DE1203576B

DE1203576B - Vorrichtung zum Wirbeln von Zahnluecken oder Nuten an zylindrischen Koerpern, die unter einem Winkel von 45 bis 90íÒ zur Zylinderachse verlaufen

Info

Publication number: DE1203576B
Application number: DEB65844A
Authority: DE
Inventors: Karl Burgsmueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-02-07
Filing date: 1962-02-07
Publication date: 1965-10-21

Description

Vorrichtung zum Wirbeln von Zahnlücken oder Nuten an zylindrischen Körpern, die unter einem Winkel von 45 bis 90° zur Zylinderachse verlaufen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wirbeln von Zahnlücken oder Nuten mit einer Steigung von 45 bis 90° an zylindrischen Werkstücken mit exzentrisch zueinander umlaufendem Werkstück und Werkzeugträger.
Zum Wirbeln von Schnecken mit großer Steigung und von schrägverzahnten Zahnrädern bis zu einem Steigungswinkel von 45° sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das Werkzeug von einem das Werkstück exzentrisch umkreisenden Ring getragen wird. Die Ebene der Schneidbrust des Werkzeugs geht dabei durch die Drehachse des exzentrischen Ringes. Will man mit dieser bekannten Vorrichtung Gewinde mit einer Steigung von mehr als 45° wirbeln, dann muß man die Neigung des Werkzeugrings zur Werkstückachse entsprechend verringern. Dazu muß der Ring im Durchmesser vergrößert werden. Dabei wird der Spitzenkreis des umkreisenden Werkzeugs aber so groß, daß die Schnittfolge bei der höchst zulässigen Schnittgeschwindigkeit stark abfällt und das Wirbeln nicht mehr wirtschaftlich ist.
Man hat deshalb Zahnräder mit Schrägzähnen großer Steigung oder achsparallelen Zahnflanken bisher durch Abwälzfräsen hergestellt. Dabei ist es bekannt, daß ein schrägverzahntes, zahnradartiges Werkzeug sich auf dem Werkstück abwälzend axial zu diesem verschiebt. Ein solches Fräswerkzeug ist jedoch verhältnismäßig teuer und die Arbeitsgeschwindigkeit bei diesem Verfahren gering.
Die Erfindung zielt deshalb darauf ab, auch Schnecken und schrägverzahnte Zahnräder größerer Steigung als 45° und schließlich sogar Keilwellen und Zahnräder mit axialparallel verlaufenden Nuten bzw. Zahnlücken wirtschaftlich und profilgetreu mit einfachen Werkzeugen zu wirbeln und damit dem Gewindewirbeln bisher verschlossene Anwendungsgebiete zu erschließen. Solche Aufgaben bestehen z. B. im Automobilbau für die Herstellung der Keilwellen des Getriebes und der vom Differentialgetriebe ausgehenden Antriebswellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Umlaufebene des Werkzeugträgers und eine auf der Spanfläche des Schneidwerkzeuges errichtete Senkrechte zueinander (im Winkel a) geneigt sind und Werkzeugträger und Werkstück im Teilkreis der zu schneidenden Nuten mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Dadurch ist es möglich, den Flugkreis der Werkzeugschneiden im Durchmesser wie beim bekannten Wirbeln von Gewinden zu beschränken und bei höchstzulässiger Schnittgeschwindigkeit eine raschere Schnittfolge zu erzielen. Außerdem vermeidet man dabei eine Tonnenform im Umriß des Kerns der Werkstücke, d. h., die einzelnen Profile werden genauer.
Läßt man den oder die Wirbelstähle das Werkstück in einem exzentrisch gelagerten Werkzeugring als Werkzeugträger umkreisen, dann ändert sich je nach der Winkelstellung des Rings zum Werkstück auch der Winkel a zwischen der auf der Schneidbrust des Wirbelstahls errichteten Senkrechten und der Umlaufebene des Werkzeugträgers. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird diese Änderung dadurch ausgeglichen, daß der Wirbelstahl mit einer exzentrischen Büchse drehbar im Werkzeugträger gelagert ist, derart, daß die Schneidbrust-Mittellinie des Wirbelstahls in jeder Neigung des Wirbelstahlträgers, z. B. eines Rings, auf den Winkel* einstellbar ist. Diese Einstellung kann in bekannter Art optisch, d. h. unter Heranziehung einer Lupe und von Schablonen erfolgen.
In gleicher Weise lassen sich auch in Bohrungen Nuten oder Verzahnungen hineinwirbeln. Enge Bohrungen konnte man bisher nur schwierig und kostspielig mit Hilfe von Räumnadeln mit Nuten oder Zähnen versehen. Dazu wird der Wirbelstahl auf einen exzentrisch zum Werkstück rotierenden zur Werkstückachse geneigten Dorn aufgesetzt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen, die Beispiele für Vorrichtungen zeigen, erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Wirbeln einer Keilwelle mit achsparallelen Nuten, F i g. 2 die Bahn von Wirbelwerkzeug und Werkstück in Draufsicht und schematischer Darstellung, F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Werkzeugrings der F i g. 1, im Schnitt mit Lagerung des Wirbelstahls in einer Exzenterbüchse, und F i g. 4 eine Vorrichtung zum Wirbeln von Nuten in Bohrungen in schematischer Darstellung.
Im Spannfutter 10 einer Drehmaschine, das über das Vorgelege 11 mit wählbarem übersetzungsverhältnis angetrieben ist, ist ein zylindrischer Körper 12 eingespannt und auf der anderen Seite mit der Spitze 13 in bekannter Art gelagert. Der zylindrische Körper 12 soll über einen Teil seiner Länge achsparallele Keilnuten 12a erhalten. Der mit dem Werkstück 12 starr gekuppelt angetriebene Werkzeugträger ist als Ring 14 ausgebildet, durch einen schlupffreien Riemen 15 angetrieben und in einem schwenkbaren Träger 16 drehbar gelagert, der in bekannter Art längs und quer zur Drehachse der Drehmaschine verstellbar ist. Der Ring 14 trägt die einzelnen Wirbelstähle, von denen im Beispiel nur ein Wirbelstahl 17 dargestellt ist. In F i g. 2 hat das Werkstück 12 die Drehachse Z1, während der Ring 14 mit dem Wirbelstahl 17 um den Abstand Z versetzt um die Achse Z2 exzentrisch kreist, so daß der Wirbelstahl 17 bei jedem Umlauf am Punkt a in das Werkstück ein- und beim Punkt b aus dem Werkstücksumfang auftaucht. Die Drehzahlen von Werkstück 12 und Ring 14 sind aufeinander so abgestimmt, daß sich im Teilkreis gleiche Umfangsgeschwindigkeit ergibt, so daß sich innerhalb der Projektion G (F i g. 1) des Schnittwegs a-b die Zerspanung vollzieht.
Wenn man bei dieser Anordnung das Werkstück 12 langsamer oder schneller umlaufen läßt als den Ring 14 mit dem Wirbelstahl 17, dann kann man mit dem veränderten Flugkreisdurchmesser eine Vielfachkeilwelle wirbeln und bei Wahl des richtigen Flankenwinkels des Wirbelstahls 17 eine zumindest angenäherte Evolventenzahnforin erzielen. Eine solche Zahnform kann man auch mit einem Evolventenformstahl erzielen. der in der Ebene des Wirbelstahls etwas hinter den gerade-flankigen Wirbelstählen zum Schnitt kommend angeordnet ist und deshalb nur geringe Zerspanungsarbeit leisten muß. In diesem Fall trägt der Ring 14 mehrere Wirbelstähle 17 geeigneten Profils. Wenn man zur Erhöhung der Standzeit drei oder mehr @Xer?_zeuge im Ring 14 unterbringen will, c:e dann das einzelne Profil fortlaufend nacheinander derer arbeiten, dann kann man die Drehzahl des lu;erkstticks 1.2 und des Rings 14 beibehalten.
Entscheidend =st bei dieser Anordnung, daß bei der genannten Drehzahlabstimmung für gleiche Umfangsgeschwirdigkeiten im Teilkreis die auf der Schneidbrust des Wirbelstahls 17 errichtete Senkrechte d (F i . 1, 3) zur Umlaufebene des Rings 14 den Winkel a einnimmt. Dadurch gelingt es dann, die Nuten achsparallel, profilgetreu und gegebenenfalls in Evolventenform (bei Verzahnungen) zu wirbeln.
Schrägverzahnungen erhält man mit der Anordnung gemäß den F i g. 1 bis 3 durch entsprechende Drehzahlabstimmung des Werkstücks 12 mit einem Vorgelege oder Differentialtrieb 11. Die dabei auftretende Profilverzerrung kann man durch entsprechende Wahl der Neigung des Rings 14 zum Werkstück 12, einstellbar durch Schwenken des Rings 14 um die Achse 18, wieder beseitigen. Dabei müssen jedesmal der oder die Wirbelstähle 17 wieder auf den Winkel « eingestellt werden. Dies erreicht man, wenn man gemäß F i g. 3 die einzelnen Wirbelstähle 17 mit Exzenterbüchsen 19 im Ring 14 lagert, die durch eine Schneckenverzahnung 20 am Umfang und eine Schneckenwelle 21 im Ring 14 senkrecht zu dessen Drehachse verdrehbar ist. Die Exzenterbüchse 19 ist auswechselbar in den Ring 14 eingesetzt und wird von einem Blockpaar 22 mit Bolzen 23 gegen die Spannflächen 14 a, 14 b verspannt.
Die Einstellung der einzelnen Wirbelstähle erfolgt in bekannter Art mit einer Optik 24, die aus einer Lupe mit entsprechender Schablone besteht und eine sehr genaue Einstellung der Wirbelstähle erlaubt. Außerdem kann man an Exzenterbüchse 19 und Ring 14 eine Gradskala 24 vorsehen, mit der man den Wirbelstahl 17 bequem jeweils nach der Neigung des Rings mit- Hilfe des Schneckentriebs 20, 21 nachstellen kann. Zur Einrichtung einer Vielzahl gleich profilierter oder unterschiedlich profilierter Wirbelstähle in eine gemeinsame Spur oder von verschieden profilierten Wirbelstählen in mehrere Spuren arbeitet man ebenfalls mit der Optik 24.
Die F i g. 4 schließlich zeigt in schematischer Darstellung die Anwendung der Erfindung zum Wirbeln einer Innenverzahnung an einer Muffe 25, die im Spannfutter 26 einer Drehbank gelagert ist. Der Wirbelstahl 27 sitzt hier auf einem drehbar im Sockel 28 gelagerten Dorn 29. Dabei kann der Wirbelstahl ähnlich der F i g. 3 mit einer Exzenterbüchse 30 im Dorn 29 zwecks leichterer Einstellung des Winkels « gelagert sein. Die Quereinstellung des Dorns 29 erhält man durch Querverschiebung des Trägers 31 auf dem Schwalbenschwanz 32 des Supports 33, der, wie üblich, auf dem Bett 34 der Drehmaschine längsverschieblich ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Wirbeln von Zahnlücken oder Nuten mit einer Steigung von 45 bis 90° an zylindrischen Werkstücken mit exzentrisch zueinander umlaufendem Werkstück und Werkzeugträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufebene des Werkzeugträgers und eine auf der Spanftäche des Schneidwerkzeuges errichtete Senkrechte zueinander (im Winkel #Y) geneigt sind und Werlkzeugträger und Werkstück im Teilkreis der zu schneidenden Nuten mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schneidwerkzeug in einer drehbaren Exzenterbüchse im Werkzeugträger gelagert ist, derart, daß die Werkzeuge zwecks Einstellung des Winkels, den die Werkzeugspanfläche bzw. die auf ihr errichtete Senkrechte mit der Umlaufebene des Werkzeugträgers bilden, bei Änderung der Neigung der Umlaufebene verstellbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 243 514.