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Wälzfräsmaschine, insbesondere für Keilwellen Die Erfindung betrifft
eine Wälzfräsmaschine mit angetriebenem Werkstückträger und darüber angeordnetem
höhenverstellbarem Gegenhalter.
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Bei Werkzeugmaschinen, auf denen Werkstücke nur dann erfolgreich bearbeitet
werden können, wenn das Werkstück eine bestimmte Stellung gegenüber dem Werkzeug
hat, sind Indexvorrichtungen, die eine solche Stellung sichern, bekannt. So ist
es beispielsweise im einzelnen bekannt, an Werkzeugmaschinen zum Abschrägen der
Kanten von Zahnrädern eine Indexvorrichtung zur Erzielung einer fixen Einstellung
des Zahnrades zum Zwecke der Bearbeitung vorzusehen. Die Indexvorrichtung besteht
aus einem in die Zahnlücke eingreifenden Zapfen; von ihm wird beim Werkstückwechsel
das aufzuspannende Zahnrad so justiert, daß die Zähne in richtiger Eingriffstellung
für das Werkzeug stehen.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einer gattungsgemäßen
Wälzfräsmaschine zum Fräsen von Verzahnungen an Wellen eine Indexvorrichtung so
zuzuordnen, daß die an dem einen Wellenende herzustellende Verzahnung in einer ganz
bestimmten Winkellage zu einer am anderen Wellenende vorhandenen Profilform, z.
B. einer Keilverzahnung, einer Gabel od. dgl., liegt und wobei nach erstmaligem
Einstellen der Maschine bzw. nach Fräsen der ersten Welle bei allen anschließend
gefrästen Wellen mit Sicherheit die gleiche Winkellage der herzustellenden Verzahnung
zu dem am anderen Ende der Welle vorliegenden Profil erzielt ist.
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Für entsprechende Wälzfräsmaschinen besteht ein Bedürfnis. Insbesondere
in der Kraftfahrzeugindustrie wird unter anderem gefordert, an langen Wellen, wie
Kardanwellen od. dgl., Keilverzahnungen zu fräsen, die stets in einer ganz bestimmten
Bezugsstellung (Winkelstellung) z. B. zu einer auf dem anderen Ende der Welle bereits
vorhandenen Keilverzahnung oder zu der dort vorhandenen Gelenkgabel stehen. Solche
Wellen werden zudem in großen Serien bearbeitet, und es tritt die Forderung auf,
daß alle Wellen in sehr geringen Toleranzen grundsätzlich gleich ausgebildet sein
müssen. Die Erfindung geht deshalb von dem Gedanken aus, eine gattungsgemäße Wälzfräsmaschine
in einfachster Weise so auszubilden, daß stets eine zur Richtstellung genau passende
Einsparanstellung des Werkstückes zwangläufig erzielt wird, und dafür zu sorgen,
daß auch nach Ausspannen des Werkstückes die für diese Richtstellung maßgebende
Lage der Indexvorrichtung und des Werkstückträgers erhalten bleibt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei vom Werkstück
abgehobenem Gegenhalter sowohl der Werkstückträger als auch eine im Gegenhalter
drehbar gelagerte, in das Werkstück eingreifende Indexvorrichtung gegen Drehbewegung
blokkiert ist und -in Einspannstellung des Gegenhalters die Blockierungen aufgehoben
sind.
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Eine vorteilhafte Bauform wird hierbei erzielt durch eine in ihrem
Träger durch eine Bremse fest-. gelegte Büchse, deren Festlegung durch axiales Verschieben
aufhebbar ist und die mit einer die kegelige Spitze eines Zentrierstiftes umgreifenden
Ausnehmung versehen ist, in der eine in die Keilverzahnung od. dgl. des Werkstücks
greifende Nase vorgesehen ist, sowie der Zentrierstift mit der Büchse begrenzt axial
verschiebbar ist und nach dieser Verschiebung auf einen Endschalter wirkt, der die
Drehbewegung des Werkstückträgers freigibt.
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Zufolge dieser Ausgestaltung wird unter Vermeidung von synchronisierenden
Triebrädern od. dgl. erreicht, daß auf der Wälzfräsmaschine bei allen hergestellten
Werkstücken die am unteren Wellenende erzeugte Verzahnung stets in der gleichen
Bezugsstellung zum Profil am oberen Wellenende liegt. Bei vom Werkstück abgehobenem
Gegenhalter kann sich weder die Winkelstellung des Werkstückträgers verändern noch
diejenige der Indexvorrichtung. In Einspannstellung sind beide Blockierungen aufgehoben;
der Werkstückträger kann sich drehen und die Indexvorrichtung. Letztere wird durch
den Eingriff in das Werkstück bei der Herstellung der Verzahnung am Werkstück mitgedreht.
Ist das Werkstück gefräst, so fährt der Gegenhalter hoch, um das Werkstück auszuspannen.
In dieser hochgefahrenen Stellung erfolgt selbsttätig sofort die Blockierung der
Indexvorrichtung und des Werkstückträgers. Beide können ihre Winkellage zueinander
nicht verändern. Erst durch Erreichen der Einsparanstellung des nächsten Werkstückes
wird sowohl die Indexvorrichtung als auch der Werkstückträger wieder zur Drehbewegung
freigegeben. Diese Ausbildung erreicht, daß die Auf-
Spannstellung
des fertigbearbeiteten Werkstückes mit der Einspannstellung des neuen Werkstückes
genauestens übereinstimmt und daher nach einer einmaligen Einstellung der Indexvorrichtung
in Zuordnung zum Werkstückträger jedes Werkstück in identischer Weise gefräst wird,
insbesondere mit genau derselben Ausrichtung der herzustellenden Verzahnung zu dem
Profil am anderen Wellenende, beispielsweise zu einer dort bereits vorhandenen Keilverzahnung
oder zu einer dort vorhandenen Gelenkgabel od. dgl.
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Die drehbare und blockierbare Lagerung der Indexvorrichtung im Gegenhalter
wird durch die Ausbildung derselben als Büchse mit einer in das Werkstück eingreifenden
Nase erzielt. Die Tatsache, daß die Büchse durch eine Bremse feststellbar ist, die
bei vom Werkstück abgehobenem Gegenhalter in Wirkung tritt und durch axiales Verschieben
der Büchse aufhebbar ist, bringt eine einfache Lösung, um die selbsttätige Aufhebung
der Blockierung zu erzielen, sobald die Einspannstellung des Werkstückes erreicht
ist. Die Anordnung des Zentrierstiftes in der Büchse stellt eine raumsparende Ausbildung
dar.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
dargestellt. Es zeigt A b b. 1 schematisch die Seitenansicht einer mit Vorteil verwendbaren
sogenannten Starr-Wälzfräsmaschine zur Bearbeitung von Keilwellen großer Länge,
A b b. 2 in größerem Maßstabe einen Längsschnitt durch den das Werkstück tragenden
Rundtisch und durch den Gegenhalter in der Aufspannachse, bei gekürzt dargestelltem
Werkstück in Einspannstellung, A b b. 3 in zur Verdeutlichung noch weiter vergrößertem
Maßstab einen Längsschnitt durch Gegenhalter mit Rotationskörper in der Stellung
beim Wechsel des Werkstückes und A b b. 4 einen Querschnitt gemäß Linie A-B in A
b b. 3.
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Die Starr-Wälzfräsmaschine, die das Werkstück l mit senkrechter Aufspannachse
bearbeitet, besteht im wesentlichen aus einem kastenförmigen Bett 2, auf welchem
der Hauptständer 3 zusammen mit dem Gegenständer 4 und dem Querhaupt 5 einen starren
Rahmen bildet. Am Hauptständer 3 ist ein waagerecht und senkrecht verschiebbarer
Frässchlitten 6 angeordnet, auf dem ein Fräskopf 7 sitzt, der das Lager der Fräserwelle
bildet und den Fräser 8 führt.
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Auf dem Bett 2 befindet sich der Werkstückträger 9, welcher mit einem
Zentrierelement, etwa einer Körnerspitze 1,0, das Werkstück 1 zentriert und beispielsweise
durch Schneiden 10.' bei seiner Drehung mitnimmt.
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Der Gegenständer 4 weist eine Führung 11 auf, die den Gegenhalterschlitten
12 trägt. Dieser Schlitten wird vorzugsweise hydraulisch bewegt. Die hydraulische
Betätigung erfolgt mittels eines durch den Händhebe113 gesteuerten, in der Zeichnung
nicht dargestellten Zylinders.
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An dem ausladenden Ende des Gegenhalters ist ein mit der Werkstückdrehung
mitlaufender, das freie Ende des Werkstückes 1 abstützender Rotationskörper angebracht,
der im wesentlichen aus einer das Zentrierelement 15 umgebenden pinolenartigen Büchse
16 gebildet wird und dessen dem Werkstückträger 9 zugekehrtes Ende mit einem dem
Durchmesser des freien Werkstückendes. entsprechenden Einsteckausnehmüng 17 versehen
ist (vgl. A b b. 2 und 3). Die Büchse 16 ist in dem mit Lagerschale 18 versehenen
Gegenhalterarn' -drehbar und in ihrer Achsrichtung verschieblich gelagert. Ein mit
Halteschrauben 19 befestigtes Gehäuse 20 umschließt das zu einem Schaft 21 abgesetzte
andere Ende- der Büchse 16, das mit Blockierungsbacken'22 versehen ist, die mittels
Schrauben 23 mit der Büchse 16 verbunden, sind.
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Die Blockierungsbacken 22 wirken mit entsprechenden am Gegenhalter
12 mittels der Halteschrauben 19 bzw. Stifte 24 befestigten Gegenbacken 25 zusammen,
mit denen sie einander sich ergänzende Konen bilden. Die Blockierungsbacken 22 der
Hülse 16 sind unter Zwischenordnung einer Druckfeder 26, die vorzugsweise aus einem
Stapel von Tellerfedern gebildet ist, und einem Drucklager 27 federnd abgestützt.
Die Tellerfedern. 26 sind von einem Distanzring 28 umgeben, welcher auf den Blockierungsbacken
22 aufsitzt und am Drücklager 27 seinen Anschlag findet, wenn die Federn 26 zusammengedrückt
sind. Die Federn 26 bilden dann einen Kraftspeicher, der die zum Eingriff der Blockierungsbacken
22, 25 notwendige Axialverschiebung der Büchse 16 bewirkt, sobald die Einspannung
des Werkstückes 1 gelöst wird.
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Die Büschse 16 hat ferner an ihrem oberen Schaftende 21 einen
aus dem Gegenhalter heraustretenden, mit einem zum Einstellen dienenden Gewinde
versehenen Druckstift 29, der gegen den Kontaktstift eines Endschalters 30 stoßen
kann. Letzterer steht in elektrischer Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht
dargestellten Relais, welches die Freigabe der Drehbewegung des Werkstückträgers
9 bewirkt, der von dem Maschinengetriebe zwangläufig angetrieben und beim Abheben
des Gegenhalters vom Werkstück zum Zwecke des Werkstüekwechsels automatisch stillgesetzt
wird.
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Außerdem ist am unteren, dem Werkstückträger zugekehrten Ende der
Büchse 16, wie aus A b b. 3 und 4 ersichtlich, in einer die Einsteckausnehmung 17
ergänzenden, an der Büchse lösbar befestigten Kappe 31 ein dem Werkstück entsprechender
Mitnehmer 32, z. B. ein Keilwellengrofilzahn, vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: In der
in A b b. 2 veranschaulichten Einspannstellung ist das Werkstück 1, eine an beiden
Enden mit Keilverzahnung versehene. Kardanwelle, zwischen den Zentrierelementen,
z. B. der unteren Körnerspitze 10 im Werkstückträger 9 und der Körnerspitze 15 im
Gegenhalter 12, unter Druck gehalten. Hierbei ist, wie A b b. 4 zeigt, das obere,
bereits mit der Keilverzahnung versehene Ende des Werkstückes 1 in die Einsteckausnehmung
17 eingeführt, wobei der Mitnehmer 32 in eine entsprechende Nut eingreift.
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Der Fräser 8 ist so justiert, daß sein Profil mit dem des. Mitnehmers
32 übereinstimmend in gleicher Winkelstellung zur Werkstückachse steht.
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Durch den Längszug des Gegenhalters 12 auf der Führung 11 mittels
der Hydraulik sind die beiden Körnerspitzen 10 und 15 so weit genähert, daß sie
das Werkstück 1 fest einspannen, darüber hinaus ist der Gegenhalter 12 noch um eine
gewisse Strecke weiterbewegt. Hierbei weicht die Büchse 16 im Lager 18 des Gegenhalters
gleitend aus und spannt die Feder 26, wobei sich die Blockierungsbacken 22 von den
ortsfesten Backen 25 trennen. Gleichzeitig stößt der Stift 21 gegen den Kontaktstift
des Endschalters 30
und betätigt diesen. Durch den Endschalter 30
wird der Drehantrieb des Werkstückträgers 9 freigegeben. Der Rotationskörper 14
ist jetzt drehbar, er wird vermittels des durch den Werkstückträger 9 gedrehten
Werkstückes synchron mit diesem gedreht. Die vom Fräser 8 am unteren Ende des Werkstückes
1 einzufräsenden Verzahnungen weisen demzufolge die gewünschte Bezugsstellung zu
den oberen, bereits vorhandenen Verzahnungen mit engsten Toleranzen auf.
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Zum Zwecke des Werkstückwechsels ist der Gegenhalter 12 wieder ausschließlich
bei stillgesetztem Werkstückträger 9 hochfahrbar. Das hierzu notwendige Gesperre
ist in der Zeichnung nicht dargestellt, es kann in an sich bekannter Weise ausgebildet
sein und seine Betätigung etwa von dem Handhebel 13
abgeleitet werden. Beim
Wegfahren des Gegenhalters 12 drückt die Feder 26 die Büchse 16 in die in der A
b b. 3 gezeichnete Stellung, wobei die beiden konischen Blockierungsbacken 22, 25
ineinandertreten. Der Gegenhalter wird so weit zurückgefahren, daß das Werkstückende
frei von der Einsteckausnehmung 17 wird. Das Werkstück kann nun entfernt und ein
neues Werkstück aufgenommen werden, wobei sich die obenerläuterten Vorgänge wiederholen.
An Stelle der gezeichneten Einsteckausnehmung 17 können auch andere Mitnehmer vorgesehen
werden. So ist es vorteilhaft, bei am Ende mit einer Gabel versehenen Welle für
diese ein kreuzkopfartiges Mitnehmerstück oder für mit Scheiben besetzte Wellenenden
einen Mitnehmerflansch anzuordnen. Man kann auch an Stelle von Körnerspitzen zur
Zentrierung der Welle andere Zentrierungen z. B. Paßbohrungen, Innenprofile oder
Wellenstümpfe, verwenden.