve in der gestrichelt
wiedergegebenen Weise allmählich etwas abweichen. Durch diese Materialwegnahme erfährt
der Zahn die gewünschte Höhenballigkeit, durch die verhindert wird, daß sich die
Zahnauflage etwa bis zur Kopfkante des Zahnes erstreckt. Es entsteht also ein Flankeneintrittsspiel,
das die Zähne allmählich in und außer Eingriff gelangen läßt. Die Laufeigenschaften
der Zahnräder werden dadurch verbessert. Das Haupteingriffsfeld 66-67 der Zahnflanken,
dessen Profil der theoretischen Kurve entspricht, sorgt dafür, daß die Zahnräder
die Winkelbewegung mit einem unveränderlichen Übersetzungsverhältnis übertragen.
Die Zahnräder sind nämlich so gestaltet, daß sich beim Kämmen der Zahnräder in jedem
Zeitpunkt die Eingriffsfelder 66, 67 beider Zahnflanken mindestens eines Zahnpaares
berühren. Sofern nur die Zähne
beider miteinander kämmender Zahnräder
die beschriebene Materialabnahme erfahren, ist es für den erstrebten Fortschritt
gleichgültig, ob der Kopfbereich 66-63 oder der Fußbereich 67-64 oder
beide Bereiche die Materialabnahme erfahren.
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F i g. 5 zeigt, wie sich bei drei aufeinanderfolgenden Phasen der
Abwälzung die Scheibenfräser C, C
zu dem Werkstückrad G verhalten,
dessen Zähne in dem Zustand wiedergegeben sind, den sie nach dem Schlichten aufweisen.
Mit ausgezogenen Linien ist dabei die Stellung der Scheibenfräser C und
C bei dem üblichen Abwälzverfahren wiedergegeben, während gestrichelt die
Lage dargestellt ist, die sich bei dem Verfahren nach der Erfindung ergibt, bei
welchem das Zahnprofil höhenballig bearbeitet wird.
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Bei Beginn des Abwälzens, also bei der links in F i g. 5 dargestellten
Lage, verläuft der durch eine seitliche Schneidkante 68 des Werkzeugs C in
der üblichen Weise ausgeführte Schnitt tangential zum Zahnprofil am Zahnkopf
63. Die Mitte der F i g. 5 gibt die mittlere Phase der Abwälzung wieder.
Bei dieser erstreckt sich die Kante 68 tangential zum Zahnprofil
58 im Punkt 69, der etwas innerhalb des Teilkreises 59 liegt.
Dabei befindet sich die Spitze der Fräsmesser C am Fuß 64 des Zahnprofils.
Dabei verläuft die seitliche Schneidkante 68' des Scheibenfräsers
C tangential zum Zahnprofil 58' der gegenüberliegenden Zahnflanke
der Zahnlücke an dem entsprechenden Punkt 69'. Die Spitzen der Fräsermesser
befinden sich an der untersten Stelle 64' der Profilabrundung. Die Kopfkanten
71 und 71' der Fräsmesser bearbeiten den Zahnlückengrund in dieser
Lage. Rechts in F i g. 5 ist die Stellung wiedergegeben, in der die Abwälzerzeugung
des Profils 58 beendigt ist und die Schneidkante 68' die Abwälzerzeugung
des gegenüberliegenden Profils 58' beendet und dabei tangential zu diesem
Profil am Zahnkopf 63 verläuft. Bei der bekannten Abwälzerzeugung bleibt
die Lage der Fräsmesser in Tiefenrichtung unverändert. In der Zeichnung ersieht
man dies daraus, daß die Kopfschneidkanten 71 und 71' der Fräsmesser
auf der waagerechten Linie 72 liegen. Bei dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung werden nun aber die Scheibenfräser gegenüber dem Werkstückrad bei Beginn
der Abwälzung und an deren Ende auf größere Tiefe eingestellt. Während des ersten
Abschnitts des Abwälzhubes beschreibt die Mitte 73 der Kopfschneidkanten
71 und 71' der Fräsmesser (in der gestrichelt wiedergegebenen Stellung)
eine gekrümmte Bahn 74, die bei 75 tangential zur Linie 72 verläuft. Der Mittelpunkt
73 bewegt sich dann längs der geraden Bahn 72 bis zur Stelle 76 und beschreibt dann
wieder eine tangentiale Kurve 77 bis zum Ende des Abwälzhubes. Das führt
nun dazu, daß bei Beginn und am Ende des Abwälzens die seitlichen Schneidkanten
68 und 68' in die Lagen verschoben sind, die gestrichelt bei
68 A und 68 A' gezeigt sind. Zwischen den beiden Stellen
75 und 76 nehmen aber die seitlichen Schneidkanten 68 und 68' dieselben
Stellungen ein wie bei dem üblichen Abwälzen. Diese beiden Punkte 75 und 76 entsprechen
den Punkten 66 und 67 der F i g. 4.
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Ist die Maschine mit einem Stirnmesserkopf ausgerüstet statt mit den
Scheibenfräsern C, C , läßt sich im wesentlichen dieselbe Wirkung erreichen,
wie sie in F i g. 5 gezeigt ist. In diesem Falle lassen sich die in F i g. 5 mit
C und C bezeichneten und die Schneidkanten 68 und 68' aufweisenden
Werkzeuge als die innen und außen zum Schnitt gelangenden Messer eines Stirnmesserkopfes
betrachten.
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Nimmt der Teilkreis 59 die in F i g. 5 gezeigte besondere Stellung
ein, in der der Zahnkopf und der Zahnfuß im wesentlichen gleich lang bemessen sind,
dann erfolgt die Materialabnahme zum Erzielen der Höhenballigkeit entweder gänzlich
oder zum größten Teil im Zahnkopfabschnitt 63-66. Sind im übrigen die Bedingungen
einander gleich, dann führt eine Zunahme oder Abnahme des Verhältnisses der Zahnkopflänge
zur Zahnfußlänge des Zahnes dazu, daß die Menge des am Zahnkopf wegzunehmenden Werkstoffes
größer oder kleiner wird im Verhältnis zu der Werkstoffmenge, die am Zahnfuß wegzunehmen
ist.
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Auch ergeben sich andere Bedingungen, wenn die Schneidkanten des auf
der Wiege angeordneten Werkzeugs die entgegengesetzten Seiten desselben Zahnes bearbeiten,
wie in F i g. 6 gezeigt, statt auf die einander gegenüberliegenden Flanken derselben
Zahnlücke einzuwirken, wie in F i g. 5 dargestellt ist. Bei den Werkzeugen
T und T' der F i g. 6 handelt es sich um Hobelstähle, die auf der
Wiege statt der Scheibenfräser C, C der F i g. 5 angeordnet sind.
Beim üblichen Abwälzverfahren verbleiben diese Hobelstähle T, T' auf einer gleichbleibenden
Tiefe, so daß ihre Kopfkanten 78, 78' die geradlinige Bahn 72 beschreiben.
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Bei Verwendung der Erfindung aber schneiden diese Kopfkanten
78, 78' auf den gestrichelt wiedergegebenen Bahnen tiefer in das Werkstück
ein, wenn sie den linken Abschnitt und den rechten Abschnitt der Abwälzbahn in F
i g. 6 durchlaufen. Ihr Mittelpunkt 79 bewegt sich dabei auf einer gekrümmten Bahn
74, die bei 75 tangential in die gerade Bahn 72
übergeht. Der
Mittelpunkt 79 wandert dann auf dieser geraden Bahn bis zum tangentialen
Punkt 76 entlang und geht dann in eine gekrümmte Bahn 77 über. Dadurch, daß
die seitlichen Schneidkanten 81 und 81' in der ersten Phase und in
der letzten Phase der Abwälzung in die gestrichelt wiedergegebenen Stellungen
81 A und 81 A' verlagert sind, wird unter den dargestellten
Bedingungen von der Zahnflanke Material weggenommen. Dies geschieht entweder gänzlich
oder zum größten Teil am Zahnfußabschnitt 64-67 des Profils. Auch in diesem
Fall kann man die Stelle, an der die Materialabnahme stattfindet, dadurch unterschiedlich
einstellen, daß man den Radius des Teilkreises 59 der Abwälzbewegung ändert.
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Von der Einstellung der Maschine und insbesondere der Kurvenscheibe
32, welche die Eingriffstiefe der Werkzeuge in das Werkstück unterschiedlich
bestimmt, hängt es ab, wie weit das durch Abnahme von Material erzielte Flankeneintrittsspiel
längs des Zahnprofils reicht und wie stark die Materialabnahme ist, d. h. der Abstand
M oder M' in F i g. 4. Um einstellbar zu sein, ist die Kurvenscheibe
aus zwei Platten 82 und 83 zusammengesetzt, auf denen beiden die Nockenrolle
52 läuft und die an einem Flansch 84
der Welle 31 durch Schrauben
85 befestigt sind, welche durch bogenförmige Schlitze der Platten hindurchgehen.
Lockert man diese Schrauben, dann kann man die Platten durch Verdrehen gegen einander
und gegenüber der Welle um deren Achse einstellen. Zur Erleichterung dieser Einstellung
können auf den Platten und auf dem Flansch nicht näher gezeigte Teilungen vorgesehen
sein. In F i g. 7 ist die Schubkurve 32 bei 32 A in dem einen und
bei 32 B in einem anderen Einstellzustand gezeigt.
Aus F
i g. 7 ersieht man auch die Phasenbeziehung zwischen der Kurvenscheibe 32 und der
Abwälzschubkurve 29 oder 42. Der Abschnitt 86 dieser Schubkurve zwischen den Umkehrpunkten
87 und 88 erzeugt die Abwälzbewegung der Wiege 11 oder die Abwälzhin- und -herbewegung
des Werkstückkopfes 17. Derjenige Teil dieser Abwälzung, der durch den zwischen
den Punkten 89 und 91 liegenden Teil der Schubkurve herbeigeführt wird, steht in
einem unveränderlichen Geschwindigkeitsverhältnis zum Umlauf der Werkstückspindel.
Der übrige Abschnitt 92 der Schubkurve bewirkt die Rückwälzung der Wiege oder den
Rückhub des Werkstückkopfes. Bei 32 A ist nun die den Vorschub bewirkende Schubkurve
32 wiedergegeben. Sie enthält eine Ruhestrecke 93, die beim Durchlaufen der Mitte
der Rückwälzung der Wiege oder des Werkstückkopfes zur Wirkung kommt, ferner einen
den Vorschub des Schlittens 19 zu voller Schnittiefe bewirkenden Abschnitt 94, ferner
einen den Rückzug bewirkenden Abschnitt 95, der bei 96 tangential in eine Ruhestrecke
97 übergeht, welche beim Erzeugen der mittleren Abschnitte 66-67 der Zahnprofile
zur Wirkung kommt, und schließlich einen von der Ruhestelle 97 im Punkt 99 tangential
abbiegenden Vorschubabschnitt 98 und einen bis zur Ruhestrecke 93 reichenden Rückzugabschnitt
101. Die durch Materialfortnahme mit dem Flankeneintrittsspiel versehenen Abschnitte
der Zahnprofile werden erzeugt, während der Rückzugabschnitt 95 und der Vorschubabschnitt
98 der Schubkurve 32 A zur Wirkung kommen. Der Umfang der Platte 82 der Kurvenscheibe
32 A enthält die eine Hälfte einer Ruhestrecke 93, den gesamten Vorschubabschnitt
94 und den Rückzugabschnitt 95, sowie einen Teil der Ruhestrecke 97 und einen unwirksamen
Abschnitt 102, der auf die Nockenrolle nicht einwirkt und sich zwischen den Ruhestrecken
97 und 93 erstreckt. In entsprechender Weise enthält der Umfang der Nokkenplatte
83 die Hälfte der Ruhestrecke 97, den gesamten Vorschubabschnitt 98, den
Rückzugabschnitt 101, einen Teil der Ruhestrecke 93 und einen unwirksamen Abschnitt
103, der sich zwischen den Ruhestrecken 93 und 97 erstreckt.
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Dreht man die Platte 82, bzw. die Platte 83, im Uhrzeigersinn oder
Gegenuhrzeigersinn mit Bezug auf F i g. 3 auf dem Flansch 84 zum Zweck der Einstellung,
so kann man den in F i g. 7 bei 32 B veranschaulichten Zustand herbeiführen. Dabei
ist die wirksame Länge der Ruhestrecke 98 verkürzt und diejenige der Ruhestrecke
93 verlängert. Die Ruhestreckenabschnitte 93 und 97 der beiden Platten überdecken
sich in allen zulässigen Einstellungen, so daß die an der Nockenrolle 52 ablaufende
Schubkurve keine Unstetigkeit aufweist. Mit Hilfe der Einstellung kann man das Längenverhältnis
des Zahnflankenprofilabschnitts verändern, der durch Materialabnahme das Flankeneintrittsspiel
erhält. Wenn mit der bei 32 A dargestellten Schubkurveneinstellung die Abwälzerzeugung
der Zahnflanke im Punkt 104 beginnt und im Punkt 105 endet, dann ist der
im Eingriffsfeld gelegene Profilabschnitt viel kleiner, als es bei dem Zustand der
Fall ist, der bei 32 B wiedergegeben ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei
dem Zustand 32 A das Verhältnis der Länge 104-96 (und 99-105) zur Länge
96-99 kleiner ist als bei 32B. Will man das Längenverhältnis der Profilabschnitte
mit Flankeneintrittsspiel zu der im Eingriffsfeld gelegenen Hauptprofilstrecke verändern,
so muß man den für die Abwälzerzeugung verwendeten Drehwinkel der Schubkurvenscheibe
ändern. Beginnt die Abwälzerzeugung beispielsweise bei 106 und endet sie bei 107,
statt bei 104 zu beginnen und bei 105 zu enden, dann sind die das Flankeneintrittsspiel
bildenden, durch Materialwegnahme gebildeten Profilstrecken verkürzt. Auch wird
dadurch die durch die Schubkurve 32 der Nokkenrolle 52 erteilte Bewegung von
m bis auf m' verringert. Indessen kann man die Größe des Flankeneintrittsspiels
M oder M' in F i g. 4 dadurch auf den gewünschten Wert bringen, daß man die wirksame
Länge des Hebels 51 entsprechend einstellt, wie es in Verbindung mit F i g. 3 erläutert
wurde. Je nach den Erfordernissen des jeweils zu verzahnenden Rades kann man daher
sowohl die Längenausdehnung als auch die Stärke des Flankeneingriffspiels leicht
einstellen. Ferner kann man durch Verstellen der beiden Schubkurvenplatten 82 und
83 auf dem Flansch 84 in derselben Drehrichtung die Phasenbeziehung ändern, die
zwischen der Schubkurvenscheibe 32 und den Abwälzschubkurven 29 oder 42 besteht,
und dadurch die Schubkurve 32 A und 32 B in F i g. 7 nach rechts oder nach links
mit Bezug auf die Strecke 29, 42 verschieben. Diese Möglichkeit läßt sich dazu ausnutzen,
um das Flankeneingriffspiel auf der einen Seite der Zähne zu dem Flankeneingriffspiel
auf der anderen Seite ins Gleichgewicht zu bringen oder andenweit abzustimmen. In
den Zeichnungen ist die Größe M, M und m und m' des Flankeneingriffspiels
stark vergrößert wiedergegeben. In Wirklichkeit handelt es sich dabei der Größenordnung
nach um ein Zehntel Millimeter oder weniger.