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Vorrichtung zur Herstellung von Zahnrädern nach dem Teilverfahren
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur wirtschaftlichen Herstellung von Zahnrädern.
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Bei der Herstellung hoch :beanspruchter Zahnräder, bei denen große
Anforderungen an die Formgenauigkeit gestellt werden, werden meist die aus dem vollen
Material nach einem der bekannten Verfahren hergestellten Räder noch in einem oder
mehreren weiteren Arbeitsgängen fertigbearbeitet. Zu diesem Zweck wird an den vorbearbeiteten
Zahnflanken eine Bearbeitungszugabe für die Fertigbearbeitung stehengelassen. Die
Vorbeiarbeitung wird bisher gewöhnlich auf den gleichen oder auf ähnlichen Maschinen
vorgenommen, wie sie für die Fertigbearbeitung von ungeschliffenen Zahnrädern verwendet
werden. An sich ist jedoch für die Zahnflanken von Zahnrädern, die anschließend
z. B. noch geschliffen werden, durchaus nicht die bei fert4gbearbeiteten Rädern
notwendige große Formgenauigkeit, für die die normalen Verzahnungsmaschinen eingerichtet
sind, erforderlich. Vielmehr können innerhalla der Maße der Schleifzugabe Abweichungen
zugelassen werden, die erst bei der Fertigbearbeitung verschwinden.
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Unter Berücksichtigung dieser Erwägungen bezweckt die vorliegende
Erfindung unter Hinnahme kleiner Unterschiede in derZahnlückentiefe innerhalb der
Gesamtbreite jedes Zahnes eine neue Bearbeitungsart und eine einfache vollautomatisch
arbeitende Maschine für die Herstellung entweder gerader oder schräger Stirnverzahnungen
zu schaffen, mit der gleichzeitig immer die ;gleiche bestimmte Anzahl von Werkstücken
gleichen Durchmessers bearbeitet werden. kann. Dabei soll die Maschine, wenn sie
für Werkstücke eines bestimmten Durchmessers eingedtellt
@wardenist,
lediglich durch Auswechseln der Räummesser, nicht aber deren Halterungen, und von
Fall zu Fall auch der Werkstückträger für die Bearbeitung von Werkstücken anderer
Größe umgestellt werden können.
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Dieses Ziel wird nach der Erfindung ,durch eine Vorrichtung erreicht,
bei der rings um eine Messerscheibe mit in gleicher Ebene liegenden, nach außen
spiralig vorstehendenRäummessern mehrereTräger für die Zahnradwerkstücke derart
angeordnet sind, daß die Messerebene in der herzustellenden Zahnlücke verläuft,
wobei Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung der Messerscheibe und der Zahnradwerkstücke
um,die Achse der Messerscheibe vorgesehen sind. Erfindungsgemäß erstrecken sich
dabei die Räumzähne nicht auf .den ganzen Umfang der Messerscheibe, so daß ein Teil
des Messerschei:benrandes ohne Messer bleibt.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Werkstückträger
rings um die Messerscheibe fest angeordnet, während die Messerscheibe durch einen
Motor über Zwischengetriebe zu einer ununterbrochenen Drehbewegung angetrieben wird.
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Die Einrichtung nach der Erfindung ist beispielsweise so ausgeführt,
daß in einem Maschinengestell eine Messerscheibe gelagert ist, die auf einem Teil
ihres Umfanges mit radial gerichteten, über den Scheibenumfang vorstehenden Messern
in spiralig ansteigender Anordnung (Vorschneide- bis Fertigschneideform) besetzt
ist, und daß rund um diese Scheibe die Zahnradwetkstücke - zweckmäßig in gleichen
Abständen voneinander - auf Werkzeugträgern derart tangential zur Messerscheibe
angeordnet sind, daß der Werkstückdurchmesser mit dem Messerscheibenradius zusammenfällt
und " daß Messerscheibe und/oder Werkzeugträger zur Ausführung einer ununterbrochenen
Relativbewegung angetrieben sind.
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Bei in Umlaufbewegung versetzter Messerscheibe und feststehenden Werkstückträgern
ist jeder der letzteren innerhalb einer in einem Gehäuse eingeschraubten Hülse derartig
gelagert, daß er durch ein gleichachsig auf ihm angeordnetes Schaltrad in Zusammenwirkung
mit einem Sperrklinkenantrieb um Zahnteilung weitergeschaltet und durch Anziehen
der Hülse gegen einen Bund des Wer'kstückträgers unverdre'ht@är festgespanntwerden
kann.
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Ein weiteres Merkmal der' Erfindung besteht darin, daß dieWerkstückträger
auf Supportenru'hen, die in ihrer einen Endlage das Werkstück im Wirkungsbereich
der Räummesser der Messerscheibe 'halten und nach jedem im Werkstück erfolgten Ausräumen
einer Zahnlücke je 'einmal zurück- und wieder vorbewegt werden, wodurch mittels
eines am Supportbett angeordneten Anschlages und mittels im Support von jenem beeinflußten
Verstellgliedern die Schwenkbewegung der Werkstücke gesteuert wird.
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Letzteres gesc'hie'ht dadurch"daß der am Supportbett angeordnete Anschlag
iüit zwei' Stoßstangen zusammenwirkt, von denen die eine mit'eirier Stirnverzähuung
der' Hülse und die andere über eine Sperrklinke mit dem Schaltrad im Eingriff steht,
und zwar derartig, daß am Ende jeder Rückbewegung des Supportes zunächst die Hülse
im Sinne des Lösens des eingelagerten Werkstückträgers verdreht wird und dann die
Sperrklrinke auf dem Schaltrad um einen Zahn weiter übergreift, zu Beginn der Vorwärtsbewegung
des Supportes die- Sperrklinke durch Federkraft ihrer Stoßstange den Werkstückträger
um eine Zahnilücke verschwenkt und daß am Ende der Vorwärtsbewegung des Supportes
die Hülse den Werkstückträger wieder unverdrehbar festspannt. Dabei erfolgt je eine
Rück- und Vorbewagung eines Supportes durch je, einen besonderen Elektromotor,
der durch einen am Umfang der Messerscheibe einstellbar angeordneten Nocken bei
dessen Einwirken auf ein am Maschinengehäuse angeordnetes Schaltglied eingeschaltet
und beim Wiedererreichen der Arbeitsstellung des Supportes durch ein zweites, von
letzterem beeinflußtes Schaltglied wieder stillgesetzt wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist der Antrieb des Supportes vom
Elektromotor über eine rotierende Kurventrommel, in deren um den Mäntelumfang verlaufender
in sich geschlossener Nut ein Zapfen des Supportes letzteren hin und her -bewegt.
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Zweckmäßig verläuft dabei die Nut nach den beiden Stirnflächen der
Trommel zu planparallel, damit bei einer durch die Schaltglieder des Supportes in
einer seiner beiden Endstellungen verursachten Stillsetzung des Supportmotors letzterer
unwirksam auslaufen kann.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist jedes Supportbettgehäuse
samt seinen Antriebselementen um eine Achse schwenkbar, die konzentrisch zum mittleren
Durchmesser des Werkstückes, zur Längsachse der Räummesser und zum Messerscheibenradius
verläuft, zu dem Zweck, durch entsprechende Neigung des Gehäuses um diese Achse
eine Maschine in gleicher Weise für das Ausräumen gerader oder beliebig schräger
Verzahnungen an- -wenden zu können.
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In den Zeichnungen ist eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform,veranschaulicht, und
zwar zeigt Fig. i Draufsicht auf die gesamte Maschine in Wirkungsstellung; Fig.
2 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch einen .der Supporte, Fig. 3 einen Schnitt
.nach .der Linie III-III der Fig. 2, Fig. q. ein Schaltbild in sinngemäßer Übereinstimmung
der elektrischen Steuerung mit den mechanischen Antriebsmitteln gemäß den Fig. i
bis 3, Fig. 5 eine Ansicht der Rückseite eines Supportes, der sowohl für die Herstellung
gerader als auch beliebig schräger Stirnverzahnungen singerrichtet ist.
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Auf einem Gehäuse i ist eine runde Scheibe a drehbar gelagert, die
über eine innere Stirnverzahnung 3 unter Zwischenschaltung einer Sc'hneckenraduntersetzung
4 von einem Motor 5 angetrieben wird. Auf der Scheibe 2 ist ein Werkzeughalter 6
in Form einer Ringscheibe konzentrisch befestigt. In
einem Teil
der Mantelfläche .des ringscheibenförmigen Werkzeughalters 6 sind mehrere radial
nach außen gerichtete Räummesser 7, die der Zahnform entsprechend ausgebildet sind,
in gleichem Abstand:voneinander mittels Klemmschrauben 8 derartig angeordnet, daß
die gedachte Verbindungskurve ihrer Spitzen gegenüber dem Scheibendrehpunkt spiralförmig
verläuft.
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Rund um,die Scheibe 2 sind mehrere Werkstückträger 9 in gleichen Abständen
voneinander mit ihrer Achse derart tangential zur Seheibe :2 angeordnet, daß die.
Durchmesserrichtung der in ihren Werkzeugaufnahmeteilen io eingespannten Werkstücke
i i mit dem Scheibenradius zusammenfällt. Die Werkstückträger sind in Hülsen i2
drehbar gelagert, die mit einem Außengewinde in als Supporte ausgebildeten Gehäusen
13 derartig eingeschraubt sind, daß sie mit einer Stirnseite an einem Bund 911 des
Werkstückträgers 9 anliegen und diesen gegen den Wandteil 1311 des Gehäuses festklemmen
können.
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Jeder Support 13 kann gegenüber seinem Schlitten 1¢ in Längsrichtung
eingestellt und zusammen mit diesem dadurch hin und her bewegt werden, daß ein Zapfen
i411 in einer in sich geschlossenen kurvenförmigen Nut 15 einer parallel zur Längsachse
des Supportes unterhalb desselben gelagerten Trommel 16 geführt wird, die von einem
Supportmotor 17 über eine Schneckenraduntersetzung 18 in Umdrehung versetzt werden
kann. Jede Rück- und Vorbewegung des Supportes steuert durch einen am Supportbett
angeordneten Anschlag ig, .der mit im Supportgehäuse angeordneten mechanischen übertragungsmitteln
zusammenwirkt, die Verschwenkung des Werkstückträgers um eine Zahnlücke (Zahnteilung).
Diese mechanischen übertragungsmittel sind zwei Stoßstangen 2o und 21, von denen
die eine, 2o, mit einer Stirnverzahnung 22 der Hülse 12 und die andere, 21, -durch
eine an einem Ende angelenkteSperrklinke23 mit den Rastzähnen eines mit dem Werkstückträger
9 fest verbundenen Schaltrades 2¢, auf das auch ein federnder Rastbolzen 25 ständig
einwirkt, im Eingriff steht. Durch zwei an der Stoßstange 2o angeordnete Anschlagmuttern
26 und 26', eine in dem Anschlag ig vorgesehene Stellschraube 27 und eine auf der
Stoßstange 21 angeordnete Anschlagmutter 28 und Feder 29 wird am Ende der Rückbewegung
des Supportes durch Zusammenwirken von Anschlagmutter 26 und Anschlag ig dasLosspannen
der Hülse 12 vomBundeg11 des Werkstückhalters 9 bewirkt, während gleichzeitig die
Stoßstange 21 auf die Stellschraube 27 stößt und dadurch die Klinke 23 auf dem Schaltrad
2¢ um eine Zahnlücke vorrückt. Beim Wiedervorrücken des Supportes sc'hie'bt die
gegen die Mutter 28 anliegende Feder29 die Stange21 so weit wieder zurück, bis erstere
wieder gegen eine Gehäusewandung 13b anliegt, wodurch die Sperrklinke 23 das Schaltrad
2¢ und damit den Werkstückträger 9 entsprechend verdreht hat, der gegen Ende der
Vorbewegung des Supportes durch das Zusammenwirken von Anschlagmutter 261 der Stange
2o und Anschlag ig von der Hülse 12 wieder unverdrehbar festgespannt wird. Wird
die Scheibe 2 in Pfeilrichtung in langsame Umdrehung versetzt, so wirken die einzelnen
Räurnmesser nacheinander auf die einzelnen Werkstücke spanabhebend ein. Dabei werden
die einzelnen, die Werkstücke tragenden Supporte einer nach dem andern kurz nach
dem Durchlauf des letzten, längsten Räummessers (Fertigschneidemesser) zwecks Weiterschaltung
des Zahnradwerkstückes um Zahnteilung einmal zurück- und wieder vorbewegt. Diese
Bewegung wird durch einen .am Umfang der Messerscheibe verstellbar angeordneten
Nocken 30 im Zusammenwirken mit elektrischen Schaltgliedern, die an jedem
Support bzw. dessen Bett an entsprechender Stelle angebracht und der Übersicht halber
nur in Fig. ¢ in sinngemäßer schematischer Darstellung als Glieder des Schaltplanes
veranschaulicht sind, gesteuert.
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Von einem vor dem Hauptantrie'bsmotor 5 angebrachten Wahlschalter
I kann wahlweise eine von drei Hauptleitungen 11l, 112, 113, denen eine gemeinsameMinusleitung
»b« parallel läuft, und von denen je eine Nebenleitung zu je einem Support abzweigt,
unter Strom gesetzt werden. Jedem Support ist außerdem ein Einstellschalter II und
ein Druckknopfschalter 3i zugeordnet. Diese dienen dazu, jeden einzelnen Support
vor endgültiger Einschaltung der Maschine auf automatischen Betrieb einrichten und
entsprechend willkürlich betätigen zu können.
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Ist zu diesem Zweck der Schalthebel des Wahlschalters I dabei auf
S (Support) eingestellt und damit nur d.ieHauptleitung a2 stromführend, und ist
der Schalter II in die in Fig. ¢ gezeichnete Stellung gebracht worden, so wird -
solange man den Druckknopfschalter 31 betätigt - der Motor 17 über die Leitungen
c, d, e, f, g, Kontakt 3.2 und die Leitungen h, il, i2 angetrieben
und dadurch der Support 13 hin und her bewegt; die Messerscheibe 2 muß dabei zweckmäßig
so stehen, daß dem betreffenden Support keine Räummesser gegenüberstehen. Beim Umschalten
des Schalters II von R (Rechtslauf) auf L (Linkslauf) läßt sich der Motor 17 auch
in seiner Drehrichtung umschalten zu dem Zweck, den Support aus jeder beim Rechtslauf
entstandenen Stellung auch vor dem Erreichen seiner Arbeitsstellung in die andere
Stellung zurückführen zu können. Wird der Schalter II auf Sch (Seheibe) eingestellt,
sor wird, solange der Knopf 3i eingeschaltet ist, über die Leitung c,
d, h, m, n und o der Hauptantriebsmotor 5 betätigt und dadurch die Scheibe
:2 in Umdrehung versetzt.
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Nachdem alle Supporte ausgerichtet und in ihre ausgefahrene S tellung
gebracht sind,(entgegen Fig. ¢) und damit der Endanschlag 33 den Unterbrecherkontakt
3¢ am Supportbett freigegeben hat und nachdem auch alle von einem Relais beeinflußbaren
Kontakte 32 so zurückgeschoben sind, daß sie die Leitungen g und h trennen, wird
der Wahlschalter in die Stellung A (Automatik) gebracht, wodurch jetzt nur noch
die Hauptleitung 11i stromführend ist.
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Durch einmalige Betätigung des Relaisschalters 35 am Hauptmotor 5
wird letzterer über die Leitungen p, p1, n und o .angetrieben und
damit die
Seheibe 2 in langsame Umdrehung -versetzt.: Berührt dabei
der Nöcken 30 einen an jedem Support-Bett angebrachten Türkontakt 36, so
beeinflußt der Strom zunächst über die Leitung q, die in allen Stellungen des Sehalters
II außer o verbundenen Schleifkontaktleitungen 37, die Leitungen r und s, Kontakt
36, Leitungen t, i, il und i2, ein Relais 38. Dadurch wird dessen Magnetkern
angezogen, der mit ihm verbundene Kontakt 32 schließt die Stromverbindung zwischen
der Leitung q, Schleifkontakt 37, den Leitungen r, u, Kontakt 34, Leitungen
v1, v2, f, Motor 17, Leitung g, Kontakt 32 und die Leitungen h, il
und i2 und der Motor 17 wird so lange angetrieben, bis der Support in seiner Arbeitsstellung
mittels des Endanschlages 33 den Kontakt 34 zwischen den Leitungen u, v1
und v2 geöffnet hat. Da dadurch der Motor 17 zwar ausgeschaltet wird, aber durch
sein allmähliches Auslaufen die Trommel 16 immer noch dreht, verläuft die Nut 15,
in der der Zapfen 14" des Supportes 13 geführt wird, an den beiden Umkehrstellen
zu planparallel, damit der Motorauslauf in keiner Weise mehr den Support längsverschiebend
beeinflussen kann.
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Auf diese Art werden alle Supporte automatisch nacheinander in Arbeitsstellung
gebracht. Betätigt nun der Nocken 30 wiederum den Kontakt 36 -was zufolge
seiner Anordnung auf der Scheibe 2 nach .dem Ausräumen der ersten Zahnlücke in dem
Werkstück zi eintritt - so wird der Motor 17 zunächst über die Leitung q, Schleifleitungen
37, Leitungen r, s; Kontakt 36, Leitungen v, v2, f, g, Kontakt
32 und die Leitungen h, il und i2 angetrieben, bis der Support kurz darauf schon
mit seinem Endanschlag 33 wieder den Kontakt 34 und der Nocken 3,0 Kontakt
36 freigegeben hat, wodurch der Strom dann entsprechend über .die Leitungen u und
v
geleitet wird. Der Support läuft nun zurück und wieder in seine Arbeitsstellung
vor, in der er mit seinem Endanschlag 33 den Kontakt 34 wieder öffnet und dadurch
den Motor wieder stillsetzt. Diese hin und her gehende Bewegung der einzelnen Supporte
wiederholt sich bei jedesmaliger Beeinflussung durch den Nocken 30. Sollen weniger
Werkstücke bearbeitet werden als Supporte vorhanden sind, so wird bei den übrigblei'benden
der Einstellschalter auf o gedreht, dadurch sind die zwei Schleifleitungen 37 unterbrochen,
und jede Beeinflussung des Kontaktes 36 durch den Nocken 3o bleibt unwirksam.
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Auf dem Werkstückträger 9 ist noch eine Nockenscheibe 39 befestigt,
an der ein Nocken 4o derartig angeordnet ist, daß er bei der Umschaltung des Werkstückes
auf die letzte Zahnlücke einen Kontakt 41 schließt, wodurch ein Stromschluß zwischen
den Leitungen q, s, w, w1, w2 und i2 ein Relais 42 derart betätigt, daß der
das Relais 38 tragende Magnetkern 43 entgegen dem Druck der Feder 44 in Richtung
auf einen zweiten Endanschlag 45 des Supportes zu bewegt wird. Dadurch gelangt der
mit dem Magnetkern des Relais verbundene Kontakt 32 in den Wirkungsbereich des Supportanschlages
45, der nach dem Erreichen der ausgefahrenen Stellung denselben von den Leistungen
g und h abhebt und dadurch den Motor schon jetzt stillsetzt. Derart bleiben dann
nacheinander alle Supporte in der ausgefahrenen Stellung stehen und können erst
nach dem Wechsel der Werkstücke und -vorherigem Weiterschalten der Nockenscheibe
39 und des mit ihm verbundenen Werkstückträgers 9 um eine Zahnlücke in dem oben
beschriebenen Sinn vom Nocken 3o der Scheibe :2 wieder beeinflüßt werden. Das Anhalten
der Supporte in ihrer ausgefahrenen Stellung läßt sich auch willkürlich ohne Rücksicht
auf die Fertigstellung der Werkstücke erzielen. Dazu wird der Wahlschalter I auf
H (Supporte- hinten!) gestellt, wodurch-die Relais 42 von der Hauptleitung a3 aus
über die Leitungen z, w2 und i2 im gewünschten Sinn beeinflußt werden. Durch das
Umschalten des Hebels der Wahlschalters II auf O wird auch der Hauptantniebsmotor5
außerBetriebgesetzt, und die Scheibe .2 steht still. Beim Wiedereinstellen des Sehalters
I auf A (Automatik) und Drücken des Relaisschaltknopfes 35 wiederholt sich der Vorgang.
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Mit der nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. i bis 3 gezeichneten
Maschine lassen sich nur gerade Verzahnungen herstellen; sind die Werkstückträgerac'hsen
jedoch entsprechend schräg gestellt, so kann eine solche Maschine auch besonders
zum Herstellen von Schrägverzahnungen benutzt werden. Besonders zweckmäßig wird
dieMaschine in der inFig.5 veranschaulichten Art gebaut. Dabei ist jeder Support
samt seinem Antriebsgehäuse um eine Achse x schwenkbar gelagert, die mit dem mittleren
Durchmesser des Werkstückes und` der Längsachse des Räumstahles und dem Radius der
Scheibe fluchtet. Je nach Art der herzustellenden Verzahnung wird jedes Supportgehäuse
mittels Schneckenradantrie'bes 46 geneigt, so daß sowohl .gerade als auch jede Art
von Schrägverzahnungen hergestellt werden können. Hierbei kann der mit der Schnecke
46 im Eingriff stehende Zahnbogen mit einer Gradeinteilung 47 versehen sein, welche
zusammen mit einem am Maschinengestell festen Zeiger 48 den Grad der Schrägstellung
des Supportgehäuses anzeigt.