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Verfahren und Maschine zum Verzahnen eines Kegel- oder Hyperboloidrades
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Kegel- und Hyperboloidrädern,
und zwar vorzugsweise auf solche mit längs gekrümmten Zähnen, wie z. B. Spiralkegelräder.
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Bis vor kurzer Zeit ging man bei der Herstellung derartiger Zahnräder
nach dem Abwälzverfahren stets so vor, daß man die beiden Kegelräder eines zusammengehörigen
Paares durch Abwälzen an gedachten komplementären Planrädern erzeugte, dessen geradeprofilierte
Zahnflanken die Flächen darstellen, die von den Schneidkanten der Werkzeuge beschrieben
werden. Diesem Vorgehen liegt die Theorie zugrunde, daß, wenn zwei Kegelräder ordnungsgemäß
mit k omplemen-tären Pllanrädern kämmen, sie auch ordnungsgemäß miteinander kämmen.
Für die Massenherstellung von Spiralkegelrädern hat sich hierbei als Werkzeug ein
umlaufender Messerkopf mit in Achsenrichtung vorspringenden Zähnen allgemein eingeführt,
und zwar ist die Spindel dieses Messerkopfes in einer hin und her pendelnden Wiege
parallel zu deren Achse gelagert. Die von den Schneidkanten des Messerkopfes beschriebenen
Flächen stellen hierbei die Zahnflanken eines gedachten Planrades dar,
dessen
Achse mit derjenigen der- Wiege zusammenfällt und dessen Grundfläche, die von der
Messerspitzenebene des Messerkopfes dargestellt wird, rechtwinklig zur Messerkopfachse
liegt. Die Abwälzung wird dadurch bewirkt,- daß sich die Wiege bei umlaufendem Messerkopf
mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht und gleichzeitig das Werkstück um seine
ortsfeste Achse im Eingriff mit dem Messerkopf mit gleichförmiger Geschwindigkeit
umläuft. Auf diese Weise ergibt sich eine Maschine von recht einfacher Bauart, da
die Messerkopfä:chse stets parallel zur Achse der Wiege verläuft.
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Seit einigen Jahren, hauptsächlich seit Einführung der Hyperboloidräder,
ist man nun in zunehmendem Maße dazu übergegangen, das Tellerrad, also das größere
der beiden zusammengehörigen Spiralkegel- oder Hyperboloidzahnräder, ohne Abwälzbewegung
mit geradeprofilierten Zahnflanken herzustellen und nur das zugehörige Ritzel durch
das Abwälzverfahren zu erzeugen. Damit hierbei ein ordnungsgemäßes Kämmen des Ritzels
mit dem Tellerrad erreicht wird, wird die Verzahnung des Ritzels durch Abwälzen
an einem gedachten Kegelrad erzeugt, das hinsichtlich seiner Abmessungen, insbesondere
Teilkreiswinkel, dem Tellerrad entspricht und dessen geradeprofilierte Zahnflanken
von den Schneidkanten des Werkzeugs beschrieben werden.
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Dieses zweite Verfahren führt zu einer beträchtlichen Ersparnis der
zur Herstellung der beiden zusammengehörigen Zahnräder erforderlichen Zeit, da sich
das Tellerrad wegen des Fortfalls des Abwälzvorganges sehr viel schneller herstellen
läßt. Es kommt hinzu, daß die zur Herstellung des Tellerrades erforderliche Maschine
einfacher und billiger ausfällt, insbesondere wenn die Zahnflanken des Tellerrades
zu schleifen sind. Indessen hat dieses zweite Verfahren bisher den Nachteil gehabt,
daß sich die zur Herstellung des Ritzels dienende Maschine verwickelter gestaltet
als bei dem ursprünglichen Verfahren, bei welchem die Abwälzbewegung an gedachten
Planrädern erfolgt. Die Maschine zur Herstellung des Ritzels mußte nämlich nicht
nur die Möglichkeit bieten, in der üblichen Weise den Spiralwinkel, den Kegelscheitelabstand,
den Teilkreiswinkel usw. einzustellen, sondern es kamen noch zwei weitere Winkeleinstellungen
des Messerkopfes oder gleichwertige Einstellungen hinzu, welche notwendig sind,
um die Messerspitzenebene des Werkzeugs zur Achse der Wiege in einem Winkel geneigt
einzustellen, der dem Stirnwinkel des zugehörigen Tellerrades entspricht. Denn diese
Schrägstellung ist ja erforderlich, weil die von den Schneidkanten des Messerkopfes
beschriebenen Flächen die Zahnflanken des gedachten Tellerrades beschreiben sollen,
an dem sich das herzustellende Ritzel abwälzt und das denselben Stirnwinkel haben
muß wie das zum Ritzel gehörige Tellerrad. Die Achse der Wiege stellt dann die Achse
dieses gedachten Tellerrades dar. Im übrigen erfolgt hierbei der Vorgang in der
üblichen Weise: Während des Umlaufs des Messerkopfes im Eingriff mit dem Ritzelrohling
dreht sick die Wiege um ihre Achse mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit und
dreht sich auch das Werkstück um seine eigene ortsfeste Achse mit einer angepaßten
gleichförmigen Geschwindigkeit. Dabei werden dann die Zahnflanken des Ritzels nach
dem Abwälzverfahren derart erzeugt, daß sie ordnungsgemäß mit den geradeprofilierten
Zahnflanken des Tellerrades kämmen.
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Die Erfindung verfolgt nun unter analerem die Aufgabe; eine billigere,
einfachere und festere Bauart für die Maschine zu ermöglichen, die nach dem Abwälzverfahren
derartige Ritzel erzeugt, welche mit geradeprofilierten Kegelrädern kämmen sollen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, zur Abwälzerzeugung
derartiger Ritzel ein neues Verfahren zu schaffen, das im wesentlichen mit derselben
'-einfachen Maschine ausgeführt werden kann wie'das ursprünglich übliche Verfahren,
bei welchem Ritzel und Tellerrad durch Abwälzen an einem gedachten Planrad erzeugt
werden.
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In der Fachwelt hat sich für die ohne Abwälzung hergestellten und
daher mit geradeprofilierten Zähnen versehenen Tellerräder und die zugehörigen,
nach dem Abwälzverfahren hergestellten Ritzel der Ausdruck »Formate«-Zahnräder und
-Ritzel eingeführt. Der Einfachheit halber soll dieser Ausdruck auch nachstehend
benutzt werden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung beschreiben die Schneidkanten
des Messerkopfes nicht mehr die Zahnflanken des gedachten Tellerrades, um die Ritzelverzahnung
nach dem Abwälzverfahren herauszuarbeiten. Vielmehr wird der Messerkopf mit seiner
Achse parallel. zu derjenigen der Wiege gelagert, also so, als ob seine Schneidkanten
die Flanken eines gedachten Planrades beschreiben sollen. Die Ritzelverzahnung wird
dann durch Abwälzen hergestellt, wobei indessen das übersetzungsverhältnis der Abwälzdrehung
zwischen der Wiege und dem Ritzel eine allmähliche Änderung erfährt. Auf diese Weise
ermöglicht es die Erfindung, die Verzahnung des Spiralkegel- oder Hyperboloidritzels
nach dem Abwälzverfahren mittels eines umlaufenden Messerkopfes herzustellen, der
in der Wiege achsparallel gelagert ist und dessen Schneidkanten daher die Flanken
eines gedachten Planrades beschreiben. Hierbei läuft das Werkstück um seine ortsfeste
Achse mit gleichförmiger Geschwindigkeit um, während eine zusätzliche relative Schwenkung
zwisdhem Messerkopf und Werkstück um die Achse der Wiege mit veränderlicher Geschwindigkeit
erfolgt. Da der Messerkopf mit seiner Achse in der Wiege parallel zu deren Achse
gelagert ist, ergibt sich eine ähnliche Bauart der Maschine, wie sie früher üblich
war, also eine Bauart, die sich durch Einfachheit und Festigkeit auszeichnet. Das
»Formate«-Verfahren, das sich ohnehin bereits durch hohe Herstellungsgeschwindigkeit
auszeichnet, erfährt dadurch' eine wertvolle Bereicherung. Denn die »Formate«-Verzahnungsmaschine
für die Tellerräder ist bereits wesentlich einfacher als eine nach dem Abwälzverfahren
arbeitende Kegelradverzahnungsmaschine,
und die Erfindung vereinfacht
nun auch noch die Maschine zum Verzahnen des »Formate«-Ritzels, so daß diese ebenso
einfach wird wie die üblichen nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Maschinen für
Spiralkegelräder.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, den Arbeitsbereich
der bekannten »Formate«-Ritzel-Verzahnungsmaschinen zu erweitern, bei denen die
beiden erwähnten zusätzlichen Winkeleinstellungen des Werkzeugs möglich sind. Mit
den bekannten Maschinen konnte man kein »Formate<:-Isegelritzel eines rechtwinkligen
Kegelradgetriebes vom Übersetzungsverhältnis :2: i oder 21/2: i schneiden, weil
der Messerkopf sich nicht weit genug kippen ließ, um durch ihn das gedachteTellerrad
darstellen zu können, das hinsichtlich des Teilkreiswinkels mit dem zum Ritzel gehörigen
Tellerrad übereinstimmt. Ferner war der Arbeitsbereich der bekannten Maschinen bei
der Herstellung von Ritzeln mit rechtsgängigen Spiralzähnen beschränkt. Auch die
Notwendigkeit der Verstellung der Messerkopfachse in zwei verschiedenen Winkelrichtungen
ergab Schwierigkeiten. So sind Fälle vorgekommen, in denen zwar die Verstellbarkeit
der Messerkopfachse in der einen Winkelrichtung für die Herstellung eines bestimmten
Ritzels ausreichte, aber für dieses Werkstück die Verstellbarkeit in der anderen
Winkelrichtung unzureichend war. Durch die Maßnahme der Erfindung, nämlich durch
Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Abwälzbewegung beim Herausarbeiten der
Zahnflanken, können nun »Formate«-Ritzel jedes beliebigen Übersetzungsverhältnisses
ohne Rücksichtnahme darauf hergestellt werden, ob sie rechts- oder linksgängig sind,
sofern sie überhaupt hinsichtlich des Spiralwinkels, des Kegelscheitelabstandes
und des Teilkreiswinkels dem Arbeitsbereich der Maschine entsprechen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Beherrschung der Zahnauflage
der zugehörigen, miteinander kämmenden Räder, besonders die Belierrschung der Breite
der Zahnauflagefläche in der Höhenrichtung der Zahnprofile gemessen.
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Die Erfindung bezieht sich aber auch weiter auf eine neueAusgestaltungdes
Verfahrens, bei welchem beide miteinander kämmenden Räder nach dem Abwälzver fahren
hergestellt werden. Denn durch die Erfindung ergibt sich eine Erweiterung des Anwendungbereichs
der bekannten, nach dem Abwälzverfahren arbeitenden Maschinen zum Verzahnen von
Spiralkegelrädern, die mit Einrichtungen versehen sind, um die Messerkopfachse schräg
zu stellen und zu verschwenken. So kann es sich herausstellen, daß die radialen
Einstellungen des Messerkopfes, die zum Verzahnen von Tellerrad und Ritzel mit bestimmtem
Spiralwinkel erforderlich sind, jenseits des Arbeitsbereichs der Maschine liegen,
sofern Tellerrad und Ritzel durch Abwälzen an gedachten Planrädern erzeugt werden.
Die Erfindung gestattet, indessen dtennoch die Verzahnung der beiden Räder, indem
jedes von ihnen durch Abwälzen an einem Kegelrad erzeugt wird, das einen kleineren
Teilkreiswinkel als das Planrad aufweist. Man kann dann die beiden Räder mit Hilfe
der möglichen radialen Einstellungen des Messerkopfes verzahnen. Natürlich erfordert
dieses neue Verfahren eine Winkeleinstellung der Messerkopfachse zur Achse der Wiege,
damit das Werkzeug die Zahnflanken eines gedachten Kegelrades beschreiben kann,
an welchem die zu erzeugenden Verzahnungen abgewälzt werden. Nach diesem neuen Abwälzverfahren
wird das Tellerrad also so hergestellt, als ob es sich an einem Kegelrad abwälzt,
dessen Teilkreisw inkel kleiner als der sich auf 9o° belaufende Teilkreiswinkel
eines Planrades ist. Nach den üblichen Grundsätzen müßte man dann das Ritzel durch
Abwälzung an einem gedachten Kegelrad herstellen, dessen Teilkreiswinkel zu demjenigen
komplementär ist, den das gedachte Kegelrad aufweist, an welchem das herzustellende
Tellerrad abgewälzt wird. Durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses der Abwälzbewegung
läßt sich indessen beim Verfahren nach der Erfindung erreichen, daß sich auch das
Ritzel durch Abwälzen an einem gedachten Kegelrad erzeugen läßt, dessen Teilkreiswinkel
kleiner als 9o° ist. Der Unterschied im Teilkreiswinkel wird dann durch eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses der Abwälzbewegung ausgeglichen. Durch dieses neue
Verfahren wird der Arbeitsbereich der bekannten, nach dem Abwälzverfahren arbeitenden
Maschinen wesentlich erweitert, insbesondere bei der Herstellung von Zahnrädern
mit kleinem oder sich auf Null belaufendem Spiralw inkel.
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Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Abwälzverfahren zum
Herstellen von Kegel- und Hyperboloidrädern mit großem Scheitelabstand, aber kleinem
Winkel der Kegelradwellen, und zwar mit Hilfe von Maschinen, deren Arbeitsbereich
sich normalerweise gar nicht auf so große Scheitelabstände erstreckt, wenn er auch
im übrigen der Größe des Werkstücks angepaßt ist. Auch dies ermöglicht die Erfindung
durch Änderung des Abwälzverhältnisses beim Verzahnen, wobei sie zu einem Zahnradpaar
führt, das ordnungsgemäß miteinander kämmt und hierbei eine völlig gleichförmige
Drehgeschwindigkeit überträgt.
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Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, die, wie ersichtlich, ein weites Anwendungsfeld hat. In den Zeichnungen
sind verschiedeneAnwendungen und Ausgestaltungen der Erfindung veranschaulicht,
und zwar zeigen Fig. i und 2 einen schematischen Grundriß teilweise im Schnitt sowie
einen schematischen Aufriß von Werkzeug und Werkstück, wobei nach dem Abwälzverfahren
die hohlen Flanken der Zähne eines »Formate«-Ritzels nach dem Verfahren der Erfindung
geschnitten werden, Fig. 3 und q. entsprechende schaubildliche Darstellungen, welche
die nach dem Abwälzverfahren erfolgende Bearbeitung der gewölbten Zahnflanken dieses
Ritzels veranschaulichen, Fig. 5 eine Abwicklung der in Fig. i gezeigten Anordnung,
bei der die hohlen Zahnflanken des Ritzels bearbeitet werden,
Fig.
6 eine ähnliche Darstellung der Bearbeitung der gewölbten Flanken des Ritzels, Fig.
7 und 8 schematische Darstellungen, welche zeigen, daß man mit dem Verfahren nach
der Erfindung mittels ein und desselben Messerkopfes die beiderseitigen Zahnflanken
eines Ritzels bearbeiten kann, dessen Eingriffswinkel von denen des Messerkopfes
verschieden sind, Fig. 9 eine der Fig. i entsprechende Darstellung der Verzahnung
eines Ritzels durch Abwälzen an einem Kegelrad statt an einem Planrad, wodurch der
Arbeitsbereich einer gegebenen Abwälzmaschine mit Winkeleinstellung des Messerkopfes
vergrößert wird, Fig. io eine den Fig. 2 und 4 entsprechende schematische Darstellung
der Verzahnung eines Hyperboloidritzels nach der Erfindung, Fig. i i und 12 schematische
Darstellungen ähnlich den Fig. i und 2 zum Veranschaulichen der Erweiterung des
Arbeitsbereichs einer gegebenen Abwälzmaschine auf Tellerräder mit niedrigem oder
sich auf Null belaufendem Spiralwinkel, wobei dieses durch Abwälzen an einem Kegelrad
statt an einem Planrad erzeugt wird; Fig. 13 ist eine der Fig. ix entsprechende
Darstellung der Anwendung der Erfindung auf das Ritzel, das zu dem in den Fig. i
i und 12 gezeigten Tellerrad gehört; Fig. 14 zeigt einen Teilschnitt durch zwei
miteinander kämmende Spiralkegelräder mit großem Kegelscheitelabstand, Fig. 15 einen
Aufriß der zur Herstellung derartiger Zahnräder dienenden Anordnung, Fig. 16 eine
der Fig. 15 ähnliche Darstellung eines etwas abgeänderten Verfahrens und Fig. 17
in ähnlicher Darstellung das Verfahren in Anwendung auf Kegelräder mit großem Kegel-Scheitelabstand,
kleinem Winkel der Wellen und sich auf Null belaufendem Spiralwinkel.
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In den Fig. i und 2 ist das zu verzahnende Spiralkegelritzel mit 2o,
seine Achse mit 21 und sein Kegelscheitel mit 22 bezeichnet. C stellt den Messerkopf
dar, der zur Verzahnung zur Verwendung gelangt und dessen Achse bei 24 wiedergegeben
ist. Die äußeren Schneidkanten sind mit 25 und die inneren mit 26 bezeichnet. Das
zu verzahnende Ritzel gehört zu einem rechtwinkligen Kegelradgetriebe, dessen Tellerrad
ohne Abwälzbewegung erzeugt sein soll, also geradeprofilierte Zähne hat. Um nun
die Ritzelverzahnung nach dem Abwälzverfahren so herzustellen, daß sie mit dem Gegenrad
ordnungsgemäß kämmt, ist man bisher so vorgegangen, daß man das Ritzel an einem
gedachten, von dem Werkzeug dargestellten Kegelrad abwälzte, das denselben Teilkreiswinkel
wie das Gegenrad aufweist. Die Achse des Gegenrades würde mit der Linie 27 zusammenfallen
und rechtwinklig zur Achse 21 des Ritzels verlaufen, wobei sie diese im Scheitel
22 schneiden würde. Um nun die Verzahnung des Ritzels zu erzeugen, läuft der Messerkopf
C um seine Achse 24 um, während er in Eingriff mit dem Werkstück 2o tritt. Hierbei
dreht sich das Ritzel zur Erzielung der Abwälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück
mit gleichförmiger Geschwindigkeit um seine Achse 2i und gleichzeitig der Messerkopfhalter
um die Achse 27.
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Gewöhnlich wählt man zum Abwälzen des Ritzels ein gedachtes Zahnrad,
das einen etwas größeren Kegelscheitelabstand hat als das Gegenrad. Der Zweck dieser
Anordnung liegt darin, die Zahnauflage zu verbessern und schräges Zahntragen zu
vermeiden. Für die hohlen Flanken der Ritzelverzahnung gibt man dem gedachten Kegelrad,
an welchem die Abwälzung erfolgt, einen etwas kleineren Kegelscheitelabstand, als
das Gegenrad aufweist, während zur Herstellung der gewölbten Seiten ein etwas größerer
Kegelscheitelabstand gewählt wird. Mithin beschreiben die äußeren Schneidkanten
25 des Messerkopfes die Zahnflanken eines gedachten Kegelrades,. dessen Achse 28
parallel zur Achse 27 liegt und die Achse 21 des Ritzels im Punkt 29 dicht neben
dem Kegelscheitel 22 schneidet, und zwar mehr nach der Verzahnung hin. Hierbei wird
die Abwälzbewegung durch Drehen des Werkstücks um seine Achse 21 und Drehen des
Messerkopfhalters um die Achse 28 erzielt, wobei beide Drehungen mit gleichförmiger
Geschwindigkeit erfolgen.
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Jedenfalls kommt der Messerkopf C so zu liegen, daß seine Umlaufachse
24 zur Achse 27 oder 28 des erzeugenden Grundkegelrades geneigt ist. Bei jeder nach
dem Abwälzverfahren arbeitenden Kegelradverzahnungsmaschine stellt die Achse der
Wiege gleichzeitig die Achse des erzeugenden Zahnrades dar, an welchem die Abwälzung
erfolgt. Es ist also kennzeichnend für die bisherigen Verfahren zur Herstellung
von »Formate«-Ritzeln, daß die Achse der Messerkopfspindel im Winkel zur Umlaufachse
der Wiege einstellbar sein muß. Die Erfindung weist nun einen Weg, wie man »Formate«-Ritzel
durch Abwälzen an einem gedachten Planrad statt an einem Kegelrad erzeugen und dennoch
ein richtiges Zahnprofil erreichen kann, indem man das 1_Tbersetzungsverhältnis
der Abwälzdrehung von Werkzeug und Werkstück während des Abwälzens ändert. Um schräges
Zahntragen zu vermeiden, werden zweckmäßig ähnliche Maßnahmen getroffen, wie man
sie auch bisher bei der Herstellung von »Formate«-Ritzeln verwendet hat. So werden
die gewölbten Zahnflanken der Ritzelverzahnung vorzugsweise an einem gedachten Planrad
abgewälzt, dessen Achse 3o die Achse 21 des Ritzelwerkstücks in einem Punkt 29 schneidet,
der mit dem Schnittpunkt der Achsen 28 und 2i zusammenfällt. Der Momentandrehpol
der relativen Bewegung zwischen dem gedachten Planrad und dem Werkstück kann dann
so gewählt werden, daß er zusammenfällt mit demjenigen der Bewegung zwischen dem
Werkstück und dem gedachten Kegelrad mit der Achse 28. Das läßt sich dadurch erreichen,
daß.man jeweils ein Übersetzungsverhältnis der Abwälzdrehungen wählt, das demjenigen
entspricht, das sich bei der früher verwendeten Lage des Momentandrehpols ergab.
Wenn also die Neigung der Momentandrehpolachse zur Grundebene
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des Ritzels sich auf 4:y beläuft und yR den Grundwinkel des Ritzels darstellt, dann
schließt die Momentanachse einen Winkel von (y R -I- d y)
mit der Ritzelachse
ein. Das Momentanübersetzungsverhältnis zwischen der Drehung des Werkstücks und
der Drehung der Wiege muß dann betragen
Zum Erzeugen der hohlen Seiten der Verzahnung eines »Formate«-Ritzels läuft also
erfindungsgemäß der Messerkopf C um seine Achse 24 im Eingriff mit dem Ritzelwerkstück
um, während sich zur Erzeugung der relativen Abwälzbewegung das Ritzel um seine
Achse 21 dreht und gleichzeitig eine zusätzliche Relativbewegung zwischen Ritzel
und Messerkopf um die Achse 3o erzeugt wird, die parallel zur Messerkopfachse 24
liegt und die Achse eines gedachten Planrades darstellt. Außerdem aber wird während
der Abwälzung das Übersetzungsverhältnis der Drehung des Ritzels zu der Drehung
des Messerkopfhalters um die Achse 30 stetig geändert.
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Fig. 5 veranschaulicht die Vorgänge beim Herausarbeiten der hohlen
Zahnflanken. Hierin stellt 4o einen Ritzelzahn dar, dessen Profil 42 durch Abwälzung
zu erzeugen ist. Dieses Profil wird in bekannter Weise bestimmt. Es ergibt sich
durch Abwälzung an dem gedachten Profil des Gegenkegelrades, mit dem das Ritzel
soll kämmen können. Das Profil 42 ist etwas stärker gewölbt als das gestrichelte
Evolventenprofil43, das sich bei Abwälzungdes Werkstücks an einem gedachten Planrad
mit gleichförmiger Geschwindigkeit entsprechend dem früher ausschließlich gebräuchlichenVerfahren
ergeben würde.
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In Fig. 5 sind mit 40', 40 und 40" verschiedene im gleichen Abstand
voneinander liegendeStellungen des Werkstücks wiedergegeben, während 251, 25 und
252 die entsprechenden, ebenfalls im gleichen Abstand befindlichen Stellungen der
äußeren Schneidkanten des Messerkopfes während der Erzeugung eines Ritielzahns beim
üblichen Abwälzverfahren bedeuten. Wie ersichtlich, führt der gleichförmige Umlauf
des Werkstücks und die gleichförmige Wanderung des Messerkopfes dazu, daß die Messer
das Evolventenprofil 43 herausarbeiten. Indessen stehen hierbei die äußeren Schneidkanten
des Messerkopfes mit dem gewünschten Zahnprofil 42 nur in der mittleren Abwälzstellung
beim mittleren Punkt 41 in Berührung. An anderen Punkten der Wälzbewegung haben
die Schneidkanten 251 und 252 einen Abstand von dem erforderlichen Profil 42.
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Durch entsprechende Abänderung der Wälzbewegung nach den Grundsätzen
der Erfindung können nun die äußeren Schneidkanten des Messerkopfes mit dem gewünschten
Profil 42 an allen Punkten des Wälzweges in Berührung gebracht werden, so daß die
Schneidkanten das gewünschte Profil 42 erzeugen. Dementsprechend wird das Übersetzungsverhältnis
der Abwälzbewegung so abgeändert, daß bei deren Beginn der Messerkopf weiter links
als in der Stellung 251, nämlich bei der in vollen Linien ausgezogenen Lage 25'
steht und daß sich am Ende der Abwälzung die äußere Schneidkante nicht bei 252,
sondern in der in ausgezogenen Linien bezeigten Lage 25" befindet. Auf diese Weise
wird das gewünschte Zahnprofil 42 erzeugt.
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Wie ersichtlich, führt die Änderung der Abwälzbewegung dazu, daß der
Abstand zwischen den Schneidkanten 25 und 25" größer ist als der Abstand zwischen
den Schneidkanten 25' und 25. Um die hohlen Zahnflanken des Ritzels zu erzeugen,
wird also die Verschiebung des Messerkopfes im Kreis um die Achse 3o des gedachten
Planrades während des ersten Teils der Wälzbewegung gegenüber dem früher üblichen
Verfahren beschleunigt, bei welchem die Wälzbewegung mit gleichförmiger Geschwindigkeit
und unveränderlichem Übersetzungsverhältnis erfolgte.
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Die Abänderung des Verhältniswertes der Wälzbewegung nach der Erfindung
ist weiter in Fig. 2 erläutert. Dort sind bei 241, 242, 24, 24' und 24" verschiedene
Lagen der Messerkopfachse angegeben, die diese jedesmal erreicht, wenn das Werkstück
um denselben Drehwinkel weiter umgelaufen ist. Wie in Fig. 5 liegt dieser Darstellung
die Annahme zugrunde, daß die Wälzbewegung in der Weise erzeugt wird, daß das Ritzelwerkstück
um seine Achse 21 umläuft und gleichzeitig die Messerkopfachse um die Achse 3o des
gedachten Planrades schwingt. Die Punkte 241, 2q.2, 24, 24' und 24" erhalten nun
auf dem zur Achse 3o des Planrades konzentrischen Bogen 33 in der beschriebenen
Weise einen ungleichen Abstand entsprechend der ungleichförmigen Geschwindigkeit,
mit welcher die Messerkopfachse um die Achse des Planrades schwingt. Dadurch wird
die gewünschte Abänderung der Wälzbewegung erzielt.
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Die Fig. 3, 4 und 6 sind ähnliche Darstellungen, wie sie in den Fig.
z, 2 und 5 gegeben sind, wobei jedoch die Erzeugung der gewölbten Ritzelflanken
durch die inneren Schneidkanten 26 des Messerkopfes C dargestellt wird. Um eine
schräge Zahnauflage zu vermeiden, werden die gewölbten Flanken der Ritzelzähne durch
Abwälzung an einem gedachten Planrad erzeugt, das einen etwas größeren Kegelscheitelabstand
hat als das Planrad, an welchem das Werkstück zum Erzeugen der hohlen Zahnflanken
abgewälzt wird. Für die gewölbten Zahnflanken wird also ein gedachtes Planrad gewählt,
dessen Stirnfläche bei 38 verläuft und dessen Achse 35 die Werkstückachse 2r im
Punkt 36 schneidet, der jenseits des Kegelscheitels 22 des Ritzels liegt. Die Lage
des Planradmittelpunktes 36 kann der Lage des Kegelscheitels eines gedachten Tellerrades
entsprechen, dessen Achse bei 37 liegt und dessen Teilkreiswinkel demjenigen des
Gegenrades des zu verzahnenden Ritzels entspricht. An diesem gedachten Tellerrad
würde man nach dem früher üblichen Verfahren das Ritzel abwälzen, um die gewölbten
Zahnflanken zu erzeugen.
Fig. 6 zeigt verschiedene Stellungen des
Messerkopfes und des Werkstücks- bei der Abwälzbewegurig. Hier wird nun die Geschwindigkeit,
mit welcher die Messerkopfachse um die Achse des gedachten Planrades schwingt, ebenfalls
abgeändert gegenüber dem gleichförmigen Umlauf des Werkstücks, so daß jedesmal,
wenn dieses den gleichen Winkel um seine Achse 21 zurückgelegt hat, die inneren
Schneidkanten des Messerkopfes Lagen 26', 26 und 26" erreichen, die etwas abweichen
von den Stellungen 261, 26 und 262, die sie bei Abwälzbewegung des Messerkopfes
mit gleichförmiger Geschwindigkeit einnehmen würden. So sieht man, daß die inneren
Schneidkanten des Messerkopfes am Zahn 4o des Ritzels ein Zahnprofil 46 herausarbeiten,
daß sich an dem geradeprofilierten Zahn des Gegenrades ordnungsgemäß abwälzen kann
und abweicht von dem gestrichelten Evolventenprofil 47, das sich bei Erzeugung des
Ritzels mit gleichförmiger Abwälzgeschwindigkeit des Messerkopfes ergeben würde.
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In Fig. 4 sind bei 24a, 24b, 24e, 24d und
24e verschiedene Stellungen der Messerkopfachse dargestellt, die sich bei
der Erzeugung der gewölbten Ritzelzahnflanken nach j eweils gleichen Drehwinkeln
des gleichumlaufenden Werkstücks ergeben. Den Fig. 4 und 6 liegt die Annahme zugrunde,
daß die Abwälzbewegung durch Umlauf des Werkstücks um seine eigene Achse und Pendelbewegung
des Messerkopfes um die Achse des gedachten Planrades erzeugt wird. Wie ersichtlich,
ist der ungleiche Ver= lauf der Abstände der Punkte 24a bis 24e demjenigen der Punkte
241, 242, 24, 24' und 2q." in Fig. 2 gerade entgegengesetzt. Entsprechendes gilt
für die Fig. 5 und 6. Denn in Fig. 5 wird die Abwälzschwingung des Messerkopfes
von rechts nach links beschleunigt, in Fig. 6 aber von rechts nach links verzögert.
Die Abänderung der Wälzbewegung erfolgt also bei der Bearbeitung der gewölbten Zahnflanken
entgegengesetzt wie bei der Bearbeitung derr hohlen Flanken. In Fig. r bis 6 ist
die Abwälzbewegung in der Weise aufgeteilt, daß das Ritzel um seine Achse umläuft,
während der Messerkopf um die Achse des Planrades pendelt. Indessen ist die Erfindung
ebensogut auf Maschinen anwendbar, bei denen das Werkzeug die gesamte Abwälzbewegung
ausführt, während das Werkstück feststeht, oder umgekehrt das Werkstück sich am
stillstehenden Werkzeug abwälzt.
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Die Erfindung ist auch auf die Verzahnung von Hyperboloidritzeln anwendbar.
So kann man die Zahnflanken eines Hyperboloidritzels 5o (Fig. 1o), dessen Achse
bei 5 r und dessen Kegelscheitel bei 52 gezeigt sind, dadurch erzeugen, daß sich
das Werkstück um` seine Achse 5 r mit gleichförmiger Geschwindigkeit dreht, während
gleichzeitig eine relative Drehbewegung zwischen dem Werkstück und der Messerkopfachse
mit einer ungleichförmigen Winkelgeschwindigkeit um die Achse- 54 eines gedachten
Planrades herum vorgenommen wird. Die Achse dieses Planrades ist gegenüber der Achse
51 des Ritzelwerkstücks versetzt. 551, 552, 55, 55"und 55" geben- aüfeinanderfolgende
'Stellungen der Messerkopfachse an, die sich ergeben, wenn das Werkstück j eweils
denselben Winkel um seine Achse 5 r zurückgelegt hat. In der Mitte der Abwälzperiode
nimmt die Messerkopfachse die Stellung 55 ein. Die Linie 56 gibt die durch diese
Abwälzbewegung erzeugten Zahnflanken wieder, während 57 der Radius des Messerkopfes
ist.
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Zum Verzahnen von Ritzeln nach der Erfindung verwendet man am besten
Messerköpfe mit den üblichen genormten Eingriffswinkeln. Wenn diese in einem bestimmten
Fall von den Eingriffswinkeln der zu erzeugenden Zahnflanken am Grundkreis abweichen,
kann man dennoch die `gewünschte Verzahnung mit Hilfe des Werkzeugs dadurch erzielen,
daß man das Übersetzungsverhältnis der Abwälzbe@vegung zwischen Werkzeug und Werkstück
größer oder kleiner macht, daß man also das Werkstück an dem Messerkopf abwälzt,
als ob es sich mit einem größeren oder kleineren Teilkreiskegel als sein wirklicher
auf demjenigen des gedachten Planrades abwälzen würde. Man macht davon bei den bekannten
üblichen Abwälzverfahren Gebrauch. Es ist dies in den Fig. 7 und 8 für die beiderseitigen
Flanken der Verzahnung veranschaulicht. Hierin ist ein Messerkopf 6o dargestellt,
dessen äußere und innere Schneidkanten 61 und 62 gleiche Eingriffswinkel haben,
die sich indessen von den Eingriffswinkeln der am Ritzel 65 zu erzeugenden Zahnflanken
63 und 64 am Grundkreiskegel unter= scheiden. Der Grundkreis B oder
B' (Fig. 8) zur Erzeugung einer bestimmten Zahnflanke der Ritzelverza'hnung
läßt sich in der üblichenWeise dadurch finden, daß man auf den Zahnflankenprofilen
63 bzw. 64 die Normale 67 bzw. 68 errichtet, und zwar an irgendeinem mittleren Punkt
69 bzw. 70. Dann liegt der gesuchte Grundkreis B oder B' tangential
zu dieser Normalen konzentrisch zur Achse 74 des Werkstücks. Um an einer gegebenen
Zahnflanke ein Profil mit dem richtigen Eingriffswinkel zu erzeugen, muß man das
Werkstück mit einem momentanen Übersetzungsverhältnis abwälzen, das von demjenigen
abweicht, das man verwenden würde, wenn der Eingriffswinkel der Schneidkanten des
Messerkopfes demjenigen des zu erzeugenden Zahnprofils entsprechen würde. 75 zeigt
den Momentandrehpol der Abwälzbewegung für die eine und 76 für die andere Zahnflanke.
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Es hat sich nun ergeben, daß, falls der Eingriffswinkel der Messerkopfschneidkanten
kleiner als der am Grundkegel des Ritzels gemessene Eingriffswinkel der zu erzeugenden
Zahnflanken ist, das Werkstück so abgewälzt werden muß, als ob es sich auf der Teilkreisfläche
des gedachten, durch das Werkzeug dargestellten Planrades mit einem Kegel abwälzen
würde, der kleiner ist als sein Teilkreiskegel. Umgekehrtes gilt für den Fall, daß
der Eingriffswinkel der Schneidkanten größer ist als der am Grundkreis gemessene
Eingriffswinkel der zu erzeugenden Verzahnung. Dann nämlich erfolgt die Abwälzbewegung
so, als ob sich das Ritzel an dem durch das Werkzeug dargestellten Planrad mit einem
Kegel abwälzen würde, der größer ist als der
Teilkreiskegel des
Ritzels. Zu dieser Maßnahme tritt noch die Abänderung der Abw älzgeschwindigkeit
hinzu, die erfindungsgemäß erforderlich ist, um das gewünschte Zahnprofil zu erzeugen.
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Es war schon darauf hingewiesen worden, daß die Erfindung keineswegs
auf denjenigen Fall der Erzeugung eines »Formate«-Ritzels beschränkt ist, bei welchem
die Achsen von dem Messerkopf und der Wiege parallel verlaufen und der Messerkopf
ein gedachtes Planrad beschreibt. Vielmehr ist die Erfindung mit Vorteil auch auf
eine Maschine anwendbar, bei der die Messerkopfachse verschwenkt und im Winkel eingestellt
«-erden kann, wo aber dieser Winkeleinstellbereich nicht ausreicht, um durch den
Messerkopf das Gegenrad des zu verzahnenden Ritzels darzustellen, wo aber andererseits
der radiale Einstellbereich des Messerkopfes auch nicht groß genug ist, um durch
diesen ein Planrad zu beschreiben. Dieser Fall sei nachstehend an Hand der Fig.9
erörtert. Dort verläuft die Achse des zu verzahnenden Ritzelwerkstücks 8o bei 8i.
Der Kegelscheitel liegt bei 82. Mit 83 ist die Achse des Tellerrades angedeutet,
mit welchem das Ritzel 8o kämmen soll. Nach dem bisher üblichen Verfahren würde
nun das Ritzel durch Abwälzung an einem Kegelrad: erzeugt werden, dessen Teilkreiswinkel
derselbe wie derjenige dieses Gegenrades ist, dessen Achse 8.4 jedoch gegenüber
der Achse 83 des Gegenrades etwas versetzt verläuft und die Ritzelachse 8i im Punkt
85, ..-ersetzt zum Kegelscheitel 82, schneidet. Wenn nun keine Maschine zur Verfügung
steht, bei welcher die Messerkopfachse weit genug gekippt werden kann, damit die
Schneidkanten die Verzahnung des Kegelrades mit der Achse 84 beschreiben, und wenn
andererseits die Winkelverstellung auch nicht ausreicht, um durch den Messerkopf
ein gedachtes Planrad darzustellen, so kann man dennoch die gewünschte Ritzelverzahnung
auf der Maschine erzeugen, wenn man folgendermaßen vorgeht: Man kippt die Messerkopfachse
so, daß die Schneidkanten die Verzahnung eines Kegelrades beschreiben, dessen Achse
bei 87 liegt und daher zur Achse 88 des Planrades weniger geneigt ist als die Achse
84.. Dann läßt man das Werkstück um seine Achse 81 mit gleichförmiger Geschwindigkeit
umlaufen, während die Abwälzschwingung des Messerkopfes um die Achse 87 ungleichförmig
erfolgt. Durch richtige Wahl des übersetzungsverhältnisses der Abwälzbew egung lassen
sich dann auf dem Ritzel die gewünschten Zahnflanken erzeugen, die ordnungsgemäß
mit denen des geradlinig profilierten Gegentellerrades kämmen.
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Bei den in den Fig. i bis 6, 9 und io veranschaulichten Ausführungsformen
der Erfindung werden die Zahnflanken des Ritzels durch Abwälzen an der Verzahnung
des gedachten Tellerrades erzeugt, das geradlinig profilierte Flanken hat und daher
ein Grundrad darstellt.
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Wenn von der Verzahnung dieses Grundrades vorstehend gesagt war, daß
sie geradlinig profiliert ist, so war von der Annahme ausgegangen, daß diese Z'erzahnung
durch ein Werkzeug mit geraden Schneidkanten erzeugt wurde. Es ist natürlich auch
möglich, ein Werkzeug mit gegekrümmten Schneidkanten zur Erzeugung des Grundrades
zu verwenden. Dient ein Messerkopf zur Erzeugung des Gegentellerrades, so sind dessen
Zahnflanken gewöhnlich entweder kegelförmig oder kugelig, je nachdem, ob der Messerkopf
gerade Schneidkanten von positivem Eingriffswinkel oder kreisbogenförmige Schneidkanten
hat. In den an Hand der Fig. i bis 6 und io erläuterten Fällen hat das gedachte
Planrad, an welchem die Abwälzung erfolgt, eine Verzahnung, dessen Spiralwinkel
annähernd derselbe ist wie derjenige der Verzahnung des Gegenrades. Dasselbe gilt
für das gedachte Tellerrad, an welchem die Abwälzung bei der. Ausführungsform der
Fig. 9 erfolgt.
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Die Fig. i i und 12 veranschaulichen nun einen weiteren Anwendungsfall
der Erfindung, bei welchem nicht nur das Ritzel, sondern auch das Tellerrad durch
eine Abwälzbewegung verzahnt werden. Veranschaulicht ist diese Ausführungsform in
Anwendung auf ein Tellerkegelrad, bei welchem sich der Spiralwinkel der Verzahnung
auf Null oder einen sehr kleinen Winkel beläuft, und in Anwendung auf eine Verzahnungsmaschine,
deren Messerkopfachse verschwenkt und im Winkel eingestellt werden kann, wobei jedoch
der Bereich der radialen Verstellung des Messerkopfes nicht ausreicht, um den gewünschten
kleinen Spiralwinkel zu erzeugen. Das Tellerradwerkstück, das zu verzahnen ist,
ist mit 9o bezeichnet. Die Verzahnung soll den Spiralwinkel Null haben. Das bedeutet,
daß die Linie 92, die im Punkt 94. an die Mitte einer ZaIhnflanke 9i angelegt ist,
sich radial zum Kegelscheitel 93 erstreckt. Der Mittelpunkt der Zahnkrümmung liegt
bei 95 und entspricht natürlich der Stellung der Achse des Messerkopfes, mit welchem
das Werkstück verzahnt wird. Offensichtlich ist der radiale Abstand 96 der Messerkopfachse
95 vom Kegelscheitel 93 des Werkstücks größer, als es bei einem größeren Spiralwinkel
der Verzahnung der Fall wäre. Man muß daher die Achse des Messerkopfes zum Herausarbeiten
der gewünschten Verzahnung auf einen größeren Abstand von dem Kegelscheitel des
Werkstücks einstellen, als es bei Anwendung eines üblichen größeren Spiralwinkels
der Fall wäre.
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Es sei nun angenommen, daß sich die gewünschte Verzahnung nicht durch
Abwälzen an einem gedachten Planrad erzeugen läßt, weil der Verstellbereich der
Maschine für die Einstellung des radialen Abstandes 96 der Messerkopfachse nicht
ausreicht. Für diesen Fall führt die Erfindung zu einem Ausweg: Man erzeugt die
Verzahnung des Werkstücks 9o durch Abwälzen an einem gedachten Kegelrad, dessen
Achse bei 97 liegt und dessen Zahnflanken durch die Schneidkanten des Messerkopfes
beschrieben werden. Der Abstand 98 der Achse 99 des Messerkopfes ioo von der Achse
97 wird dadurch geringer, als es der Abstand ioi der Messerkopfachse 99 von der
Achse 102 eines gedachten Planrades wäre.
In Fig. i i ist in gestrichelten
Linien das Ritzel 105 angedeutet, das mit dem zu verzahnenden Werkstück 9o später
kämmen soll. Seine Achse roh schneidet die Achse 107 des zu verzahnenden Werkstücks
im gemeinsamen Kegelscheitel 93.
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Da nun das Tellerrad 9o in der .erläuterten Weise durch Abwälzen an
einem Kegelrad erzeugt werden soll, dessenTeilkreiswinkelF kleiner ist als derjenige
P' des zugehörigen Ritzels 1o5, so muß die Verzahnung dieses Ritzels erzeugt werden
durch Abwälzen an einem Kegelrad, dessen Teilkreiswinkel der Komplementärwinkel
des Teilkreiswinkels P des Grundkegelrades ist, an welchem sich das Werkstück 9o
abwälzt. Im vorliegenden Fall bedeutet das, @daß die Abwälzungdes Ritzels 105 an
einem gedachten Kegelrad erfolgt, dessen Achse 110 zum Grundkegel i i i des Ritzels
mehr als 9o° geneigt ist, und zwar um so viel mehr, als der Winkel zwischen der
Achse 97 und dem Grundkegel io8 geringer als 9o° ist.
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Die Anwendung der Erfindung bietet nun die Möglichkeit, das Ritzel
io5 passend zum Gegenrad 9o durch Abwälzen an einem gedachten Kegelrad zu erzeugen,
dessen Teilkreiswinkel kleiner als 9o° ist. Der Unterschied in der Größe der Kegelwinkel
wird dabei durch eine Abänderung des Abwälzübersetzungsverhältnisses ausgeglichen.
Auf diesem Wege kann man das Ritzel verzahnen durch Abwälzen an einem Kegelrad,
dessen Achse 112 zum Grundkegel des Ritzels weniger als 9o° geneigt ist. Das hat
aber den Vorteil, daß die zum Verzahnen des Ritzels erforderlichen Einstellungen
im gewöhnlichen Einstellbereich der Maschine liegen.
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Bei der in den Fig. i i und 12 veranschaulichten Ausführungsform der
Erfindung sind die durch Abwälzen gebildeten Zahnprofile des Tellerrades und des
Ritzels dieselben, wie man sie auch bisher bei nach dem Abwälzverfahren hergestellten
Zahnradpaaren zum Übertragen einer Drehbewegung mit gleichförmiger Geschwindigkeit
verwendet. Die Profile sind also hergestellt durch Abwälzen an einander ergänzenden
Planrädern. Die Planräder haben in der Regel ein geradliniges Zahnprofil, also kegelige
Zahnflanken. Doch können die Zahnflanken auch kugelig sein, also ein gewölbtes Profil
haben. Sie werden von den Schneidkan,ten'eines Messerkopfes beschrieben, die dementsprechend
gerade oder gekrümmt verlaufen. Auch die Spiralwinkel der beiden Zahnräder des Paares
sind dieselben wie derjenige des Planrades.
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Eine weitere Anwendung der Erfindung ist in den Fig. 14 bis 16 wiedergegeben.
Die beiden miteinander kämmenden Spiralkegelräder 115 und 116 sind mit ihren Achsen
117 und 118 nur schwach geneigt zueinander in einem spitzen Winkel 12o angeordnet,
haben jedoch einen verhältnismäßig großen Kegelscheitelabstand. Es ist dies die
Entfernung des Kegelscheitels 121 von der Mitte 122 der Zahnauflage. Fig. 15 zeigt
die Abwicklung der Verzahnung der beiden Räder in die gemeinsaure, an die Teilkreiskegel
gelegte Tangentialebene 125. In dieser Ebene ist eine der Zahnflanken mit z24 bezeichnet,
in deren Mitte 122, eine Tangente r26 angelegt ist. Der Krümmungsmittelpunkt der
Zahnflanken r24 ist mit r27 bezeichnet. Mithin müßte sich dort die mittlere Stellung
der Achse des Messerkopfes befinden, mit dessen Hilfe die Zahnflanke r24 herausgearbeitet
wird. Der Krümmungsradius der Zahnflanke 128 ist dann ebenso groß wie der Radius
des Messerkopfes.
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Nach dem üblichen Verfahren zum Verzahnen des Kegelrades 115 würde
man dieses mit gleichförmiger Geschwindigkeit um seine Achse 117 in Umlauf versetzen
und gleichzeitig das Werkstück und die Messerkopfachse relativ zueinander mit gleichförmiger
Geschwindigkeit um die Achse eines Grundrades verschwenken, das die Werkstückachse
im Kegelscheitel 121 schneidet. Bei dem gebräuchlichen Verfahren, bei welchem die
Abwälzbewegung teils vom Werkzeug, teils vom Werkstück angeführt wird, würde hierbei
die Messerkopfachse mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit um die Achse 121 geschwenkt
werden. Das würde bedeuten, daß die Messerkopfachse sich nach jeweiliger Drehung
des Werkstücks um dessen Achse 117 um .ein und denselben Winkel in den im gleichen
Abstand voneinander befindlichen Stellungen 127', 127 und 127" befinden würde. Dieses
Verzahnungsverfahren erfordert eine sehr große Maschine mit einem so weit bemessenen
Einstellbereich, daß der Mittelpunkt des Meßkopfes auf den erheblichen Abstand 121-i27
von der Achse der Wiege gebracht werden kann. Die Maschine würdie daher im Verhältnis
zur Werkstückgröße außerordentlich umfangreich werden.
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Die Erfindung ermöglicht nun die Verwendung einer viel kleineren Maschine.
Erfindungsgemäß werden nämlich Tellerrad und Ritzel durch Abwälzen an einem Grundrad.
erzeugt, dessen Achse durch den Punkt 130 geht. Der radiale Abstand der Achsen von
Messerkopf und Wiege verringert sich dadurch auf 130-127. Bei jedem der beiden Zahnräder
erfolgt dann die Abwälzbewegung durch Drehen des Werkstücks um seine eigene Achse
mit gleichförmiger Geschwindigkeit und durch gleichzeitiges Schwenken der Messerkopfachse
um die Achse 13o herum. Hierbei schwingt dann die Messerkopfachse auf dem Kreisbögen
129' konzentrisch zum Kegelscheitel 13o. Das übersetzungsverhältnis der Abwälzbewegung
wird hierbei so geändert, daß die Messerkopfmitte an den beiden Enden der Abwälzstrecke
an den Stellen 1271 und 1272 liegt. Diese beiden Punkte liegen- auf Linien
132 und 133, welche durch die Punkte 127' und i27", also durch die Enden der beim
üblichen Verfahren in Betracht kommenden Abwälzbahn verlaufen. Die Linien 132 und
133 sind der Tangente 126 der Zahnflanken 124 parallel. Der Abstand 127-i272 ist
größer- als der Abstand 1271-127. Um also die Kegelräder 115 und 116 richtig zu
verzahnen, wenn die Wiegenachse bei 130 liegt, wird die Messerkopfachse um die Wiegenachse
mit veränderlicher Geschwindigkeit während der Abwälzbewegung geschwenkt. In dieser
Weise können
ordnungsgemäß kämmende - Zahnräder erzeugt werden,
die nicht in unzulässiger Weise eine schräge Zahnauflage haben.
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Bei der in Fig.15 veranschaulichten Ausführungsform des Verfahrens
liegt der Kegelscheitel 13o des Grundrades, an welchem die Abwälzung erfolgt, auf
einer Linie, welche den Kegelscheitel 121 des Zahnrades mit der mittleren Stellung
127 der Messerkopfachse verbindet. Indessen kann man Zahnräder mit großem Kegelscheitelabstand
auch durch das Abwälzverfahren dann herstellen, wenn sich der Kegelscheitel des
Grundrades nicht genau in einer Linie ausgerichtet zum Kegelscheitel des Werkstücks
befindet. So liegt bei der Ausführungsform nach Fig. 16 der Kegelscheitel des Grundrades,
an welchem das Werkstück abgewälzt wird, bei 135, also auf einer Linie 136,
welche die Werkstückachse in einem Punkt 137 versetzt zum Kegelscheitel 121 schneidet.
Zur Erzeugung der richtigen Zahnprofile läuft das Werkstück um seine eigene Achse
mit gleichförmiger Geschwindigkeit um, während die Achse des umlaufenden Messerkopfes
gleichzeitig mit sich ändernder Geschwindigkeit um die Achse 135 schwingt. Hierbei
kommen die Enden des Wälzweges der Messerkopfachse auf 138 und 138' zu liegen. Diese
Punkte befinden sich auf einem zum Kegelscheitel 135 konzentrischen Kreis 139 und
liegen so, daß die Verbindungspunkte 138, 127' und 138', 127" annähernd parallel
zur Tangente 126 verlaufen, die an das Zahnprofil 124 in der Mitte 122 angelegt
ist.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Zahnräder von kleinem Teilkreiswinkel,
aber großem Kegelabstand durch Abwälzen an Grundrädern zu verzahnen, die einen kleineren
Kegelabstand haben. Nach diesen früheren Vorschlägen mußte indessen der Winkel I30-127-122
oder der Winkel 135-127-I22 ein rechter Winkel sein. Dieses Erfordernis stellte
einen wesentlichen Mangel dar, weil es sich häufig bei einer gegebenen Maschine
in den Grenzen des gegebenen Einstellbereiches nicht erfüllen ließ. Diesem Mangel
hilft die Erfindung ab, da der Winkel zwischen der Verbindungslinie der Messerkopfachse
mit dem Grundradkegelscheitel und der auf der Zahnflanke in deren Mitte errichteten
Normalen von 9o° verschieden sein kann, wie es die Fig. 15 und 16 zeigen.
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Das Verfahren der Erfindung ist auch unabhängig davon, wie groß der
Spiralwinkel der zu verzahnenden Kegelräder kleinen Teilkreiswinkels, aber langen
Kegelscheitelabstandes sein soll. So ist in Fig. 17 ein Fall veranschaulicht, in
welchem sich dieser Spiralwinkel auf Null beläuft. Der Kegelscheitel des zu verzahnenden
Kegelrades 140 liegt bei 141, seine Achse ist mit 142 bezeichnet, und das Zahnprofil
143 soll so verlaufen, daß die radiale Verbindungslinie 142 zwischen seiner Mitte
144 und dem Kegelscheitel 143 tangential am Zahnprofil anliegt.
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Nach einem bekannten Abwälzverfahren würde man dem Zahnrad zum Zwecke
seiner Verzahnung relativ zum Messerkopf eine Abwälzbewegung um eine Achse 148 erteilen;
welche -die Werkstückachse schneidet und zwischen dem Kegelscheitel 141 und der
Verzahnung liegt. Dabei würde das Werkstück um seine eigene Achse 142 mit gleichförmiger
Geschwindigkeit umlaufen, während gleichzeitig der Messerkopf mit seiner Achse um
die Achse 148 mit gleichförmiger Geschwindigkeit schwingt und daher nach jeweiliger
Drehung des Werkstücks um einen bestimmten Winkel die SteEungen i45', 145 und 145"
erreicht, die gleichen Abstand voneinander haben. Nach dem Verfahren der Erfindung
kann man nun das Werkstück durch Abwälzen an einem Grundrad erzeugen, dessen Kegelscheitel
bei 146 auf einer Linie 147 liegt, die durch die Messerkopfachse 145 in der Mitte
der Abwälzstrecke hindurchgeht und die Werkstückachse 142 im Punkt 148 schneidet.
Die Abwälzbewegung erfolgt dabei um die Achse 146, wobei das übersetzungsverhältnis
stetig geändert wird. Während das Werkstück sich um seine Achse mit gleichförmiger
Gechwindigkeit dreht, schwingt daher die Messerkopfachse um die Achse 146 auf dem
Kreisbogen 150 mit ungleichförmiger Geschwindigkeit. Die Enden der Abw älzstrecke
sind mit 1451 und 1452 bezeichnet. Wie ersichtlich, liegen die Verbindungslinien
der Punkte 1451, 145 und 1452, 145e parallel zu einer Tangente, die an das Zahnprofil
in dessen Mitte 144 angelegt ist.
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Bei den in den Fig.14 bis 17 veranschaulichten Ausführungsformen der
Erfindung verläuft die Änderung des Abwälzverlhältnisses bei den beiderseitigen
Zahnflanken in derselben Richtung. Die erzeugten Zahnflanken haben im wesentlichen
dieselbe Form wie die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Zahnflanken, bei
welchen die Abwälzung mit gleichförmiger Geschwindigkeit an gedachten Planrädern
erfolgt. Freilich haben bei diesen Ausführungsformen die Grundkegelräder, deren
Achsen bei 130, 135 bzw. 146 liegen, andere Spiralwinkel als die beim bekannten
Verfahren verwendeten Grundräder mit den Achsen 121 bzw. 141. Das rührt von der
Versetzung der Achsen 130, 135 und 146 her.
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Zwar ist die Erfindung im vorstehenden an Hand eines mit einem Messerkopf
arbeitenden Verfahrens beschrieben, doch sind ihre Grundsätze auch dann anwendbar,
wenn Werkzeuge anderer Art benutzt werden. Der Begriff »Schneidwerkzeug« in den
Patentansprüchen erstreckt sich daher auch auf Schleifwerkzeuge. Man kann daher
nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung Verzahnungen mit umlaufenden ringförmigen
Schleifscheiben oder anders gestalteten Schleifscheiben erzeugen.
-
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zur Ausführung des neuen
Verfahrens geeignete Maschine. Wie bereits erläutert, sind die bisher bekannten
Maschinen, die nach dem Abwälzverfahren mittels eines Messerkopfes Hyperboloidräder
verzahnen, so eingerichtet, daß der Messerkopf in zwei Richtungen im Winkel eingestellt
werden kann. Diese Einstellungen bestimmen die Art der Zahnauflage und den Eingriffswinkel
der
Zahnräder: Auch =bieten sie die Möglichkeit, den Messerkopf
-so'-einzustellen, däß seine Schneidkanten -die.Zahnflanken- eines gedachten Planrades
öder aber eines gedachten Kegelrades beschreiben, das -demjenigen Kegelrad entspricht,
mit welchem das zu verznnende Rad kämmen soll. Ein weiterer Vorteil dieser Einstellungsmöglichkeiten
ergibt sich beim Verzahnen von Spiralkegelrädern insofern, als man mit Hilfe ein
und desselben Messerkopfes Zahnräder herstellen kann, deren Eingriffswinkel in weiten
Grenzen schwankt. Schließlich hat man nach Einführung der sogenannten ,>Foxmate«-Zahnräder
- hierbei hat das eine Rad des Paares -profilgefräste oder geschliffene, in der
Regel .geradlinige Zahnflanken, und nur das andere ist durch das.Abwälzverfahren
erzeugt - die eine der- beiden Einstellmöglichkeiten der Messerkopfachse benutzt,
um, den Messerkopf so einzustellen, daß seine Schneidkanten die Zahnflanken des
Tellerrades beschreiben,- an welchem das zu verzahnende Kitzel abgewälzt wird.
-
Die Erfindung -bezieht sich nun auf eine Maschine zum Verzahnen von
Spiralkegel- und Hyperboloidrädern, welche das gleiche große Arbeitsfeld hat, ohne
dal3 .hierzu die Messerkopfachse in zwei Richtungen geneigt einstellbar sein müßte.
Sie besteht darin, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um- das Übersetzungsverhältnis
der Abwälzbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück während des Durchlaufens der
Abwälzstrecke zu ändern. Dadurch wird eine Neigung der Messerkopfachse erübrigt.
Denn die Zahnauflage der Eingriffswinkel ü. dgl. kann man .auf. diese Weise ebensogut
beeinflussen. Es fallen daher auch die Einrichtungen fort; welche bei der bekannten
Maschine erforderlich waren, um den Messerkopf im, Winkel einzustellen. Infolgedessen
fällt die Maschine einfacher, gedrungener und widerstandsfähiger aus, ohne daß diesen
Vorteilen der Nachteeiner Beschränkung ihres Anwendungsbereichs gegenüberstünde.
Vielmehr kann man mit der Maschine genau wie mit der bekannten Kegel- -und Hyperboloidräder
zur übertragung einer gleichförmigen Drehbewegung derselben Art erzeugen.
-
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Einzelheiten der Mittel,
mit denen das Verhältnis der Abwälzbewegung beherrscht wird. Auch diese Mittel-
zeichnen sich durch Einfachheit und einen weiten Arbeitsbereich aus. Sie führen
dazu, daß der Antrieb des Messerkopfes geräuschlos und erschütterungsfrei verläuft.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Messerkopfspindel
in an sich bekannter Weise außermittig in einem Halter gelagert, der seinerseits
außermittig in der Wiege gelagert ist. -Erfindungsgemäß erfährt hierbei der M.esserkopfantrieb
eine verbesserte Ausgestaltung.
-
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß zum Ausgleich der
verringerten Messerlänge nach dem Schärfen der Messer .nicht mehr der Messerkopf,
sondern das Werkstück verstellt wird. Die Messerkopfspindel kann dann -unmittelbar
in dem Halter gelagert werden, so daß die früher übliche Zwischenluchse-' iii Fortfall
kommt. Dadurch wird die Lagerung der Messerkopfspndel starrer als bisher.- _ - In
den Zeichnungen zeigt " Fing. i A den Grundriß einer Maschine zum. Schneiden von
Kegel- und Hyperboloidzahnrädern, Fig. 2 A einen Teilaufriß von vorn gesehen, Fig.
3 A einen waagerechtenTeilschnitt durch die Wiege zum Veranschaulichen der Lagerung
und Antriebes der Werkzeugspindel, " Fig.4A einen Teidsidhnntt des Antriebes der
Wiege und der Mittel zur Änderung ihrer Drehgeschwindigkeit, Fig. 5 A einen teilweise
im Schnitt .gehaltenen Grundriß des in Fig.4A gezeigten- Triebwerks, Fig.6A den
Schnitt nach der Linie 6-6 der-Fig.-4A, Fig. 7 A den Schnitt nach der Linie 7-7
der Fig.6A in größerem Maßstab, Fig. 8 A_ - einen Schnitt nach der Linie 8-8 der
Fig. 6A ebenfalls in größerem Maßstab, Fig. 9 A einen Teilschnitt zur Veranschaulichung
des Vorschubnockens und des diesen mit der verschiebbaren Grundplatte verbindenden
Triebwerks einschließlich des Kolbens und des Blockes, Fig. ioA einen Teilgrundriß
des Blockes und .der velrsdhiebbaaren Grundplatte, Fig. i i A. einen Aufriß der
in Fig. io A gezeigten Teile, Fig. z2A eine in kleinerem Maßstab gehaltene Schnittansicht
der Verbindung des Vorschubnockens mit dem Kolben und Fig. i3A einen Getriebeplan
der Maschine.
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Im Unterteil 2o der Maschine ruht die Wiege 21 (Fig. i A, 2 A und
3 A) in halbkreisförmigen Lagern, in denen sie durch eine halbkreisförmige, am Unterteil
bei 23 angeschraubte Kappe -22 gesichert ist. Die Wiege selbst ist als voller Zylinder
ausgeführt, der sich auf Rollenlagern 24 dreht. Die Laufbahnen_dieser Rollenlager
sind in der zylindrischen Wiege einerseits und dem Unterteil andererseits vollkreisförmig
ausgespart. In der Wiege ist ein Lagerhalter 25 um eine Achse X drehbar gelagert
und um diese Achse einstellbar. Die Achse X verläuft parallel zur Achse Y der Wiege.
Zur Lagereng des Halters dienen zwei gewöhnliche Gleitlager 27 und 28. Im Halter
25 ist die Messerkopfspindel 3o derart gelagert, daß ihre Achse Z exzentrisch zur
Achse X des Halters verläuft. Die Spindel ruht in Wälzlägern 31 und 32. An ihr ist
der Messerkopf C befestigt, dessen Messer von der Stirnseite vorspringen.
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Während des Ganges der Maschine wird der Messerkopf mit gleichförmiger
Geschwindigkeit von einem Motor 35 (Fig. i A und 9 A) angetrieben, dessen Ankerritzel
36 mit einem auf einer senkrechten Welle 38 befestigten Kegeltellerrad 37 kämmt.
Die senkrechte Welle 38 trägt ein Stirnrad 39, das mit einem auf -einer parallelen
Welle 41 befestigten Stirnrad 40 im Eingriff steht. An der Welle 4i ist weiter 'ein
Kegelrad 42 (Fig. 3 A und 9A) angebracht, das mit einem auf einer Waagerec'hten
Welle 44 aufgekeilten Kegelrad 43 kämmt.
Die Welle 44 ruht gleichachsig
zur Achse Y der Wiege auf Wälzlägern in Lagerböcken 46 und 4.7, die an der Grundplatte
der Maschine bzw. der Wiege befestigt sind.
-
An ihrem inneren Ende trägt die Welle 44 ein Stirnrad 5o (Fig._2A,
3A und 13A), das mit einem Stirnrad 51 einer Welle 52 kämmt, die im Halter 25 gleichachsig
zu dessen Achse X auf Wälzlagern läuft. Mit der Welle 52 besteht ein Spiralkegelritzel
54 aus einem Stück, das mit einem auf einer Welle. 56 aufgzl:eilten Ritzel
55 kämmt. Die Welle 56 erstreckt sich quer zur Welle 52 und ist _ mittels Wälzlagern
in einer Buchse 57 gelagert, die am Werkzeughalter 25 irgendwie befestigt ist. Die
Welle 56 hat eine Spirall;egelradverzahnung 6o, mit der ein Tellerrad 61 im Eingriff
steht. Dieses ist durch Schrauben 62 an einem Schwungrad 63 der Werkzeugspiinidel
befestigt. Das Schwungrad ist an dem Flansch 65 der Werkzeugspindel 3o bei 64 angeschraubt.
-
Der Werkzeugbalter 25 kann von Hand in der Wiege 21 gedreht und eingestellt
werden. Hierbei wälzt sich das Kegelrad 55 auf dem Kegelrad 54 ab, wobei es um die
Achse X des Werkzeughalters wandert. Die Wiege 21 ist auf der Grundplatte 2o _ der
Maschine , von Hand: einstellbar. Bei dieser Einstellung wälzt sich das Zahnrad
51 auf dem Zahnrad 5o ab, indem es im Kreise um die Achse Y der Wiege wandert. Die
Einstellung des Werkzeughalters durch Drehung um seine Achse dient dem Zweck, den
radialen Abstand zwischen den Achsen Z und Y zu verändern, während die Drehung der
Wiege in der Grundplatte dem Zweck dient, die Winkellage des Messerkopfes mit Bezug
auf die Achse der Wiege einzustellen. Beide Einstellungen zusammen bestimmen also
die Lage des Messerkopfes, die erforderlich ist, um ein Werkstück mit gewünschtem
Spiralwinkel zu verzahnen.
-
Im erfindungsgemäßen Fall erfolgen die beiden Einstellungen, ohne
daß hierzu der Antrieb über Teleskopwellen erfolgen müßte. Das -ist durch die gleichachsige
Lage der Triebwellen 45 und 52 zu den Achsen der Wiege und des Werkstiickhalters
ermöglicht. Bei der vorliegenden Maschine erfolgt außerdem der unmittelbare Antrieb
des @,#'erkzeugs durch Spiralkegelräder, die sich durch ruhigen, erschütterungsfreien
Lauf und hohe Belastbarkeit auszeichnen.
-
Die Ringleiste 7o, welche den Werkzeughalter gegen axiale Verschiebung
in der Wiege sichert, ist mit einer Teilung versehen, mittels deren man den Werkzeughalter
genau einstellen kann. Die Ringleiste 71, welche die Wiege gegen axiale \"erschiebung
in der Grundplatte der Maschine sichert, trägt ebenfalls eine Teilung zum genauen
Einstellen der Wiege.
-
Das `'Werkstück G, das zu verzähnen ist, ist auf der Werkstückspindel
75 der Maschine befestigt. Die Werkstückspindel ist im Werkstückkopf 76 drehbar
gelagert. Dieser Kopf ist auf einer Säule 77 auf und ab verstellbar, so daß man
die Achse der Werkstücksp'indel gegenüber derjenigen' der Wiege versetzen kann,
wenn man Hyperboloidzahnräder herstellen will. Die Verstellung des Werkstückkopfes
auf der Säule 77 erfolgt in' bekannter Weise mittels einer Gewindespindel 78, die
in der Säule gelagert ist und in eine am Werkstück befestigte Mutter eingreift.
Der Werkstückkopf gleitet bei dieser Verstellung auf Gleitführungen 79 und 8o der
Säule und ist auf diesen durch Führungsleisten 81 und 82 gesichert.
-
Die Säule 77 steht in der Richtung der Werkstückspindel geradlinig
verschiebbar auf einer Tragplatte 85, und zwar erfolgt diese Verstellung von Hand.
In der Einstellage wird die Säule an der Grundplatte durch Bolzen 86 festgespannt,
die in T-Schlitze 87 und 88 der Platte eingreifen. Die Einstellung richtet sich
nach dem Kegelscheitelabstand des zu verzahnenden Rades.
-
Die Tragplatte 85 ist auf der Gleitplatte 9o um eine Achse P im Winkel
einstellbar, die rechtwinklig zur Achse Y der Wiege verläuft und diese schneidet.
Diese Einstellung erfolgt irgendwie von Hand. Sie dient dem Zweck, das Werkstück
entsprechend seinem Teilkreiswinkel einzustellen. Nach der Einstellung wird die
Platte 85 an der Gleitplatte 9o durch Bolzen befestigt, die in Bogennuten 9i und
92 eingreifen, welche in der Oberfläche der Gleitplatte 9o konzentrisch zur' Achse
P vorgesehen sind.
-
Die Gleitplatte 9o ist in der Richtung der Achse Y der Wiege verschiebbar,
'und zwar läuft sie auf Führungsbahnen 95 und 96, die oben auf der Grundplatte der
Maschine vorgesehen sind.
-
Um die Verzahnung zu erzeugen, werden Werkstückspindel und Wiege im
Takt gedreht, so daß das Werkstück an dem umlaufenden Messerkopf abgewälzt wird.
Der Antrieb der Werkstückspindel und der dier Wiege können durch beliebige Mittel
erfolgen. Eine Ausführungsform dieser Mittel ist schematisch in dem Getriebeplan
der Fig. 13A wiedergegeben. Wie dort gezeigt, wird die Werkstückspindel vom Motor
35 über das folgende Getriebe in Umlauf versetzt: Kegelräder 36 und 37, Welle 38,
Stirnräder Zoo und ioi, Welle 102, Stirnräder 103 und 104, Welle
105,
Welle io6, die durch die Kupplung 116 mit der Welle io5 verbunden ist,
Kegelräder 107 und io8, Welle 1o9, Stirnräder 111, 112 oder 113, 114 und .115, Welle
110. Je nachdem, ob die Stirnräder i i i und 112 oder 113, 114 und 115 wirksam werden,
läuft die Welle iio in der einen oder der anderen Richtung. Diese Richtung wird
durch ein beliebiges bekanntes Umsteuerwerk bestimmt.
-
Die Welle i io trägt ein Stirnrad i 18, das seinerseits ein auf einer
Welle 120 befestigtes Stirnrad i 19 antreibt. Die Welle 120 trägt ein Stirnrad 121,
das mit einem auf einer Welle 123 befestigten Stirnrad 122 kämmt. Die Welle 123
treibt über Wechselräder 126, 127, 12.8 und 129 eine Welle 125 an, "welche ein Kegelrad
130 eines Umlaufrädergetriebes trägt. Die Umlaufräder 13i, die mit einem
Kegelrad 132 kämmen, werden vom Planetenträgergehäuse 134 getragen. Das Kegelrad
132 ist an einer
Welle 13.5 (Fig. 1 A und 13 A) .befestigt, das
ein Kegelrad 136 trägt. Dieses kämmt mit einem Kegelrad 1.37, das am unteren
Ende einer Welle 138 befestigt ist. Die Welle 138 ist in der Grundplatte der Maschine
gleichachsig zur Achse P der .Platte 85 gelagert und trägt an ihrem oberen Ende
ein Kegelrad 139, das mit dem an einer Schrägwelle i41 befestigten Kegelrad 14o
kämmt. Die Schrägwelle 141 trägt ein Kegelrad z42,, das mit einem Kegelrad 143 kämmt.
Dieses ist an einer waagerechten Teleskopwelle 145 befestigt, die an ihrem rückwärtigen
Ende über ein Kegelradpaar 146,, 147 mit dem unteren Ende einer senkrechten Teleskopwelle
148 gekuppelt ist. Diese trägt an ihrem oberen Ende ein Stirnrad 14,9, das zu einem
aus weiteren Wechselrädern 15o, 151 und 152 bestehenden Wechselrädergetriebe gehört.
Das Zahnrad 152 ist an einer Schneckenwelle 153 befestigt, dessen Schnecke 154 das.
Schneckenrad 155 antreibt. Dieses ist an der Werkstückspinde175 .der Maschine befestigt.
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Der Antrieb der Wiege wird durch Kegelräder 16o, 161 von der Welle
123 abgeleitet. Das Kegelrad 161 ist auf einer Keilwelle 162 (Fig. 2:A, 4A, 5 A
und 13A) gleitend geführt, während die Schnecke 164 mit der Welle aus einem Stück-
besteht. Das Schneckenrad 165 (Fig. 2-A, 3A und 13 A) ist irgendwie an der Wiege
21 befestigt.
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Die Kupplung 116 ermöglicht die Trennung des Werkzeugantriebes von
der Wiege und den anderen Triebwerken der Maschine für die Zwecke der Einstellung.
Wird die Kupplung ausgerückt, so kann man das Werkzeugtriebwerk von Hand mittels
des Handrades 163 (Fg. z A und 9 A) einstellen. Dieses Handrad sitzt an einer Welle
166, die durch Kegelräder 168 und 169 mit der Welle 105 in Verbindung steht.
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Erfindungsgemäß sind nun Einrichtungen vorgesehen, um während der
Bearbeitung der Zahnprofile die Abwälzgeschwindigkeit der Wiege zu ändern. Das diesem
Zweck dienende Triebwerk verändert also das Übersetzungsverhältnis, in welchem die
Bewegung der Wiege zum Umlauf der Werk= stückspindel steht. Das dient dem Zweck,
den Eingriffswinkel, das Zahntragen und das Profil der erzeugten Verzahnung zu beeinflussen.
Das diesem Zweck dienende Triebwerk sei nunmehr erläutert.
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Auf der Hohlwelle 167, die mit dem, Kegelrad 161 (Fig. 4A, 5 A und
13A) aus einem Stücle besteht, ist ein Stirnrad 17o aufgekeilt, das mit einem auf
einer Welle 172 befestigten Stirnrad 171 kämmt. Diese Welle ist in der Grundplatte
der Maschine gelagert und trägt ein Zahnrad 173, das auf ihr für gewöhnlich mit
Hilfe einer Kupplung 179 befestigt ist. Das Zahnrad 173 kämmt mit einem, Zahnrad
174 (Fig. 6A und 13 A), das auf einer kurzen, in der Grundplatte der Maschine gelagerten
Welle 175 befestigt ist, die außerdem ein zweites- auf ihr :befestigtes Zahnrad
176 trägt. Dieses kämmt nun mit einem auf einer Welle 178 befestigten Stirnrad 177.
Auch diese Welle ist in .der Grundplatte der Maschine gelagert. Mit der Welle i78
besteht eine Schnecke z8o aus einem Stück, deren Schneckenrad 181 auf dem Kopf 182
einer Welle 183 drehbar und einstellbar angeordnet ist. Gegen Verschiebung in Achsenrichtung
ist das Schneckenrad auf dem Kopf der Welle durch einen Ring 185 gesichert, der
am Kopf bei 186 angeschraubt ist, während die Sicherung gegen Drehung auf dem Kopf
durch einen Zapfen z87 erfolgt, den man entweder in die eine oder die andere zweier
im Abstand voneinander vorgesehener Bohrungen 19z des Schneckenrades eingreifen
läßt. Der Zapfen 187 sitzt an einer Platte 188, die am Ende einer Schieberstange
189 befestigt ist. Diese Schieberstange gleitet in einer achsparallelen Bohrung
der Welle 183 und steht unter der Wirkung einer Schraubenfeder 19o, die in der Bohrung
untergebracht ist und gegen einen Bund der Stange 189 drückt, wodurch der Zapfen
187 in der Eingriffsstellung gehalten wird. Am rückwärtigen Ende trägt die Schieberstange
189 einen Knopf 192. Drückt man auf diesen, so wird die Schieberstange verschoben
und .hebt den Zapfen 187 aus der Bohrung aus, so -daß man dann .die Welle 183 im
Schneckenrad 18.1 verdrehen kann. Zu diesem Zweck ist am rückwärtigen Ende der Welle
183 ein Handrad 1g4 angeschraubt. Der Zweck dieser Verstellung sei später erläutert.
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Der Kopf 182 der Welle hat einen in Durchmesserrichtung verlaufenden
schwalbenschwanzförmig profilierten Schlitz 201, in welchem; ein Block Zoo verschiebbar
und einstellbar ist. Dieser Block trägt eine Rolle 203, .die auf einer gehärteten
Einsatzplatte 2o2 an dem einen Ende einer Kolbenstange 2o4 des Kolbens 2o5 läuft
(Fig. 4A). Der Kolben läuft in einem Zylinder 2o6, der bei 207 an der Grundplatte
der Maschine angeschraubt ist und durch SpurIager 2o8 und einen Haltering 209 mit
der Schneckenwelle 162 zu gemeinsamer Verschiebung in Achsenrichtung verbunden ist.
Die Schneckenwelle ist gleitend in der Hohlwelle 167 des Kegelrades: 161 sowie in:
einem Lager zzo geführt. Jede Bewegung des Kolbens wird daher auf die Schneckenwelle
162 übertragen und führt zu einer Verschiebung der Welle 164 in Achsenrichtung.
Diese Verschiebung der Welle 164 führt zu einer zusätzlichen Drehung der Wiege,
die der durch Umlauf der Schneckenwelle 162, hervorgerufenen Drehung der Wiege überlagert
wird, und zwar entweder additiv oder subtralktiv, je nach der Richtung der axialen
Verschiebung. Wenn also die die Wiege antreibende Schneckenwelle 162 durch die Kegelräder
16o und 161 in der einen oder der anderen Richtung in Umlauf versetzt wird, wird
auch die Schneckenwelle 1,78 entsprechend in der einen oder der anderen Richtung
.durch die Stirnräder 170, 171, 173, 174, 176 und 177 gedreht. Daher wird das Schneckenrad
181 in Umlauf versetzt und erteilt der Schneckenwelle 162 durch die Rolle
203 und die Kolbenstange 2o5 eine Hinundherbewegung.
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Durch Einstellen des Blockes Zoo auf dem Kopf 182. der Welle z83 und
durch entsprechende Wahl der Wechselräder 173, 174, 176 und 177 läßt sich
der
Hub der Schneckenwelle 162 in Achsenrichtung verändern. Auch kann man durch Verstellen
der Welle 183 im Schneckenrad i8i die Rolle 203 je nach Wunsch in die eine oder
die andere der beiden in Durchmesserrichtung gegenüberliegenden Stellungen bringen
und .dadurch die Richtung der Verschiebung der Schnecke bestimmen. Für gewöhnlich
bewegt sich die Schnecke bei der Bearbeitung der beiderseitigen Zahnflanken des
Werkstück @s in entgegengesetzten Richtungen. Durch Lösen der Kupplung 179 und Drehen
der Welle 178 läßt sich die Lage der Rolle 203 gegenüber dem Kolben in der
Weise verändern, daß man die Phase der überlagerten Schwingbewegung einstellen kann.
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Die beschriebene Anordnung bietet also-die Möglichkeit, das Übersetzungsverhältnis
der Abwül.zbewegungen von Wiege und ZVerkstückspindel den Erfordernissen der jeweils
zu leistenden Arbeit angepaßt zu verändern. Mit .Hilfe der Maschine kann man also
Ritzel verzahnen, die je nach Wunsch entweder mit einem ohne A.bwälzbewegung verzahnten
Tellerrad oder mit einem gedachten Planrad kämmen, wobei sich die Gestalt .des Zahnprofils
und die Art der Zahnauflage beherrschen läßt. Auch kann der Arbeitsbereich der Maschine
selbst im Vergleich mit der entsprechenden bekannten Bauart erweitert werden.
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Die Kolbenstange 2o4 wird durch den auf die linke Seite des Kolbens
205 wirkenden Flüssigkeitsdruck an die Rolle 203 angedrückt. Soll eine Verstellung
der Rolle 203 und des Kopfes 182 vorgenommen werden, so schaltet man die
linke Seite des Kolbens auf Abfluß und die rechte auf Zufluß. Dadurch gibt der Kolben
dann die Rolle frei. Der Zufluß der Druckflüssigkeit zum Zylinder 2o6 wird durch
ein Handventil 215 gesteuert, das als ein in einer Buchse 228 hin und her gehender
und durch einen Knopf 2r6 betätigter Schieber (Fig. 7A) ausgebildet ist. Diesem
Schieber fließt das Drucköl durch eine Leitung Zoo (Fig. 8A) zu, die an eine nicht
näher gezeigte, in der Grundplatte der Maschine untergebrachte Pumpe angeschlossen
ist. Das Drucköl fließt von der Leitung 22o aus über Kanäle 221, 2.22 und 2.23 zu
einem Kugelrückschlagventil 224 und von dort durch Bohrungen 2.27 einer Buchse 2Y8
in die Schieberbohrung. Eine Feder 225 hält das Rückschlagventil 224 nachgiebig
geschlossen und sorgt dafür, daß der Druck in der Leitung 226 auf dem zum ordnungsgemäßen
Arbeiten der Maschine erforderlichen Mindestbetrag verbleibt.
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Nehmen die Ventile die in Fig. 7 A gezeigte Lage ein, so fließt die
Druckflüssigkeit von der Bohrung 227 aus durch die Bohrungen 23o der Buchse 228
und durch die Kanäle 2.31, 232, 233 und 234 (Fig. 7 A und 4A) zuzn linken Ende des
Kolbens 205. Gleichzeitig ist die rechte Seite des Kolbens über Kanäle 236 und 237,
Bohrungen 238 und 239 der Buchse 228 und den Kanal 24o auf Ab:fluß geschaltet.
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Befindet sich das Ventil?, 15 in der in Fig. 7 A dargestellten
Lage, wird daher die Kolbenstange 2o4 durch Flüssigkeitsdruck in Anlage an der Rolle
203 gehalten. Wenn sich beim Umlauf der Welle 183 die Rolle 203 aus
der in Fig. 4A gezeigten Lage entfernt, folgt ihr unter dem Flüssigkeitsdruck die
Kolbenstange und verstellt daher .die Schneckenwelle 162 in Achsenrichtung nach
rechts. Wird die Drehrichtung der Welle 183 durch das Umsteuergetriebe der Maschine
umgekehrt, so verbleibt die Kolbenstange in Anlage an der Rolle unter dem Flüssigkeitsdruck,
wobei die Schneckenwelle nach Maßgabe der Bewegung der Rolle 203 nach links verstellt
wird. Die Verschiebung des Kolbens nach links ist ermöglicht durch ein Überströmventil
245, das als Kugelventil ausgebildet durch eine Schraubenfeder 247 und einen Block
246 auf seinen Sitz gedrückt wird. Die Feder stützt sich an einem in eine Gewindebohrung
des Lagerbockes 2o6 eingeschraubten Nippel 248 ab. Die Gewindebohrung liegt ausgerichtet
zum Kanal 232. Mittels des Nippels 248 kann man die Spannung der Feder 2'47 einstellen
und dadurch den Druck bestimmen, bei welchem sich das Überströmventil öffnet, derart,
daß dieser Druck denjenigen der Pumpe überschreitet. Auf .diesc Weise wird der Kolben
204 unter einer ständigen Last gehalten, die ihn bei seiner Verschiebung nach links
an die Rolle 203 andrückt. Die hierbei aus .dem linken Ende des Zylinders
2o6 herausgedrückte Flüssigkeitsmenge tritt ,aus der Bohrung 2.32 durch das überströmventil
2q.5 aus und in eine Leitung 25o ein, die mit der Auslaßleitung 24o in Verbindung
steht.
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Das Ventil 2@i 5 wird in der in Fig. 7 A gezeigten Lage während .des
Arbeitens der Maschine gesichert, und zwar durch eine Kugel 252, die durch eine
Schraubenfeder a54 in eine in den Ventilschaft eingedrehte Nut 253 hineingepreßt
wird. Will mnan den Kolben 204 vom Öldruck entlasten, um die Rolle 203 zu
verstellen, so zieht man den Schieber 215 aus der Lage der Fig. 7 A so weit nach
rechts, d,aß die Haltekugel 2,52 in :die Nut 255 des. Ventilschaftes eintritt. Dadurch
wird dann die zum rechten. Ende des Zylinders 204 führende Leitung 237 auf Zufluß
geschaltet und die vom linken Ende des Zylinders herkommende Leitung 234 mit dem
Auslaß verbunden. Infolgedessen läuft dann der Kolben 204 von der Rolle 203 fort
bis zu dem linken Ende des Zylinders 2o6. Er wird in dieser Lage durch den Öldruck
gehalten und stört daher nicht, wenn man zum Zwecke der Einstellung die Welle i83
dreht. Der Abfluß vom linken Ende des Zylinders erfolgt durch die Leitungen 234,
232, 231 und die Bohrungen 230 und 256 der Buchse 228 und durch die
Leitung 257 zur Abflußleitung 24o.
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Haben Wiege und Werkstückspindel ihre Wälzbewegung in der einen Richtung
beendigt, so wird das Umsteuergetriebe betätigt und schaltet den Antrieb um. Das
Werkstück wird dann aus dem Arbeitsbereich des Messerkopfes zurückgezogen, um anschließend
seine Teilbewegung zu erfahren. Der Rückzug erfolgt durch einen entsprechenden Vorschubnocken
26o (Fig. 9 A und 12A), der mit der Gleitplatte go in Triebverbindung steht und
von der Welle iog (Fig. 13A) über die Kegelräder 261 und 262 die Schnecke 263 und
das Schneckenrad 264 angetrieben werden kann. Das Schneckenrad 264 ist auf einer
Welle 2.C9 verkeilt, die in
einem auf der Grundplatte der Maschine
entsprechend angebrachten Lagerbock 274 gelagert ist. Die Nockenscheilbe ist an
der Welle :befestigt, so daß sie mit dem Schneckenrad und der Welle umläuft.
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Die Kurventrommel 12:6o ist mit zwei Kurvennuten 265 und 266 versehen,
von denen die eine die Gleitplatte 19o während des Schruppens der herzustellenden
Verzahnung und die andere während des Schlichters dieser Verzahnung antreibt. Die
beiden Nockenrollen 267 und 268 können wahlweise mit den Nuten 265 und 266 in Eingriff
gebracht werden und sitzen zu diesem Zweck auf den unteren Enden zweier verschiebbarer
Stangen 281 und 282, die in ihrer Achserrichtung in .dem. Nockenhebel 283 geführt
sind. Die einander zugewandten Seiten dieser Schieber haben Verzahnungen 285 und
286, mit denen ein gemeinsames Ritzel287 kämmt. Dieses besteht,aus einem Stück mit
einer im Nockenhebel 283 gelagerten und von Hand drehbaren Welle 288. Je nach Einstellung
dieser Welle wird .die eine oder die andere der beiden Rollen 267 und 2,68 in Eingriff
mit der Nockentrommel gebracht. Wird die eine vorgeschoben, so wird die andere zurückgezogen.
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Der Hebel 283 ist mittels eines Lagerzapfens 29o schwenkbar in einem
Book 274 gelagert und in seinen Ste!1!lung durch eine .seine vordre Kante, übergreifende
Führungsleiste 2191 gesichert, die bei 292, am Bock angeschraubt ist.
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Der Hebel 283 hat einen Längsschlitz 293, in welchem ein Block 29,4
verschiebbar und mittels einer Schraubspindel 295 einstellbar ist. Dieser
Block trägt einen Zapfen 296, auf welchem ein Stein 297 .drehbar gelagert ist, der
in einem Längsschlitz 298 eines Ansatzes 299 eines - Zylinders 300 gleitet. Dieser
Zylinder ist in Führungen 301 und 302
des Bockes 274 gleitend geführt. Der
in ihm hin und her gehende Kolben 304 besteht aus einem Stück mit einer Kolbenstange
305., deren Ende mit Gewinde versehen ist und eine Mutter 3o6 trägt. Aus einem Stück
mit dieser Mutter besteht ein Block 307, der an .der Gleitplatte durch Bolzen
308
festgeklemmt werden kann, deren Köpfe in T-Schlitze 3 to auf :der Oberseite
der Gleitplatte eingreifen.
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Den beiden Enden des Zylinders 300 kann Druckflüssigkeitdurch
die Leitungen 3 14und 3 z S (Fig.g,A) mit Hilfe eines nicht näher veranschaulichten
Handventils zugeleitet werden.
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In Fig. 19A ist der Kolben 304 in der Stellung wiedergegeben, die
er während des Schneidens der Verzahnung einnimmt. Hierbei befindet er sich am rechten
Ende des Zylinders 300 und wird in dieser Lage durch .den durch die Leitung
314 zugeführten Öldruck gehalten, wobei das Drucköl in die linke Zylinderseite eingeschlossen
ist. Beim Umlauf der Kurvenscheibe 26o bewegt sich .der Zylinder 300 im Lagerbock
274 hin und her und nimmt hierbei den Kolben 304 und die-Grundplatte 19o mit. Das
Werkstück läuft daher abwechselnd vor bis in den Arbeitsbereich des Messerkopfes
C und läuft am Ende der Abwälzbewegung wieder zurück. Hierbei wird der Hub durch
die Einstellung des Blockes 294 (Fig. r2A)bestimmt.
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Während des absatzweise erfolgenden Rücklaufs der Grundplatte erfährt
.das Werkstück seine Teilbewegung. -Auf .die Einzelheiten der hierzu dienenden Mittel
kommt es nicht an. Nur sei erwähnt, daß das Gehäuse 134 des Umlaufgetriebes, das
während des Schneidvorganges verriegelt ist, zum Zwecke der Teilung freigegeben
und durch ein Getriebe gedreht wird, das aus den Stirnrädern 27o bis 273 der Welle
275, dem Arm 276 mit der Rolle 277, dem Malteserrad 278 -und den Stirnrädern 279
und 28ö besteht. In das Malteserrad greift die Rolle 277 ein, wodurch das Malteserrad
um einen Schritt gedreht wird. Diese Drehung wird dann auf das Differentialgehäuse
übertragen und daher dem Antrieb der Werkstückspindel überlagert.
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Ist die Teilbewegung des Werkstücks beendet, so wird das Werkstück
durch .den -Vorschubnocken wieder in den Arbeitsbereich des Werkzeugs vorgeschoben,
um die nächste Zahnlücke herauszufräsen, womit das folgende Arbeitsspiel beginnt.
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Ist ein Werkstück fertig verzahnt, sind also alle Zahnlücken herausgefräst,
so läuft die Gleitplatte 19o in die Au(sispanustellung zurück, in der das fertige
Werkstück ausgespannt und ein neues aufgespannt wird. Zum Zwecke dieses Rück Laufs
wird die Leitung 315 auf Druck und die Leitung 314 auf Abfluß geschaltet (Fig. 9A).
Infolgedessen verschiebt sich der Kolben 304 im Zylinder 3oo nach links und nimmt
die gleitende Grundplatte 19o bis in die Ausspannlage nach außen mit. Ist .das neue
Werkstück eingespannt, so schaltet man die Leitung 3 14 wieder auf Druck und die
Leitung 315
wieder auf Abfluß, so daß die Grundplatte wieder in ihre Betriebslage
zurückkehrt. Der Block 307 ist auf der Grundplatte 19o in deren Bewegungsrichtung,
also in der Richtung der Achse der Wiege 21, verstellbar. Die Verstellung dient
dem Zweck, die Maschine den Abmessungen .des Werkstücks entsprechend einzustellen.
Es geschieht dies mit Hilfe einer Teilung 3r z und eines Nonius 3r2. Die Einstellung
bestimmt das Maß, um .das sich die Grundplatte 19o nach innenbewegt. Wie bereits
erläutert, wird der Block 307 nach seiner Verstellung durch Festziehen der
Schrauben 3o8 an der Grundplatte festgeklemmt.
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Ändert sich die Höhe der Messer des Messerkopfes durch ihr Abschleifen,
so muß das ausgeglichen werden, und zwar geschieht dies durch Verstellen der Kolbenstange
305 im Block 307. Zu diesem Zweck löst man eine Schraube 314, .die
im Nocken 3o7 sitzt und auf die Gewinde der Kolbenstange drückt, um diese gegen
unbeabsichtigte Drehungen zu sichern. Alsdann kann man die Kolbenstange mittels
eines Schraubenschlüssels drehen und sie dadurch in der Mutter 3o6 verschrauben,
worauf man die Klemmschraube 314 wieder anzieht. Zur genauen Bemessung dieser Verstellung
dienen-beliebige Mittel. Durch diese einfache Anordnung erübrigt sich die Verstellbarkeit
der Messerkopfspindel, die bei den bisherigen
Maschinen vorgesehen
war. Daher kann die Messerkopfspindel-viel starrer gelagert werden, worin ein wesentlicher
Vorteil liegt.