Werkzeugmaschine, geeignet zum Fräsen von Zähnen, insbesondere Klauenkupplungszähnen Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Werkstückspindel und einer Werkzeugspin del, von denen mindestens eine von einer Drehscheibe getragen wird. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Maschine so auszugestalten, dass sie sich insbeson dere zum Fräsen von Zähnen, insbesondere Klauen kupplungszähnen, eignet.
Erfindungsgemäss sitzt die Drehscheibe auf einer rechtwinklig zu ihrer Achse geradlinig verschiebbaren Grundplatte und kann dieser gegenüber eine Pendel drehbewegung ausführen, die durch einen auf der Grundplatte gelagerten Hebel bewirkt wird, dessen Schwenkachse parallel zur Drehscheibenachse ver läuft und der mit einer Schubkurvenfläche an einer Gegenfläche der pendelnden Drehscheibe anliegt und ausserdem ein Antriebsglied trägt, welches in einer geraden, sich in der Richtung der Verschiebung der Grundplatte erstreckenden Kulissenführung eines Schlittens gleitet, welcher durch ein Antriebsorgan auf dem die Grundplatte tragenden Gestell gerad linig in einem Winkel zur Verschiebungsrichtung der Grundplatte hin und her bewegt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Ma schine wird das die Werkzeugspindel aufnehmende Spindelstockgehäuse von einer in pendelnde Dreh bewegung versetzbaren Drehscheibe getragen, die auf einer senkrecht zu ihrer Achse verschiebbaren Grund platte schwenkbar gelagert ist und ihre Pendelbewe gung durch den am Spindelstockgehäuse angeordne ten Spindelantriebsmotor erfährt, welcher auch eine Hin- und Herbewegung der Grundplatte durch ent sprechende Antriebsmittel bewirkt und ausserdem die Werkstückspindel über ein Differentialgetriebe in der Weise antreibt,
dass er die eine Eingangswelle des Differentialgetriebes im Takt mit der Pendelbewegung der Drehscheibe und der Hin- und Herbewegung der Grundplatte mittels eines Nockenantriebes hin und her dreht und die andere Eingangswelle mittels eines Malteserradgetriebes in schrittweise Drehung versetzt, während die Ausgangswelle des Differential- getriebes mit der Werkstückspindel gekuppelt ist.
Die Erfindung und der erzielte Fortschritt sind in der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, Ausführungsbeispiels erläutert bzw. angegeben, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen: Fig. 1 und 2 einen Aufriss und Grundriss der Ma schine, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch den Mes serkopf und die zugehörigen Teile, Fig. 4 ein Getriebeschema der Maschine, Fig. 5 und 6 das werkzeugseitige Ende der Ma schine im Grundriss teilweise im Schnitt nach den Ebenen 5-5 der Fig. 11 und 6-6 der Fig. 3 und 11, wobei manche Teile fortgelassen und andere ab gebrochen dargestellt sind, Fig.7 den lotrechten Schnitt durch den Werk stückspindelkopf nach der Linie 7-7 der Fig. 2, Fig. 8 den Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7 durch den Werkstückspindelkopf, Fig. 9 einen Teilschnitt, der dem linken Teil der Fig.
8 entspricht und den im Werkstückspindelstock gehäuse eingebauten Nockenantrieb für die Werk stückspindel wiedergibt, Fig. 10 einen lotrechten Schnitt nach einer recht winklig zur Schnittebene der Fig. 9 verlaufenden Ebene zur Darstellung des Nockenantriebes, Fig. 11 den Teilschnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 6, Fig.
12 die Hälften einer Klauenkupplung, wie sie mit Hilfe der Maschine hergestellt werden kön nen, in Seitenansicht, Fig. 13 den Schnitt nach der Linie 13-l3 der Fig. 12, Fig. 14 eine Stirnansicht einer anderen Klauen- kupplung, wie sie mit Hilfe der Maschine gefertigt werden kann, Fig. 15 ein Bewegungsdiagramm zur Darstellung des Fräsvorganges beim Verzahnen der Kupplung der Fig. 14, Fig. 16 eine Stirnansicht einer weiteren mit Hilfe der Maschine herstellbaren Klauenkupplung, Fig.
17 ein Bewegungsdiagramm zur Erläuterung der Herstellung der Kupplung der Fig. 16, Fig. 18, 19 und 20 schematische Darstellungen der relativen Bewegungen beim Fräsen noch einer weiteren Art von Klauenkupplungen und Fig.21, 22 und 23 schematische Darstellungen der geometrischen Gestalt eines bei der Maschine ver wendeten Schubkurvenkörpers.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine hat ein Grundgestell 20, das mit einer waagrechten Gleit bahn 21 zur Aufnahme eines Querschlittens 22 aus gerüstet ist. Auf diesem Querschlitten ist mit Hilfe entsprechender Einrichtungen, zu denen eine kreis bogenförmige Gleitbahn 23 des Querschlittens gehört, eine Drehscheibe 24 gelagert, die um eine lotrechte Achse 25 drehbar und einstellbar ist und ihrerseits eine Gleitbahn 26 aufweist, auf welcher ein Ständer 27 waagrecht, d. h. in der Längsrichtung des Gestells, senkrecht zur Einstellrichtung des Querschlittens 22 verschoben und eingestellt werden kann. Dieser Stän der hat eine lotrechte Gleitbahn, auf welcher ein Werkstückspindelstock 28 verschiebbar und einstell bar ist.
In diesem ist die das Werkstück W aufneh mende Spindel 29 gelagert, die um die Achse 31 um läuft. Diese Achse 31 verläuft parallel zu der Gleit bahn 26 und schneidet die Achse 25 rechtwinklig. Die lotrechte Verstellung kann in der Weise erfolgen, dass man zunächst die den Spindelstock auf dem Stän der festklemmenden Schrauben 32 lockert und dann einen Knopf 33 dreht, der an einer senkrechten Ein stellspindel 30 befestigt ist. Die beschriebenen Ein stellmöglichkeiten gestatten es, das Werkstück W auf der Spindel 29 erstens in Querrichtung und lotrecht gegenüber dem Gestell 20, zweitens durch Drehung um die senkrechte Achse 25 und drittens in Rich tung seiner eigenen Umlaufachse 31 zu verstellen.
Die Klauen oder Zähne am Werkstück W wer den mit Hilfe eines umlaufenden Werkzeugs C her ausgearbeitet, das auf einer Werkzeugspindel 34 be festigt ist. Bei diesem Werkzeug C kann es sich ent weder um einen Scheibenmesserkopf oder einen Stirnmesserkopf oder auch um eine Schleifscheibe handeln. Die Werkzeugspindel 34 läuft um ihre Achse 35 in einem Spindelstockgehäuse 36, auf wel chem der Hauptantriebsmotor 37 der Maschine ange bracht ist. Dieses Spindelstockgehäuse lässt sich auf einer Gleitbahn 38 (Fig. 1 und 2) verstellen, die auf einem Sektor 39 angeordnet ist und sich in der Richtung der Achse 35 erstreckt. Dieser Sektor ist um eine lotrechte Achse 43 drehbar auf einer Dreh scheibe 44 mit Hilfe entsprechender Einrichtungen gelagert, zu denen eine bogenförmige Gleitbahn 41 und ein Lagerzapfen 42 (Fig.3) gehören.
Der je weilige Einstellwinkel wird durch einen Zeiger 40 auf dem Sektor 39 über einer Skala angezeigt, die auf einer horizontal geradlinig verschiebbaren Grund platte 46 angebracht ist. Diese Grundplatte ruht in der Längsrichtung des Gestells 20 verschiebbar auf einer waagrechten Gleitbahn 47. Die auf der Platte 46 sitzende Drehscheibe 44 pendelt jeweils um die selbe lotrechte Achse 43, um die der Sektor 39 dreh bar ist, und sie gleitet hierbei auf einer bogenförmigen Gleitbahn 45 (Fig. 5) der verschiebbaren, vom Ge stell 20 getragenen Grundplatte 46. Diese verschie denen Einstellmöglichkeiten gestatten es, das Werk zeug in Achsenrichtung zu verstellen, z.
B. um Än derungen der Abmessungen des Werkzeuges beim Abrichten und Nachschleifen auszugleichen, und ausserdem die Werkzeugachse um die lotrechte Achse 43 gegenüber der Drehscheibe 44 zu verschwenken. <I>Triebwerk</I> .zum <I>Antrieb des Werkzeugs</I> Der Motor 37 (Fig. 3 und 4) ist mit einer Haupt triebwelle 48 durch ein Riemengetriebe verbunden. Zu diesem Zweck sitzt auf der Motorwelle eine Rie menscheibe 49. Auf einer im Gehäuse 36 in Wälz lagern laufenden Welle 53 sitzen Riemenscheiben 51 und 52, und auf der Welle 48 befindet sich noch eine Riemenscheibe 54. Über diese Scheiben laufen Rie men 55 und 56. Am besten verwendet man verzahnte Riemen und Riemenscheiben, um jeden Schlupf aus zuschliessen.
Um die Riemen nachspannen zu kön nen, sind nicht näher dargestellte Spannrollen vor gesehen. Die im Spindelstockgehäuse 36 gelagerte Welle 48 trägt ein Ritzel 58, das ein auf der Werk zeugspindel 34 befestigtes Zahnrad 59 antreibt. Die Spindel 34 läuft in dem Spindelstockgehäuse 36 auf Wälzlagern 61. Wird der Motor 37 stromlos, so fällt eine Bremse 57 ein, die ihn sofort stillsetzt.
Die Welle 48 ist eine Hohlwelle, in der eine Keilwelle 62 verschiebbar geführt ist. Diese ist im Sektor 39 mit Hilfe von Wälzlagern 63 gelagert und trägt ein Kegelrad 64, das mit einem Kegelrad 65 auf einer Steigwelle 66 kämmt. Diese läuft um die Achse 43 um und ruht in Lagern 67, die im Zapfen 42 untergebracht sind. Am unteren Ende der Steig welle 66 ist ein Kegelrad 68 befestigt, das mit einem Kegelrad 69 einer Welle 71 kämmt. Diese läuft in Lagern 72, die von der verschiebbaren Grundplatte 46 getragen werden. Die Welle 71 erstreckt sich in der Verschiebungsrichtung der Grundplatte 46 und ist durch Keile und Keilnuten mit einer Welle 73 ver bunden, die im Gestell 20 gelagert ist.
Ferner ist im Gestell 20 eine parallele Welle 74 gelagert, an der ein Zahnrad 75 befestigt ist. Dieses erfährt seinen Antrieb durch ein auf der Welle 73 befestigtes Zahn rad 76, und zwar durch Vermittlung von Wechsel rädern 77, die auf Wellen 78 drehbar gelagert sind. Diese Wellen 78 sitzen einstellbar am Gestell. Nach Öffnen einer Tür 79 (Fig. 2) erhält man Zugang zu den Wechselrädern 76 und 77.
Da sich die Wellen 48 und 62 ineinander ver schieben können, kann man das Spindelstockgehäuse 36 auf dem Sektor 39 in der Richtung der Werk- zeugachse 35 verstellen. Es geschieht dies mit Hilfe einer Schraubspindel 81 (Fig. 1), die im Spindelstock gehäuse 36 drehbar gelagert ist und in eine Mutter 82 eingreift, welche an dem Sektor 39 sitzt. Nach erfolgter Einstellung wird das Spindelstockgehäuse am Sektor durch nicht näher dargestellte Schrauben festge klemmt. Infolge der gleichachsigen Anordnung der Welle 66 zur Achse 43 kann man den Sektor 39 auf der Drehplatte 44 im Winkel einstellen, und die Drehplatte 44 kann eine Pendelbewegung um die Achse 43 erfahren.
Dabei gestattet es die Keilverbin dung der Wellen 71 und 43, dass die Grundplatte 46 auf dem Gestell hin und her verschoben wird.
Nunmehr sei das Triebwerk beschrieben, mit des sen Hilfe der Drehscheibe 44 die Pendelbewegung und der Grundplatte 46 die Hin- und Herverschie bung erteilt wird.
In dem Gestell der Maschine ist eine senkrechte Welle 83 drehbar gelagert (Fig. 4, 5, 6 und 11), die ein Kegelrad 84 hat. Dieses wird durch ein Kegel rad 85 der Welle 74 angetrieben. Auf der Welle 83 befindet sich eine Klauenkupplungshälfte 86, deren Verzahnung in eine entsprechende Verzahnung der Nabe 87 eines Nockens 88 eingreift. Mit Hilfe dieses Nockens wird die Grundplatte 46 hin und her ver schoben. Das andere Ende 89 der Nabe der Nocken scheibe hat ebenfalls Kupplungszähne, die in die Zähne 91 eines Nockens 92 eingreifen. Dieser Nok- ken dient dazu, die Drehscheibe hin und her zu dre hen.
Die Klauenkupplungen der Nockenscheiben wer den durch eine Mutter 93 in Eingriff gehalten, wel che auf die Welle 83 aufgeschraubt ist. Löst man diese Mutter, dann kann man die Kupplungsklauen ausser Eingriff bringen und die Nockenscheiben zu einander und zur Welle 83 verdrehen. An den Um fang des Nockens 88 legt sich eine Nockenrolle 94 (Fig. 5), die von einem Schlitten 95 getragen wird. Dieser Schlitten ist mit Hilfe von Wälzlagern 97 längs einer Gleitbahn 96 verschiebbar geführt. Um den Kraftschluss zwischen der Nockenrolle 94 und dem Nocken 88 aufrechtzuerhalten, wirkt auf den Schlit ten 95 ein Kolben 98, der in einem am Gestell vorge sehenen Zylinder 99 gleitet (Fig. 5).
Dem linken Ende des Zylinders wird zu diesem Zweck ständig ein Druckmittel zugeführt. Der Schlitten trägt eine Rolle 101, die auf eine Lauffläche eines drehbaren Blok- kes 102 wirkt. Dieser Block ist um eine senkrechte Achse 103 drehbar in einem Halter 104 (Fig. 6) ge lagert, der an der verschiebbaren Grundplatte 46 be festigt ist. In einem am Gestell befestigten Zylinder 105 (Fig. 5) läuft ein Kolben 106, dessen Kolben stange 107 an der verschiebbaren Grundplatte 46 befestigt ist. Dem dem Block 102 zugewandten Ende des Zylinders 105 wird ständig ein hydraulisches Druckmittel zugeführt.
Der Kolben 106 hält daher die Schubfläche des Blockes 102 in ständigem Kraft schluss an der Rolle 101. Durch den Umlauf des Nockens 88 wird also der Schlitten 95 längs der Gleitbahn 96 hin und her bewegt, und diese Hin- und Herbewegung wird durch die schräge Schub- fläche des Blockes 102 und durch die Rolle 101 auf die verschiebbare Grundplatte 46 übertragen, so dass diese längs der Gleitbahn 47 hin und her geht. Die Schwingungsweite des Hin- und Herganges der ver schiebbaren Grundplatte hängt also davon ab, wie stark die Schubfläche des drehbaren Blockes 102 zur Gleitbahn 96 geneigt ist. Man kann die Schwingungs weite daher durch Drehen des Blockes um die Achse <B>103</B> ändern.
Nach erfolgter Verstellung wird der Block am Halter 104 mit Hilfe von Schrauben 108 (Fig.6) festgeklemmt.
An dem Nocken 92 (Fig. 6) liegt eine Nocken rolle 109 an, die von einem Schlitten<B>111</B> getragen wird. Dieser liegt über dem Schlitten 95 und ist in der gleichen Richtung wie dieser quer zur Maschine hin und her beweglich geführt. Zu diesem Zweck hat der Schieber<B>1.11</B> eine Schiene<B>11</B>2, die in einer Nut 113 (Fig. 5 und 11) des Schlittens 95 gleitet. Dabei verläuft die Nut 113 parallel zur Gleitbahn 96. Der Schlitten 111 hat nur einen Kulissenschlitz 114, der parallel zur Gleitbahn 47 verläuft. In diesem Kulis senschlitz 114 gleitet ein Stein 115, der durch einen Zapfen 116 mit einem Block<B>117</B> drehbar verbun den ist.
Dieser Block wird von einem Hebel 118 getragen, welcher auf der verschiebbaren Grundplatte 46 mit Hilfe eines Drehzapfens 119 (Fig. 3 und 6) schwenkbar gelagert ist. Die Achse dieses Drehzap fens ist mit 121 bezeichnet und verläuft parallel zur Drehscheibenachse 43. Der Block 117 lässt sich auf dem Hebel 118 radial zur Achse 121 mit Hilfe einer Schraubspindel 122 verstellen. Nach erfolgter Ver stellung wird der Block<B>117</B> am Hebel<B>118</B> mittels eines Keiles 123 (Fig. 11) festgeklemmt, der durch eine Schraubspindel 124 festgezogen werden kann. An seinem anderen Ende trägt der Hebel 118 einen Schubkurvenkörper 125, der zwischen parallelen ebenen Flächen 126 von Ansätzen 127 gleitet, die auf der Drehscheibe 44 vorgesehen sind.
Die Flächen 126 bilden also Gegenflächen für den Schubkurven körper 125. Vorzugsweise sind die Schubkurvenflä- chen 128 des Körpers 125 gegenüber der Mittellinie 129 symmetrisch gestaltet (Fig. 21 und 22). Die Mit tellinie 129 verläuft dabei radial zur Achse 121 des Hebels, und die parallelen Gegenflächen 126 liegen symmetrisch zur Linie 131, die sich radial von der Achse 43 der Drehscheibe aus erstreckt. Der Nocken 125 ist so profiliert, dass die Winkelgeschwindigkeit der Drehscheibe zur geradlinig verlaufenden Ge schwindigkeit des Schlittens<B>111</B> in einem gleichblei benden Verhältnis steht.
Dieses Verhältnis wird also nicht durch Änderungen des Hebelübersetzungsver- hältnisses beeinflusst, wie sie eintreten, wenn sich der Drehzapfen 116 der Achse 121 nähert oder sich davon entfernt. Das Geschwindigkeitsverhältnis bleibt auch unbeeinflusst durch eine Verschiebung der Grundplatte 46, da eine solche Verschiebung par allel zum Kulissenschlitz 114 erfolgt. Wie zu diesem Zweck die Nockenflächen 128 gestaltet werden müs sen, wird später mit Bezug auf die Fig. 21, 22 und 23 erläutert werden.
Der Antrieb der Werkstückspindel Die Werkstückspindel 29 wird ebenfalls durch den Motor 37 angetrieben, und zwar über das Zahn rad 75 (Fig. 4). Je nach der gewünschten Umlaufrich tung der Werkstückspindel kämmt dieses Zahnrad entweder unmittelbar oder über ein Zwischenrad 132 mit einem Zahnrad 133, das durch eine Klauenkupp lung 135 mit sehr kleiner Zahnteilung mit einer hori zontalen Welle 134 gekuppelt ist. Diese Klauenkupp lung bietet die Möglichkeit, die Werkstückspindel in jede gewünschte Phasenwinkellage gegenüber den Nocken 88 und 92 zu drehen. Die Welle 134 er streckt sich in der Längsrichtung der Maschine und treibt über Kegelräder 136 und 137 eine sich quer durch die Maschine, d. h. in Richtung der Gleitbahn 21, erstreckende Welle 138 an. Die beiden Wellen 134 und 138 sind im Gestell 20 gelagert.
Auf der Welle 138 ist verschiebbar, aber unverdrehbar ein Kegelrad 139 geführt, das mit einem Kegelrad 141 auf einer senkrechten Welle 142 kämmt, die in dem Querschlitten 22 gelagert ist und sich längs der Achse 25 erstreckt. Die Welle 142 treibt über Kegelräder 143, eine Welle 144 und Stirnräder 145 eine Welle 146 an. Die beiden Wellen 144 und 146 sind in dem schwenkbaren und einstellbaren Gehäuseteil 24 ge lagert und verlaufen in der Richtung der Gleitbahn 26 parallel zur Werkstückspindel 29. Auf der Welle 146 ist verschiebbar, aber unverdrehbar ein Kegelrad 147 angeordnet, das mit einem Zahnrad 148 auf einer senkrechten Welle 149 kämmt.
Diese Welle 149 und auch die Kegelräder 147 und 148 sind in dem Stän der 27 gelagert. über die Welle 149 greift eine mit ihr umlaufende Teleskopwelle 151, die sich in Ach senrichtung verschieben kann und in dem Werk stückspindelstockgehäuse 28 gelagert ist. An ihrem oberen Ende trägt die Welle 151 ein Kegelritzel 152, das mit einem Kegelrad 153 auf einer Welle 154 kämmt (Fig. 4 und 7 bis 10), welche ebenso wie die Werkstückspindel in dem Spindelstockgehäuse ge lagert ist.
An der Welle 154 ist nun die Triebscheibe 155 eines Malteserteilgetriebes befestigt. Auf der Scheibe befinden sich eine Antriebsrolle 156 und ein An triebszapfen 157 (Fig. 8), und dieser Zapfen ist auf der einen Seite bei 158 verzahnt. Bei der Schaltbewe gung des Malteserradgetriebes laufen die Rolle und die halbzylindrische Fläche des Zapfens auf den inneren und äusseren Flanken 159 und 161 gekrümmt verlaufender Schlitze 162 der angetriebenen Malteser scheibe 163. Diese trägt ein Zahnrad 164, das mit der Verzahnung 158 in Eingriff tritt.
Die Anordnung ist so getroffen, dass etwa während einer Viertelum drehung der stetig umlaufenden Triebscheibe 155 der Treibzapfen und die Rolle mit den gekrümmten Schlitzen zusammenwirken und dabei die Malteser scheibe um eine halbe Umdrehung weiterschalten, wobei diese Scheibe aus ihrem Stillstand heraus stoss frei bis zu einer Höchstgeschwindigkeit beschleunigt und dann wieder bis zum Stillstand verzögert wird. Zwischen der Beschleunigungsperiode und der Ver- zögerungsperiode wird die Malteserscheibe durch den Eingriff der Verzahnung 158 mit dem Zahnrad 164 mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben.
Während derjenigen Teildrehung der Trieb scheibe, bei der diese sich ausser Eingriff mit der Malteserscheibe befindet, wird die Malteserscheibe durch eine Sperrklinke 165 (Fig. 7) verriegelt, die zu diesem Zweck in eine von zwei Kerben 166 der Scheibe eingreift. Diese Kerben liegen einander genau gegenüber. Die Sperrklinke wird von dem einen Ende eines Hebels 167 gebildet, welcher auf dem Werkstückspindelstockgehäuse durch einen Zap fen 168 schwenkbar gelagert ist. Der Hebel trägt eine Rolle 171, welche auf einem Nocken 172 läuft. Durch diesen Nocken wird die Sperrklinke aus der Kerbe 166 im richtigen Zeitpunkt ausgerückt, näm lich dann, wenn die Antriebselemente 156, 157 in Tätigkeit treten und die Malteserscheibe in Drehung versetzen.
Kommt der Antrieb ausser Eingriff mit der Malteserscheibe, dann lässt der Nocken 1.72 die Sperr klinke wieder einfallen, wobei die Sperrklinke dann in die gegenüberliegende Kerbe greift. Die Sperr klinke wird durch eine Feder 173 eingerückt, die zwi schen dem Hebel 167 und einem zweiten auf einem Zapfen<B>168</B> drehbar gelagerten Hebel 174 ausge spannt ist. Der Hebel 174 trägt eine Rolle 175, die auf einem Nocken 176 läuft. Dieser ist ebenso wie der Nocken 172 auf der Welle 154 befestigt. Der Nocken<B>176</B> dient dem Zweck, den Hebel 174 aus zuschwenken, um dadurch die Feder 173 zu ent spannen, wenn die Sperrklinke 165 durch den Kok ken 172 ausgerückt wird.
Die Malteserscheibe 163 ist an einer Welle 177 befestigt, die in dem Werkstückspindelstockgehäuse gelagert ist und einen Planetenradträger 178 trägt. Auf diesem ist ein Kegelrad 179 frei drehbar. Es han delt sich bei diesem um ein Planetenrad eines Diffe rentialgetriebes, dessen seitliche Räder 181 und 182 zur Welle 177 gleichachsig angeordnet sind. Das Zahnrad 182 ist auf der Welle 177 frei drehbar ge lagert und ist durch seine Nabe mit einem Kegelrad 183 verbunden, das mit einem Kegelrad 184 einer Welle 185 kämmt. Dieses treibt die Werkstückspin del über ein Getriebe an, das Wechselräder 186 bis 189 sowie eine Klauenkupplung 191 mit feiner Zahn teilung enthält. Ferner gehört zu dem Getriebe eine Welle 192 mit einem Hyperboloidritzel 193, welches das auf der Werkstückspindel befestigte Hyperboloid zahnrad 194 antreibt.
Die Ausgangswelle 185 des Differentialgetriebes wird also mit einer Geschwin digkeit angetrieben, die sich aus der Überlagerung der Geschwindigkeiten der beiden Eingangswellen 208 und 177 ergibt. Mit Hilfe des Maltesergetriebes wird die Werkstückspindel 29 schrittweise angetrie ben, um jeweils das Werkstück um -eine oder meh rere Zahnteilungen weiterzuschalten. Solange die Ein gangswelle 208 stillsteht, bleibt in den Stillstandspau sen des Malteserradgetriebes auch die Werkstückspin- del in Ruhe. Die Eingangswelle 208 kann jedoch während der Stillstandspausen des Teilgetriebes durch einen Nockenantrieb hin und her gedreht werden.
Dabei erfolgt die Rückdrehung der Welle 208 in ihre Ausgangslage jeweils vor oder während der nächsten Teilschaltung. Der Nocken 195 (Fig. 4, 9 und 10) ist auf der Welle 154 befestigt. Auf seinem Umfang läuft eine Nockenrolle 196, die von einem verzahnten Segment 197 getragen wird. Dieses ist am Werkstück spindelstock mittels eines Zapfens<B>198</B> schwenkbar gelagert und wird durch einen in einem Zylinder 201 gleitenden Kolben 199 (Fig. 10) mit der Rolle kraft schlüssig in Anlage an dem Nocken gehalten und zu diesem Zweck mit Bezug auf Fig. 10 im Uhrzeiger sinn beeinflusst. Dem Zylinder, der am Spindelstock gehäuse angebracht ist, wird durch eine Druckleitung 202 ständig ein Druckmittel zugeführt, so dass der Kolben nach rechts zu laufen sucht. Die Verzahnung des Segmentes kämmt mit derjenigen des Zahnrades 203.
Dieses ist starr mit einem Ritzel 204 verbunden und auf einer Welle 205 zu gemeinsamem Umlauf befestigt, die im Spindelstockgehäuse mittels eines Lagers 206 gelagert ist. Das Ritzel 204 treibt ein Zahnrad 207 an, das auf der Eingangswelle 208 des Differentialgetriebes befestigt ist. Die Welle 208 ist ebenfalls im Spindelstockgehäuse mittels des Lagers 209 (Fig. 8) gleichachsig zur Welle 177 gelagert.
Beim Umlauf der Nockenscheibe 195 mit Bezug auf Fig. 10 im Uhrzeigersinn um den Winkel B wird das Segment 197 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt und treibt über das zugehörige Getriebe die Werk stückspindel in der einen Richtung an. Wenn dann der Nocken den Winkelweg B' durchläuft, lässt er das Segment in seine Ausgangslage zurückkehren. Dementsprechend ist die Nockenscheibe 195 so ge staltet und auf der Welle 154 in einer solchen Win kelstellung befestigt, dass sie den Winkel B durch läuft, während die Sperrklinke 165 das angetriebene Malteserrad 163 festhält. Da die Nockenscheibe für jeden Schaltschritt des Maltesergetriebes 155, 163 einen Umlauf ausführt, steht die Nockenscheibe bei Beginn eines jeden Verzahnungsarbeitsspiels in der selben Stellung.
Zweckmässig ist das Nockenprofil so gestaltet, dass der Nocken beim Durchlaufen des Win kelweges B die Werkstückspindel mit einer gleich bleibenden Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Das ist z. B. erforderlich, wenn die am Werkstück heraus gearbeiteten Zahnflanken Schraubenflächen von gleichbleibender Steigung sind. Auch kann das Nok- kenprofil so gewählt werden, dass der Antrieb der Werkstückspindel mit veränderlicher Geschwindigkeit erfolgt. Dann kann man am Werkstück schrauben förmige Zahnflanken von veränderlicher Steigung her ausarbeiten.
Unabhängig. von dem jeweils verwende ten Nockenprofil lässt sich jedenfalls der Winkel, um welchen die Werkstückspindel bei einer Schwingung des Segmentes 197 gedreht wird, durch Auswechseln der Wechselräder 204, 207 beliebig verändern.
Will man aber die Werkstückspindel mit einer gleichbleibenden Winkelgeschwindigkeit in Drehung versetzen oder will man sie nur schrittweise mit einer von Zahn zu Zahn reichenden Teildrehung antreiben, so kann man den Nockenantrieb 195, 197 usw. leicht ausbauen und ihn entweder durch Zahnräder ersetzen oder auch die Welle 208 festklemmen. Nach dem Ausbau des Nockentriebwerkes kann man dann die Welle 154 und 208 durch kämmende Zahnräder 211 und 212 (Fig. 4 und 8) kuppeln. Die beiden Wellen laufen dann mit einem gleichbleibenden Überset zungsverhältnis gegenläufig um.
Man kann sie auch in derselben Drehrichtung in Umlauf versetzen, wenn man auf den Wellen 205 und 208 Zahnräder 213 bzw. 214 befestigt und ein auf der Welle 205 sitzen des Zahnrad 216 mit einem Zahnrad 215 kämmen lässt, das auf der Welle 154 ständig festsitzt. Die Welle 205 wird in diesem Fall von der Welle 154 aus über die Zahnräder<B>215</B> und 216 in Umlauf ver setzt. Soll die Werkstückspindel lediglich die schritt weise Weiterschaltung durch die Teilvorrichtung er fahren, dann fallen die Zahnräder 211, 212 oder 213, 214, 216 fort und die Welle 208 wird durch eine Klemme festgehalten, die nicht näher dargestellt ist.
<I>Verschiedene</I> Verfahren <I>zum Herstellen von Klauen-</I> <I>kupplungen auf der Maschine</I> Es gibt verschiedene Betriebsverfahren, um Klauenkupplungen herzustellen, deren Klauen viel fältig verschieden gestaltet sein können. Einige dieser Betriebsmöglichkeiten werden nunmehr mit Bezug auf die Fig. 12 bis 20 kurz erläutert werden. Um auf der Stirnseite verzahnte Kupplungshälften, d. h. Klauenkupplungshälften, mittels eines Stirnmesser kopfes herzustellen, wird die Maschine so eingerich tet, dass die Werkstückspindel lediglich einen schritt weisen Antrieb durch die Teilvorrichtung erfährt und dabei jedesmal um eine Zahnteilung weitergeschaltet wird.
Ein Vorschub in der Richtung der Tiefe der Zahnlücken erfolgt durch Vorschub der Grundplatte 46 seitens des Nockens 88. In diesem Falle wird die Welle 208 festgeklemmt, so dass sie sich nicht drehen kann. Die Drehscheibe 44 bleibt ebenfalls in Ruhe. Zu diesem Zweck wird der Nocken 92 durch eine runde Scheibe ersetzt. Bei jedem Fräsvorgang, bei welchem eine Zahnlücke in das Werkstück einge arbeitet wird, befindet sich daher die Kupplungshälfte 217 oder 218 (Fig. 12 und 13) in Ruhe, und der Messerkopf wird längs seiner Achse 35 vorgescho ben. Er kommt dabei an in entgegengesetzter Dreh richtung weisenden Flanken von Klauen zum Schnitt, die sich im Abstand voneinander befinden. In diesem Falle kann sich die Messerkopfachse 35 parallel zur Werkstückachse 31 erstrecken.
Bei der Bearbeitung der Klauen der Kupplungshälfte<B>217</B> beschreiben die äusseren Messerschneidkanten des Stimmesserkopfes die Kreisbahn 219 und bearbeiten gleichzeitig die in entgegengesetzten Drehrichtungen weisenden hohlen Flanken zweier im Abstand voneinander befindlichen Klauen<I>217a</I> und<I>217b.</I> Bei der Bearbeitung der anderen Kupplungshälfte<B>218</B> stellt der Kreis<B>219</B> die Bahn dar, die von den inneren Schneidkanten des Stirnmesserkopfes beschrieben wird. Dabei wer den die in entgegengesetzten Drehrichtungen weisen- den gewölbten Flanken zweier Klauen 218a und 218b gleichzeitig bearbeitet, die sich im Abstand vonein ander befinden, d. h. nicht benachbart sind.
Will man die Klauen an ihren Köpfen mit schrau benförmigen Schrägflächen versehen, so kann man die soeben beschriebene Arbeitsweise dadurch ab ändern, dass man eine Nockenscheibe 195 einbaut, welche der Werkstückspindel bei Beginn des Messer kopfvorschubes eine Drehung erteilt, dann aber beim weiteren Vorschub des Messerkopfes auf volle Schnitt- tiefe die Werkstückspindel stillstehen lässt und auch noch beim Rückzug des Messerkopfes zunächst den Stillstand der Werkstückspindel bewirkt. Erst im letz ten Abschnitt des Rückzuges wird die Werkstück spindel dann weitergedreht.
Das hat zur Folge, dass am Kopf einer der beiden gleichzeitig bearbeiteten Klauenflanken bei Beginn des Messerkopfvorschubes eine Schrägfläche herausgearbeitet wird und dass am Kopf der anderen der beiden gleichzeitig bearbeiteten Klauenflanken die Schrägfläche während der letzten Phase des Messerkopfrückzuges entsteht. Wird das Werkstück beispielsweise, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt, um seine Achse 31 während der ersten und während der letzten Phase des Vorschubes bzw. Rückzuges des Werkzeuges in Drehung versetzt, so entsteht zwischen Messerkopf und Werkstück eine Relativbewegung, deren Bahn durch die gestrichelte Linie 222 wiedergegeben ist.
Befindet sich das Werk zeug an der Stelle 223 dieser Bahn, dann verläuft der von Schneidkanten 224 der Messer 225 beschriebene Kreis bei 226a, und die Messerkopfachse befindet sich bei 35a. Gelangt beim Vorschub das Werkzeug an der Stelle 227 der Bahn 222 an, dann verläuft der von den Messerschneidkanten beschriebene Kreis bei 226 und sein Mittelpunkt bei 35.
Gelangt das Werk zeug an den Punkt 228, dann verläuft der Kreis bei <I>226b,</I> und sein Mittelpunkt liegt bei 35b. Beim Fort schreiten des Vorschubes und Rückzuges längs der Bahn 222 von 223 über 227 zu 228 (Fig. 15) wird erst eine Schrägfläche 229 (Fig. 14) am Kopf der Klaue 231 herausgearbeitet, und dann werden die Flanken 232 der Klaue 231 und der Klaue 233 bearbeitet, und schliesslich wird die Schrägfläche 234 am Kopf der Klaue 233 erzeugt.
In den Fig. 16 und 17 ist noch ein weiteres Ver fahren veranschaulicht, bei welchem gleichzeitig zwei Flanken von abgeschrägten, symmetrischen, radialen Klauen mit Hilfe eines Stirnrnesserkopfes herausge arbeitet werden können. Bei diesem Verfahren dient die schrittweise Drehung der Werkstückspindel ledig lich zur Weiterschaltung von Zahn zu Zahn. Jedoch erfährt der Messerkopf eine Schwingung um die Achse 43 durch den Nocken 92, und zwar im Takt mit dem durch den Nocken 88 erzeugten Vorschub.
Die Schwingbewegung des Messerkopfes um die Achse 43, die durch Einwirkung des Nockens 92 auf die Drehscheibe bewirkt wird, stellt eine Bewe gung dar, die in der Symmetrieebene der beiden Zahnflanken, d. h. in der die Achsen 31 und 35 ent haltenen Ebene, erfolgt. Das Verhältnis der Drehbewe- gung zu der durch den Nocken 88 und die Grund platte 46 bewirkten Vorschubbewegung kann sich ändern. Infolge dieser Änderung erzeugt der Messer kopf an den Klauen Flanken von dem gewünschten Profil einschliesslich der Abschrägung am Kopf der Klauen.
In den Fig. 16 und 17 ist bei 239 ein Kreis wiedergegeben, der konzentrisch zur Messerkopfachse verläuft und in der Mitte der Rundung 235a dort gelegen ist, wo die seitlichen Schneidkanten und die vorderen Schneidkanten des Messerkopfes 235 zu sammentreffen. Dadurch, dass in der Symmetrieebene (der die Achsen 31 und 35 der Fig. 16 enthaltenden Ebene) die geradlinige Bewegung der verschiebbaren Grundplatte 46 und die Schwenkbewegung der Dreh scheibe um die Achse 43 einander überlagert werden, wird bewirkt, dass dieser Kreis 239 auf der Bahn 238 (Fig. 17) von der Stelle 239 zu der Stelle 239' wan dert, wobei der Messerkopf selbst sich von der ge strichelt gezeigten Lage 235 in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage 235' bewegt.
Bei dieser Be wegung wandert die Achse der Drehscheibe von der Stelle 43 an die Stelle 43' (Fig. 16) und die Messer kopfachse von 35 nach 35c. Bei weiterem Fort schreiten der Bewegung erzeugt die Rundung 235a die Schrägflächen 236a und<I>237a</I> auf den gegenüber liegenden Flanken der betreffenden Klauen 236 und 237, und an den Stellen 235' und 239' erzeugen die seitlichen Schneidkanten des Messerkopfes die Klauenseitenflanken. Im einzelnen ist dieses Verfah ren in der deutschen Patentschrift Nr. 1045 208 be schrieben.
Wie die Fig. 18, 19 und 20 zeigen, können auch Klauenkupplungen mit sägezahnförmigen Klauen ge fertigt werden. Die eine Flanke 241 einer jeden Klaue verläuft dabei mehr oder weniger genau in einer die Umlaufachse 31 der Kupplungshälfte enthaltenden Ebene, während die andere Flanke 242 ungefähr eine Schraubenfläche ist, deren Achse mit der Achse 31 zusammenfällt. Zur Herstellung kann ein Stirnmesser kopf 243 oder auch ein scheibenförmiger Fräser 244 verwendet werden. Dabei ist das Fräswerkzeug so gestaltet, dass es eine gekrümmte Schneidkante 245 hat, welche eine Kugelfläche beschreibt, wenn das Fräswerkzeug um seine Achse 35 umläuft.
Dadurch werden die schraubenförmigen Zahnflanken 242 be schrieben, und eine gerade Kante 246 beschreibt eine Kegelfläche, mit deren Hilfe die im wesentlichen ebene Klauenflanke 241 herausgearbeitet wird. Bei diesem Verfahren wird der Messerkopf in Tiefen richtung gegenüber dem Werkstück durch die Nok- kenscheibe 88 vorgeschoben, und gleichzeitig wird das Fräswerkzeug um die Achse 43 durch die Nok- kenscheibe 92 geschwenkt, was in zeitlicher Ab stimmung mit dem Umlauf des Werkzeugs um dessen Achse 31 erfolgt, die durch den Nocken 195 herbei geführt wird.
Dadurch lässt sich beispielsweise errei chen, dass das Werkzeug 244 die in den Fig. 19 und 20 dargestellten Stellungen durchläuft und daher die Flanken 242 und 241 herausarbeitet. Am Ende des Vorganges wird der Messerkopf vom Werkstück durch die Kurvenscheiben 92 und 88 zurückgezogen, und das Werkstück wird weitergeschaltet, um die nächste Stelle des Werkstücks zum Herausarbeiten einer Klauenlücke an die Arbeitsstelle zu bringen. Es geschieht dies durch das Teilschaltwerk 155, 156, 157, 163. Will man vor der Teilschaltung das Werk zeug vom Werkstück schnell zurückziehen oder soll das aus anderen Gründen geschehen, so kann man den Nocken 195 derart anordnen, dass der Umlauf des Werkstücks gewendet wird, sobald die Flanke 241 fertig bearbeitet ist.
Unter Umständen läuft das Werkstück nur in der einen Richtung mit gleichbleibender Geschwindigkeit um. Wenn das erwünscht ist, wird der Nocken 195 ausgebaut, und es werden die Zahnräder 211, 212 oder die Zahnräder <B>213,</B> 214 in der beschriebenen Weise eingebaut.
<I>Die</I> geometrische <I>Gestalt des Nockens 125 für kon-</I> <I>stante Winkelgeschwindigkeit</I> Nunmehr sei mit Bezug auf die Fig. 21, 22 und 23 näher erläutert, wie die Flächen 128 des Nockens 125 gestaltet werden müssen, damit die Winkelge schwindigkeit der Drehscheibe 44 zur Geschwindig keit des Schlittens 111 konstant bleibt. Nimmt der Hebel 118 seine mittlere Stellung ein, die in Fig. 21 gezeigt ist, so fällt seine Mittellinie 129, welche durch den Drehpunkt 121 des Hebels verläuft, mit der Mit tellinie 131 der Gegenflächen 126 zusammen. Diese Mittellinie schneidet die Achse 43, um welche die Drehscheibe 44 schwingt.
Die Flächen 128 des Nok- kens 125 liegen an den Gegenflächen 126 an gegen überliegenden Punkten 247 und 248 an. Die Linie l47-248 steht im Berührungspunkt senkrecht zu den Flächen und schneidet die Linie 129 im Punkt 249. Die Abstände 43-249 und 249-121 seien mit R und r bezeichnet. Das jeweilige Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit des Hebels 118 und der Winkelgeschwindigkeit der Drehscheibe 44 um ihre Achsen beläuft sich daher gemäss Fig. 21 auf R . Wie r nun Fig. 22 erkennen lässt, bewirkt eine Verschiebung M des Schlittens 111 von dessen in Fig. 21 gezeigten Mittelstellung aus, dass der Punkt 249 um den Win kel (- nach 249' schwingt. Der Abstand des Punktes 249' von der die Mittelpunkte 43 und 121 verbin denden Linie beläuft sich auf r- sin O.
Diese Grösse steht zu M in dem folgenden Verhältnis:
EMI0007.0009
<B>31</B> <B>+</B> <B><I>+</I></B> Um nun zu erreichen, dass die Geschwindigkeit des Schlittens 111 zur Winkelgeschwindigkeit der Drehplatte um die Achse 43 in einem gleichbleiben den Verhältnis steht, braucht also unabhängig von dem Abstand, auf den der Drehzapfen 116 von dem Drehpunkt 121 eingestellt ist, lediglich die Beziehung aufrechterhalten zu werden: (1) r sin 0 = R ³ o1 In dieser Gleichung bedeutet 01 den in Bogen graden gemessenen Winkel, um den die Drehscheibe sich dreht, wenn der Hebel 118 um den Winkel O schwingt.
Die Gestalt, die den Nockenflächen 128 zur Aufrechterhaltung dieser Gleichung gegeben wer den muss, lässt sich auf verschiedene Weise ermitteln. So kann man beispielsweise die Lage einer grossen Anzahl von Linien bestimmen, die als Tangenten die Fläche 128 einhüllen. Die Lage dieser Tangenten wird gegenüber der Mittellinie 129 des Hebels und gegenüber einem willkürlich gewählten Mittelpunkt 251 auf der Mittellinie bestimmt. In Fig. 23 sind drei solcher Hülltangenten 126' 126" und 126"' wieder gegeben. Die Hülltangenten bestimmen darin die Nok- kengestalt 128.
Um die Lage dieser Hülltangenten zu bestimmen, muss man die Längen ihrer vom Punkt 251 aus gefällten Lote y errechnen, die in verschie-, denen Winkeln zu einer Linie 252 verlaufen, die auf der Mittellinie 129 im Punkt 251 senkrecht steht. Die verschiedenen Lote y der Tangenten 126', 126" und 126"' sind mit y', y" und y"' bezeichnet, wäh rend die betreffenden Winkel a mit a', <I>a"</I> und a"' bezeichnet sind.
Wie nun Fig. 22 zeigt, gilt die Gleichurig (2) y = w x In dieser Gleichung bedeutet w den Abstand der Flächen 126 von der Mittellinie 131 und x den Ab stand zwischen dem Mittelpunkt 251 und der Linie 131.
In Fig. 22 ist vom Punkt 251 auf die Mittellinie 131 ein Lot 253 gefällt. Parallel zu 131 verläuft durch die Achse 221 eine Linie, welche die Linie 253 im Punkt 254 schneidet. Eine zu 253 parallel ver laufende und durch die Achse 121 hindurchgehende Linie schneidet die Linie 131 im Punkt 255. Der Abstand x ergibt sich also, wenn man vom Abstand 251-254 den Abstand 121-255 abzieht. Der Ab stand 251-254 ist gleich r' sin (0 + 01), während der Abstand 121-255 gleich (R + r) sin 01 ist.
Daraus ergibt sich die Formel: (3) x = r' sin (0 + o1) -(R + r) sin o Ferner ergibt sich, dass die Formel (4) 0 -I- 01 = a gilt.
Mit Hilfe der Formeln (1) bis (4) kann man die Lage beliebig vieler Tangenten, wie 126', 126" und 126"', leicht errechnen und somit die Gestalt der Nockenflächen 128 genau bestimmen, mit deren Hilfe erreicht werden kann, dass die Winkelgeschwin digkeit der Drehscheibe 44 zur Geschwindigkeit des Schlittens 111 in einem gleichbleibenden Verhältnis steht.