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Verfahren zum Verzahnen eines Spiralkegelrades oder Spiralhyperboloidrades,
dessen Zahnflanken Schraubenflächen mit sich ändernder Steigung sind, und Maschine
mit einem Stirnmesserkopf zur Ausführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Verzahnen eines Spiralkegelrades oder Spiralhyperboloidrades
mittels eines umlaufenden, das Profil einer Zahnflanke tragenden Werkzeuges, bei
dem während des Einwirkens des Werkzeuges auf das stillstehende Zahnrad eine relative
Vorschubbewegung zwischen Werkzeug und Zahnrad in der Richtung der Umlaufachse des
Werkzeuges stattfindet.
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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art bleibt die Geschwindigkeit
dieses axialen Vorschubes im Verhältnis zur Umlaufgeschwindigkeit des Werkzeuges
konstant, so daß die sich daraus ergebende Zahnflanke eine Schraubenfläche von gleichbleibender
Steigung ist, deren Erzeugende unter einem Winkel zur Schraubenachse steht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Verfahren
derart abzuändern, daß die Länge und die Gestalt des Tragbildes der Zähne unmittelbar
beeinflußt werden kann. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Geschwindigkeit des axialen Vorschubes zwischen Werkzeug und Zahnrad während des
Schneidvorganges im Verhältnis zur Umlaufgeschwindigkeit des Werkzeuges sich ändert,
so daß die sich daraus ergebende Zahnflanke eine Schraubenfläche von sich ändernder
Steigung ist, deren Erzeugende unter einem Winkel zur Schraubenachse steht.
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Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung kann man sich einer
Maschine bedienen, die gekennzeichnet ist durch einen umlaufenden Stirnmesserkopf,
dessen Messerschneiden den Zahnflankenprofilen entsprechend in bekannter Weise gestaltet
und derart zueinander versetzt sind, daß sie in an sich bekannter Weise fortschreitend
tiefer in die Zähnflanken des Werkstückes einschneiden, und ferner gekennzeichnet
ist durch ein Vorschubwerk zum wiederholten Herbeiführen der relativen Vorschubbewegung
im Takt mit den von den aufeinanderfolgenden Messern durchgeführten Schneidvorgängen
und zum Herbeiführen gleich großer Rückzugbewegungen zwischen den Vorschubbewegungen.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens werden
beide Zahnflanken der Zähne des Werkstückes nacheinander bearbeitet, und die Änderung
der Vorschubgeschwindigkeit ist bei der rechten und der linken Zahnflanke verschieden
groß. Das bietet die Möglichkeit, die Tragbilder auf den beiden Zahnflanken verschieden
zu gestalten.
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Eine bekannte Maschine zur Ausführung des eingangs erläuterten bekannten
Verfahrens hat einen Stirnmesserkopf, dessen Messerkranz die Zahnflanken bearbeitet.
Ferner hat die Maschine ein Getriebe, das bei jedem Umlauf des Messerkopfes relative
Hin-und Herbewegungen zwischen Messerkopf und Werkstück in Richtung der Zahnhöhe
des Werkstückes herbeiführt. Diese bekannte Maschine ist nun erfindungsgemäß durch
eine solche Ausgestaltung des Getriebes gekennzeichnet, daß sich die Geschwindigkeit
der Hin- und Herbewegung während des Schnittes der Zahnflanken im Verhältnis zur
Umlaufgeschwindigkeit des Messerkopfes ändert.
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Die Erfindung wird im einzelnen an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen die F i g. I und 2 einen Grundriß und eine
Stirnansicht der Maschine, F i g. 3 eine» schematische Ansicht des Messerkopfantriebes,
F i g. 4 einen Grundriß mit Schnittdarstellung einiger Teile, wobei der Schnitt
nach der Linie 4-4 der F i g. 2 verläuft,
F i g. 5 einen lotrechten
Schnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 4 und 6, F i g. 6 eine Teilansicht mit Schnittdarstellungen
nach der lotrechten Ebene 6-6 der F i g. 4, F i g. 7 einen lotrechten Schnitt nach
der Ebene 7-7 der F i g. 4, F i g. 8 einen lotrechten Schnitt nach der Ebene 8-8
der F i g. 7 und 9, die parallel zur Ebene 5-5 der F i g. 4 verläuft, F i g. 9 eine
in den F i g. 4 und 8 gezeigte Einzelheit im Aufriß in Richtung der Pfeile 9-9 der
F i g. 8 betrachtet, F i g. 10 einen waagerechten Schnitt nach der Ebene 10-10 der
F i g. 7 und 8, F i g. 11 und 12 Schaubilder zur Darstellung, wie sich das Geschwindigkeitsverhältnis
zwischen der axialen Verschiebung und der Drehung des Messerkopfes einstellen läßt,
F i g. 13 ein Schaubild zur Darstellung der gegenseitgien Lage der Messerkopfachse
zu dem zu schneidenden Zahnrad, F i g. 14 ein Schaubild zur Veranschaulichung der
Wirkung, die sich bei Änderung des Verhältnisses zwischen der axialen Verschiebung
und der Drehung des Messerkopfes auf die Länge des Tragbildes ergibt, F i g. 15
einen Aufriß eines Messerkopfes, der mit der Maschine nach der Erfindung verwendet
wird, F i g. 16 ein Schaubild zur Veranschaulichung der gegenseitigen Lage der verschiedenen
innen schneidenden Messer des Messerkopfes und F i g. 17 ein ähnliches Schaubild
zur Veranschaulichung der gegenseitigen Lage der außen zum Schnitt kommenden Messer
des Messerkopfes.
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Hinsichtlich der Form und der allgemeinen Anordnung entspricht die
Maschine derjenigen des Patentes 11.40 050.
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Auf dem Gestell 20 der Maschine ist ein geneigter Schlitten 21 in
waagerechter Richtung längs Gleitbahnen 22 durch ein Schraubspindel 23 verstellbar,
und auf der geneigten Oberfläche dieses Schlittens kann ein Gehäuse 24 mittels einer
Schraubspindel 25 verstellt werden.
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Der Messerkopf C sitzt auf einer Spindel 26, die im Gehäuse 24 um
eine waagerechte Achse 27 umlaufend gelagert ist und sich längs dieser Achse verschieben
kann.
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Das Werkstück, bei welchem es sich um ein Spiralkegelrad oder um ein
Spiralhyperboloidzahnrad G handelt, ist mittels eines Futters auf einer Werkstückspindel
28 aufgespannt, die im Spindelstockgehäuse 29 um eine waagerechte Achse 31 drehbar
und schrittweise von Zahn zu Zahn weiterschaltbar ist. Das Spindelstockgehäuse 29
läßt sich auf einem Querschlitten 32 um eine lotrechte Achse 33 drehen und dadurch
im Winkel einstellen. Der Querschlitten 32 ist auf einer Gleitbahn 34 verstellbar,
die parallel zur Gleitbahn 22 auf einem Tragschlitten 35 verläuft. Dieser Tragschlitten
kann auf einer Gleitbahn 36 des Gestells 20 um eine einstellbare Strecke verschoben
werden, um dadurch das Werkstück zwischen zwei Stellungen hin und her zu fahren,
in deren einer es bearbeitet wird (vgl. F i g. 1) und in deren anderer es aufgespannt
oder herausgenommen wird. In dieser letztgenannten Stellung befindet sich das Werkstück
außerhalb des Bereiches des Messerkopfes. Mit Hilfe der beschriebenen Einstellungen
des Werkzeug-Spindelstockgehäuse 24 und des Werkstück-Spindelstockgehäuses 29 kann
man ein Zahnrad G irgendeines Baumusters, dessen Abmessungen innerhalb des Leistungsbereiches
der Maschine liegen, in die richtige Lage zu seiner spanabhebenden Bearbeitung bringen.
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Der Antrieb der Werkzeugspindel, der in dem Gehäuse 24 untergebracht
ist, ist in F i g. 3 schematisch wiedergegeben. In dieser Figur sind das Gehäuse
und die Lager der Spindel gestrichelt angedeutet. Dem Antrieb dient ein Motor 37,
ein elektromagnetisches Aggregat 38, das eine Kupplung und eine Bremse enthält,
ein Kegelraduntersetzungsgetriebe 39, eine Welle 41, Kegelräder 42, Geschwindigkeitswechselräder
43, eine Welle 44, Untersetzungskegelräder 45, eine Welle 46, die aus einem
Stück mit einem Hyperboloidritzel47 besteht, und ein Hyperboloidtellerrad 48. Dieses
Tellerrad 48 ist an einer Hohlwelle 49 befestigt, die im Gehäuse 24 auf Kugellagern
51 läuft und die Messerkopfspindel umgibt, die in Lagern 52 drehbar und gegenüber
dem Gehäuse längsverschiebbar gelagert ist. Die Spindel hat einen Keil 53, der in
eine Keilnut 54 der Hohlwelle 49 eingreift. Zwischen dem Keil und den Seitenwänden
der Gleitbahn sind Lagerrollen 55 eingefügt, welche die Reibung bei einer axialen
Verschiebung der Spindel in der Hohlwelle verringern, aber Spindel und Hohlwelle
zu gemeinsamer Drehung kuppeln, und zwar spielfrei. Um das restliche Spiel in dem
Messerkopfantrieb aufzunehmen, ist die Hohlwelle 49 mit einem Zahnkranz 57 versehen,
der eine hydraulische Pumpe 56 antreibt, und zwar über ein Zwischenrad 58 und ein
auf der Pumpenwelle angeordnetes Zahnrad 59. Die Pumpe saugt Druckflüssigkeit aus
einem im Grundgestell der Maschine vorgesehenen Vorratsbehälter an und drückt die
Flüssigkeit durch eine Drosselöffnung, von wo die Flüssigkeit in den Behälter zurückläuft.
Die Pumpe wirkt daher als Bremse für die Messerkopf-Spindel. Der Phasenwinkel zwischen
der Welle 44 und dem Messerkopf C läßt sich einstellen. Zu diesem Zweck ist das
angetriebene Kegelrad 45 mit der Welle 46 durch eine Klauenkupplung 61 von sehr
feiner Zahnteilung gekuppelt.
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In dem Gehäuse 24 ist gegen Drehung gesichert, aber zusammen mit der
Spindel 26 längs der Achse 27 verschiebbar ein Halter 62 geführt, der aus einem
Stück mit einem Zapfen 63 besteht, welcher in eine im inneren Ende der Spindel vorgesehene
Bohrung hineinragt. Die Spindel ist an dem Halter derart befestigt, daß sie sich
drehen kann. Diesem Zweck dienen Wälzlager 64, welche den Zapfen 63 umgeben, ferner
ein das Lager in seiner Lage haltender Ring 65 (F i g. 4) und ein Kugelspurlager
66, das zwischen dem Ring und dem Halter eingeschaltet ist. An diesen Halter legen
sich Rollen 69 an, die je von einem Hebel 67 getragen werden. Diese beiden Hebel
sind in einander gegenüberliegender Lage an dem Gehäuse 24 in den Lagern
68 schwenkbar gelagert. Das ganze aus dem Halter und der Spindel bestehende
Aggregat sucht sich unter der Wirkung von Druckfedern 71 längs der Achse 27 von
dem Werkstück fort zu verschieben. Die Druckfedern werden vom Gehäuse
24 getragen und über Bunde 72 und an den Hebeln in den Lagern 74 schwenkbar
gelagerte Stangen 73 auf die Hebel einwirken. Unter der Wirkung dieser Federn sucht
sich das aus dem Halter und der Spindel bestehende Aggregat mit Bezug auf die F
i g. 3 und 4 nach rechts und mit Bezug auf
F i g. 1 nach links zu
verschieben. Der Halter 62 ist gegen Drehung um die Spindel 27 durch eine Zunge
60 gesichert, die zwischen zwei Rollen 70 greift, deren obere in F i g. 4
zu sehen ist und die vom Gehäuse 24 getragen werden.
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Um die axiale Verschiebung des Messerkopfes in Richtung auf das Werkstück
herbeizuführen, ist an dem Halter 62 eine Gleitführung in Gestalt eines zylindrischen
Segmentes 75 befestigt (F i g. 3, 4, 5 und 6). An dieses Segment legt sich gleitend
mit einer passend 'anliegenden zylindrischen Hohlfläche ein Stein 76 an, der auf
seiner anderen Seite eine kugelige Pfanne hat, in der eine von einem Schlitten 78
getragene Kugel 77 gleitet. Der Schlitten 78 ist im Gehäuse 24 in waagerechter Richtung,
die durch einen Pfeil 79 angedeutet ist, hin und her verschiebbar geführt. Bewirkt
wird diese Hin- und Herverschiebung durch eine umlaufende Schubkurvenscheibe 81,
an der eine auf dem Schlitten 78 angeordnete Nockenrolle 82 anliegt. Die Kurvenscheibe
ist auf einer Welle 83 festgekeilt, die von der Welle 44 aus über Zahnräder 84,
85, eine Welle 86 und Kegelräder 87 angetrieben wird. Infolgedessen läuft die Schubkurvenscheibe
81 mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis zur Spindel 26 um. Beim veranschaulichten
Ausführungsbeispiel beträgt dieses Übersetzungsverhältnis zehn Umläufe der Schubkurvenscheibe,
also zehn Hübe des Schlittens 78, für jeden Umlauf der Messerkopfspindel. Wegen
der Neigung des zylindrischen Segmentes 75 zur Richtung 79 der Hin- und Herbewegung
des Schlittens gemäß F i g. 3 geht die Messerkopfspindel in Achsenrichtung mit Bezug
auf F i g. 3 nach links vor und wird dann durch die Federn 71 bei jedem Hin- und
Hergang des Schlittens wieder zurückgezogen.
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Die Hublänge der axialen Verschiebung der Messerkopfspindel läßt sich
einstellen. Diese Einstellung geschieht durch Änderung der Neigung des zylindrischen
Segmentes 75. Wird diese Neigung derart geändert, daß die geraden Mantellinien seiner
Zylinderfläche der Richtung 79 parallel verlaufen und zur Spindelachse 27 rechtwinklig
verlaufen, was bei der Einstellung gemäß F i g. 4 der Fall ist, dann erzeugt der
Hin- und Hergang des Schlittens 78 und des Steines 76 keine axiale Verschiebung
des Segmentes 75 und der Spindel. Um diese Einstellung um die Achse x-x (F i g.
5 ) zu ermöglichen, wird das zylindrische Segment 75 von einem Halter 88 getragen,
der längs einer bogenförmigen Gleitbahn 89 auf dem Halter 62 verschiebbar ist. Bewirkt
wird diese Verschiebung nach vorherigem Lockern von Befestigungsmuttern 91 einer
den Halter 88 auf der Gleitbahn sichernden Leiste 92 durch Drehen einer Schnecke
93 (F i g. 3), die mit einem Schneckenradsektor 94 des Halters kämmt. Die
Schnecke ist mit einer Teilung 95 versehen, die in Bruchteilen eines Grades geeicht
ist. Mit Hilfe eines Zeigers 97 und einer Teilung 96, die auf dem Halter 62 und
dem Träger 88 vorgesehen sind, kann man ablesen, um wieviel Grade die Verstellung
um die Achse x-x erfolgt ist.
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Um das Verhältnis zwischen der axialen Verschiebung und der Drehung
des Messerkopfes im Verlauf des axialen Hubes des Messerkopfes zu verstellen, ist
das zylindrische Segment 75 auf seinem Träger 88 um die Spindelachse 27 beweglich.
Zu diesem Zweck ist das Segment an einer Platte 98 (F i g. 5 und 6 ) befestigt,
die mittels Nadellager 99 auf einem am Träger 88 befestigten Zapfen 101 drehbar
gelagert ist. Die Platte 98 ist gegen axiale Verschiebung durch Rollenlager
102 gesichert, die zwischen der Platte 98 und dem Träger 88 und zwischen
der Platte 98 und einem Teil 103 angeordnet sind, der an dem Träger 88 befestigt
ist. Die Platte 98 hat eine Verzahnung 104, die mit einer Zahnstange 105
kämmt. Diese Zahnstange ist in dem Teil 103 gleitend geführt und hat einander gegenüberliegende
Kolben 106, 107, die in Zylinderhülsen 108 angeordnet sind, welche von dem Teil
103 getragen werden. Mit den betreffenden Zylinderkammern stehen hydraulische
Leitungen 109 und 111 in Verbindung, so daß das aus der Zahnstange
und den Kolben bestehende Aggregat durch Beaufschlagung mit dem Flüssigkeitsdruck
über die eine oder die andere der beiden Leitungen 109 und 111 hin und her verschoben
werden kann. Dadurch wird das zylindrische Segment 75 um die Achse Y-Y verschwenkt,
die bei der in F i g. 5 gezeigten Einstellung der Teile mit der Achse 27 zusammenfällt.
Begrenzt wird diese Verschwenkung dadurch, daß ein Finger 112 der Platte 98 an Anschlagschrauben
113 und 114 stößt, die in den Teil 103 eingeschraubt sind. Jede Anschlagschraube
ist durch einen Keil mit einer hohlen Stellschraube 115 gekuppelt, die eine Buchse
116 trägt, die mit einer Teilung versehen ist. Diese Teilung wirkt mit Teilungen
zusammen, die auf dem benachbarten zylindrischen Abschnitt 117 des Teiles 103 vorgesehen
sind. Jede Anschlagschraube hat ferner einen Schaft 118, der durch die betreffende
hohle Schraube hindurchgeht und eine aufgeschraubte Klemmschraube 119 trägt. Nach
Lösen dieser Klemmschrauben kann man die Anschlagschrauben 113, 114 durch Drehen
der Schrauben 115 verstellen, wobei die jeweilige Einstellage an den Teilungen ablesbar
ist. F i g. 7 zeigt eine solche Einstellung der Anschlagschrauben, daß die Platte
und das zylindrische Segment 75 gegen Verschwenkung gesichert sind.
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Der die Kugel 77 tragende waagerechte Schlitten 78 (F i g. 3, 4 und
7 bis 10) hat Führungszungen 121, die durch Lagerrollen 122 in waagerechten Führungsnuten
eines senkrechten Schlittens 123 geführt sind. Dieser Schlitten hat eine waagerechte
Zunge oder Führung 124, die in entsprechender Weise durch Lagerrollen 125 in einer
Nut des Schlittens 78 geführt ist. Der lotrechte Schlitten ist auf einer feststehenden
Platte 126 des Gehäuses 24 verschiebbar geführt und hat zu diesem Zweck eine lotrechte
Zunge 127, die zwischen Lagerrollen 128 in einer in der Platte 126 vorgesehenen
Nut läuft, während die Platte 126 auf seinen gegenüberliegenden Seiten lotrechte
Zungen 129 hat, die zwischen Lagerrollen 131
in senkrechten Nuten des Schlittens
123 laufen. F i g. 10 zeigt nur eine der Zungen 129, da die auf der gegenüberliegenden
Seite vorgesehene Zunge nicht mit dargestellt ist.
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Der Schlitten 78 sucht sich unter dem Einfiuß zweier Schraubenfedern
132 waagerecht in einer solchen Richtung zu verschieben, daß er die Nockenrolle
82 kraftschlüssig in Anlage an dem Nocken 81 hält. Die Federn 132 sind durch Bolzen
133 zentriert und derart angeordnet, daß sie zwischen den Schlitten 78 und 123 zur
Wirkung kommen. Um die Schlitten auf der Platte 126 auf und ab verstellen zu können
und um dadurch die Kugel 77 gegenüber dem zylindrischen Segment 75 zu heben oder
zu senken
(wodurch die Rolle 82 in Achsenrichtung gegenüber dem
Nocken 81 verstellt wird), ist eine in F i g. 7 veranschaulichte Einrichtung vorgesehen.
Diese besteht aus folgenden Teilen: Auf der festen Platte 126 ist mittels eines
Zapfens 134 ein Winkelhebel gelagert, dessen einer Arm 135 mit seinem zylindrischen
Ende in einem Schlitz 136 des senkrechten Schlittens 123 sitzt. Der andere Arm 137
des Winkelhebels hat ein zylindrisches Ende, das sich an Kolben 138 und 139 anlegen
kann, die in zylindrisehen Kammern eines Blockes 141 mit einstellbarem Hub gleiten
können, der an der festen Platte 126 befestigt ist.
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Durch die Leitungen 149 und 151, die mit dem Block 141 verbunden sind,
kann den Zylinderkammern eine hydraulische Druckflüssigkeit zugeführt werden. Die
Anordnung ist so getroffen, daß bei Zuführung der Druckflüssigkeit durch die Leitung
149
der Kolben 138 mit Bezug auf F i g. 7 nach rechts geht und den Schlitten
123 abwärts bewegt. Mit diesem Schlitten zusammen gehen die von ihm getragenen Teile
einschließlich der Kugel 77 herab. Wird die Leitung 151 mit der Druckflüssigkeit
beschickt, dann geht der Kolben 139 um eine Strecke nach links, wodurch der Schlitten
und die Kugel 77 angehoben werden.
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Die hydraulisch herbeigeführten Verschiebungen der Kolben 106 und
107 haben also zur Folge, daß sich die Neigung des zylindrischen Segmentes 75 ändert.
Durch Verschieben der Kolben 138 und 139 wird die Kugel 77 aufwärts
oder abwärts verschoben. Die Wirkung, welche diese Verschiebungen der Kugel
77 zur Folge haben, seien nunmehr mit Bezug auf die F i g. 11 bis 14 beschrieben.
In F i g. 5 und 11 ist eine gedachte zylindrische Fläche 152 veranschaulicht, die
gleichachsig zur Zylinderfläche des Segmentes 75 verläuft und einen solchen Radius
hat, daß sie den Mittelpunkt der Kugel 77 enthält. Ist nun der lotrechte Schlitten
123 so eingestellt, daß die beim Hin- und Hergehen des Schlittens 78 von der Mitte
der Kugel beschriebene Bahn die Spindelachse 27 schneidet, und ist das Segment 75
so eingestellt, daß die Achse 153 seiner Zylinderfläche parallel zur Bahn der Kugel
verläuft, dann beschreibt bei der Hin- und Herbewegung des Schlittens 78 die Mitte
der Kugel eine auf der gedachten Fläche 152 verlaufende Linie 154. Es sei nun angenommen,
daß der Träger 88 in die in F i g. 4 gezeigte Lage eingestellt ist, bei welcher
die Zylinderachse 153 des Segmentes 75 lotrecht zur Spindelachse 27 verläuft. Dann
hat die Verschiebung der Kugel längs der Linie 154 keine axiale Verschiebung der
Spindel 26 zur Folge. Anders verhält es sich aber, wenn das Segment 75 so eingestellt
ist, daß seine Zylinderachse 153 zwar noch senkrecht zur Spindelachse 27, aber im
Winkel A zur Bahn der Kugel verläuft. Dann beschreibt die Mitte der sich geradlinig
verschiebenden Kugel eine elliptische Linie 155 auf der gedachten Zylinderfläche,
weil die Federn 71 die Wirkung haben, diese Fläche stets in Berührung mit dem Kugelmittelpunkt
zu halten. Die Federn 71 halten das Segment 75 in Anlage an dem Stein 76. Wenn daher
der Schlitten 78 und die Kugel hin- und hergehen, wird das Segment 75 und mit ihm
die Spindel 26 längs der Spindelachse hin- und herbewegt, und zwar um eine
Strecke 156. Wird das Segment derart neu eingestellt, daß seine Achse 153 den größeren
Winkel B mit der Bahn der Kugel bildet, dann beschreibt die Mitte der Kugel eine
elliptische Bahn 157 von größerer Krümmung, und die Hin- und Herbewegung der Messerkopfspindel
erfolgt über die größere Hublänge 158.
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Zeitlich ist die Hin- und Herbewegung der Messerkopfspindel so abgestimmt,
daß sie mit dem Überfahren der zu verzahnenden Werkstückfläche von dem einen Ende
des herauszuarbeitenden Zahnes bis zum anderen durch das Messerkopfmesser 159 der
F i g. 13 zusammenfällt. Wenn der Kugelmittelpunkt die gerade Linie 154, F i g.
11, beschreibt, kann die seitliche Schneidkante des Messers die hohle Flanke des
Zahnes T bearbeiten und dieser Flanke die gekrümmte, in F i g. 4 gestrichelt gezeigte
Form geben. Die Krümmung dieses Zahnes von einem Ende zum anderen kann kleiner sein
als diejenige der gewölbten Fläche des Zahnes des mit dem Tellerrad kämmenden Ritzels.
Wenn das der Fall ist, kann das Tragbild der beiden beim Kämmen zusammenwirkenden
Zahnflanken aus der verhältnismäßig kurzen Fläche bestehen, die durch die gestrichelte
Linie 160 umrissen ist. Wird aber die Maschine derart umgestellt, daß die Mitte
der Kugel die gekrümmte Linie 155 oder 157 (F i g. 11) beschreibt, wobei die Kugelmitte
den Mittelpunkt 161 der gekrümmten Linie erreicht, wenn das Messer 159 die Mitte
des Zahnes T überfährt, dann bewirkt die sich dabei ergebende axiale Hin- und Herbewegung
des Messerkopfes, daß die Dicke der vom Messer abgehobenen Schicht an den Enden
des Zahnes dünner ausfällt als in der Mitte. Die Längskrümmung des Zahnes wird also
erhöht, so daß sie sich derjenigen des Ritzelzahnes in höherem Maße angleicht. Das
bedeutet aber, daß das Tragbild sich verlängert. Es erhält dann die Gestalt der
Fläche, die von der strichpunktierten Linie 162 der F i g. 14 umrissen ist.
Je größer infolge entsprechender Einstellung der Maschine der Winkel A oder
B ist, um so länger wird dann das Tragbild. Dasselbe gilt für das Tragwild
auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnes. Dort hat eine Vergrößerung des Winkels
A oder B
zur Folge, daß die Krümmung des Tellerradzahnes abnimmt und
sich mehr der Krümmung des zugehörigen Ritzelzahnes nähert, was bedeutet, daß ein
längeres Tragbild zustande kommt.
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Wird der senkrechte Schlitten 123 gehoben oder gesenkt, und wird dadurch
die Bahn des Kugelmittelpunktes gegenüber der Spindelachse 27 höher oder tiefer
verlegt, so hat das zur Folge, daß die Phasenbeziehung zwischen der Drehung des
Messerkopfes um seine Achse und seiner axialen Hin- und Herbewegung verschoben wird.
Das bewirkt aber eine Verschiebung des Tragbildes 162 in Richtung auf das eine oder
das andere Ende des Zahnes, ohne daß sich dabei die Phasenbeziehung zwischen den
Schlichtmessern des Messerkopfes und der Schubkurvenscheibe 81 ändert. Wie F i g.
11 zeigt, führt ein Senken der von dem Kugelmittelpunkt beschriebenen Bahn dazu,
daß diese Bahn 155 in die durch die gestrichelte Linie 163 gezeigte Lage kommt.
Der höchste Punkt der neuen Bahn 163 ist mit 164 bezeichnet. Dieser Punkt liegt
dichter an dem einen Ende der Bahn als an dem anderen Ende. Mithin erfährt der Messerkopf
eine größere axiale Verschiebung, wenn sich das Messer 159 an dem einen Ende des
Zahnes T befindet, als es der Fall ist, wenn sich das Messer an dem anderen Ende
des Zahnes befindet. Der Unterschied wird durch die
Ungleichheit
der mit 165 und 166 in F i g. 11 bezeichneten Höhen der Bögen wiedergegeben. Das
bedeutet, daß an dem einen Ende des Zahnes eine größere Schichtdicke abgenommen
wird als an dem anderen Ende des Zahnes. Das führt aber dazu, daß das Tragbild 162
auf das andere Ende des Zahnes hin verschoben wird.
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Durch eine senkrechte Verstellung des Schlittens 123 kann man also
die Lage des Tragbildes unmittelbar beeinflussen.
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Um einen einfacheren Vergleich zu ermöglichen, sind in F i g.12 die
verschiedenen Bahnen 154, 155, 157 und 163 alle in dieselbe Ebene gebracht.
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Verstellt man den Halter 88 auf seiner bogenförmigen Gleitbahn 89
und verändert man dadurch die Neigung der Achse 153 des Zylindersegmentes gegenüber
der Spindelachse 27, so hat das keinen Einfluß auf die oben erläuterte Beeinflussung
der Lage und Länge des Tragbildes. Wohl aber wird dadurch die Größe des Tragbildes
in einem vorher bestimmbaren Maße beeinflußt. Steht die Achse 153 lotrecht auf der
Achse 27 und liegt sie in einer zur Bahn des Kugelmittelpunktes parallelen Ebene,
dann findet nur diejenige Verstellung des Messerkopfes in Achsenrichtung statt,
die vorstehend, wie beschrieben, der Beeinflussung des Tragbildes dient. Das Ende
des Messers 159 kreist um die Achse 27 daher entweder genau oder annähernd in einer
Ebene, und das Werkstückspindelstockgehäuse 29 der Maschine wird so eingestellt,
daß diese Ebene mit der gewünschten Zahnfußebene 167 (F i g. 13) des bearbeiteten
Zahnrades G zusammenfällt. Die Achse des Messerkopfes liegt dann in einer Ebene
27', die lotrecht auf der Zahnfußebene 167' des Zahnrades steht. Nach dem eingangs
erwähnten bekannten Verfahren wird das Werkstückspindelstockgehäuse indessen so
eingestellt, daß die Achse des Messerkopfes in einer Ebene 27" liegt, die senkrecht
auf der Zahnkopfebene 168' des Tellerrades steht oder mindestens ungefähr diese
Lage einnimmt. Das Ende des Messers wird dann durch axiale Verschiebung des Messerkopfes
während des von dem einen zum anderen Ende des Zahnes verlaufenden Schnittes derart
geführt, daß es der gewünschten Zahnfußfläche 167 folgt. Bei der Maschine nach der
Erfindung wird diese axiale Verschiebung nun dadurch erreicht, daß die Achse 153
des Segmentzylinders zur Achse 127 der Messerkopfspindel in einem entsprechenden
Winkel schräg gestellt wird, wie dies oben beschrieben wurde.
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Der Messerkopf ist in den F i g.15 bis 21 gezeigt. Sein Körper
169 trägt Messer I bis VIII, die in der Richtung der Achse 27 vorspringen.
Im Messerkranz sind zwei leer bleibende Lücken vorgesehen, die mit IX und X bezeichnet
sind. Diese Lücke bildet daher einen Abstand zwischen dem ersten und dem letzten
Messer des Kranzes. Die Maschine ist so abgestimmt, daß sich das Werkstück in dieser
Lücke befindet, wenn die Teilschaltung des Werkstückes um eine Zahnlücke erfolgt.
Infolgedessen kann der Messerkopf stetig umlaufen. Die Messer I, III, V und VII
haben innen zum Schnitt kommende Schneidkanten 171 zum Bearbeiten der gewölbten
Flanken der Zähne. Wie F i g. 17 zeigt, sind diese innen zum Schnitt kommenden Kanten
fortschreitend gegeneinander versetzt. Die Messer I, III und V zerspanen den meisten
Werkstoff an den Zahnflanken und belassen nur eine ganz dünne Werkstoffschicht,
die durch das Schlichtmesser VII abgenommen werden muß. In entsprechender Weise
haben die Messer II, IV, VI und VIII seitliche Schneidkanten 172, welche die hohlen
Flanken der Zähne bearbeiten. Das Messer VIII ist das Schlichtmesser. Diese Messer
sind gegeneinander in der Weise versetzt, daß sie einen fortschreitend wachsenden
radialen Abstand von der Achse 27 haben.
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Damit nun das Tragbild die gewünschte Länge und Lage auf jeder Zahnflanke
erhält, und zwar unabhängig von dem Tragbild auf der jeweils anderen Flanke des
Zahnes, ist die Maschine mit einem Umsteuerschieber 182 (F i g. 3) versehen, der
durch einen Nocken 183 mittels eines Nockenwinkelhebels 184 verstellbar ist und
die von einer entsprechenden Druckquelle kommende Druckleitung 185 (F i g. 7 ) abwechselnd
mit den beiden Leitungen 109 und 111, F i g. 6, und auch abwechselnd mit den beiden
Leitungen 149 und 151 (F i g. 7) verbindet. Die Schubkurvenscheibe
183 sitzt auf einer Welle 186, die von der Welle 44 über Schnecken und Schneckenrad
187 mit einem solchen Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, daß sie einen Umlauf
für jeden Umlauf des Messerkopfes ausführt. Die Schubkurvenscheibe kann fünf in
gleichem Abstand angebrachte Erhöhungen haben, die in solcher Phasenbeziehung zu
den Messern stehen, daß der Umsteuerschieber eine Schaltstellung, z. B. zum Beaufschlagen
der Leitungen 109 und 149 mit dem Druckmittel, einnimmt, während die
Innenmesser I, 11I, V und VII (F i g. 15) zum Schnitt kommen, und die Leitungen
111 und 151 mit Druck beschickt, während die Außenmesser zum Schnitt kommen. Die
Umsteuerung des Steuerschiebers findet statt, während der Messerkopf zurückgezogen
ist, z. B. während des Durchlaufens der Abschnitte 181 bis 178 der Bahn 177 der
F i g. 9. Nun ist es aber unnötig, den Steuermechanismus für das Tragbild nach den
F i g. 6 und 7 zu betreiben, bevor die unbesetzten Lücken IX und X des Messerkopfes
das Werkstück aufnehmen oder sogar bevor die Schruppmesser I bis IV zum Schnitt
kommen. Aus diesem Grunde ist es vorzuziehen, die in F i g. 3 mit gestrichelten
Linien angedeuteten drei Nockenerhöhungen fortzulassen und nur zwei Nocken auf der
Nockenscheibe vorzusehen. Diese beiden Nocken sind in ausgezogenen Linien wiedergegeben.
Sie sind erforderlich, um den Steuermechanismus für das Tragbild einzuschalten,
bevor jedes der Messer V bis VIII zum Schnitt kommt. Damit man das Tragbild auf
beiden Zahnflanken verlängern oder verkürzen kann, ist ein von Hand zu bedienender
Umsteuerschieber 188 zwischen dem nockenbetätigten Schieber 182 und den Leitungen
109 und 111 eingeschaltet. Damit man eine entsprechende Wahl bezüglich der Lage
des Tragbildes treffen kann, ist ein von Hand zu bedienender Umsteuerschieber 189
zwischen dem Schieber 182 und den Leitungen 149 und 151 eingeschaltet.
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Man kann die Maschine also in verschiedener Weise bedienen. Will man
beispielsweise Tellerräder ohne Abwälzverfahren in der üblichen Weise schneiden,
so daß sie kegelige Zahnflanken erhalten, so muß man hierzu die Achse 153 des Zylindersegmentes
(F i g. 5) parallel zur Richtung der Hin- und Herbewegung des Schiebers
78 gemäß dem Pfeil 79 der F i g. 3 einstellen. In diesem Falle erhält
der Messerkopf keinerlei axiale Verschiebung, Weiter kann man durch Schrägstellen
der Achse 53 gegenüber der
Richtung 79 unter Aufrechterhaltung des
rechten Winkels zwischen den Achsen 153 und 27 bewirken, daß der Messerkopf bei
seinem Umlauf längs seiner Achse hin und hergeht und dabei an einen Wendepunkt kommt,
während eins seiner Schlichtmesser oder jedes seiner Schlichtmesser das Zahnrad
überfährt. Das führt zur Erzeugung eines Zahnrades, das sich von der üblichen Gestalt
dadurch unterscheidet, daß die Zahnflanken mehr oder weniger stark gekrümmt sind
oder daß die Krümmungsmittelpunkte etwas verschoben sind oder daß beides der Fall
ist. Das führt zu einer Abwandlung des Tragbildes hinsichtlich seiner Länge oder
seiner Lage im Vergleich mit den üblichen Zahnrädern, sofern das in dieser Weise
hergestellte Tellerrad mit einem Ritzel kämmt, das nicht abgewandelt ist. Je nach
den Einstellungen der in den F i g. 6 und 7 veranschaulichten Schaltwerke kann man
die Abwandlung des Tragbildes nur bei der einen Flanke jedes Zahnes oder bei beiden
Flanken erreichen. Schließlich läßt sich durch eine entsprechende Einstellung der
Maschine bewirken, daß beide Zahnflanken eines jeden Zahnes als Schraubenflächen
konstanter axialer Steigung geschnitten werden, gemäß dem bereits erwähnten bekannten
Verfahren. Bewerkstelligt wird dies dadurch, daß die Achse 153 des Zylindersegmentes
geneigt zur Richtung 79 und in einem spitzen Winkel zur Achse 27 eingestellt wird,
während gleichzeitig die von der Mitte der Kugel 77 beschriebene Bahn in derselben
Ebene verbleibt wie die Achse 153. In diesem Falle bewegt sich jedes Messer bei
seinem Schnitt auf einer schraubenförmigen Bahn konstanter Steigung. Stellt man
die in den F i g. 4, 6 und 7 gezeigten Einstellmittel derart ein, daß die Achse
153 gegenüber der von der Kugelmitte beschriebenen Bahn versetzt liegt und diese
weder schneidet noch parallel zu ihr verläuft, dann kann die zur Beeinflussung des
Tragbildes dienende Schwingbewegung der Schraubenbewegung überlagert werden und
bewirken, daß die axiale Verschiebung des Messerkopfes während dessen Umlaufes mit
einer sich ändernden Geschwindigkeit erfolgt. Infolgedessen werden Zahnflanken erzeugt,
die Schraubenflächen von si--h ändernder Steigung darstellen. Je nach der Einstellung
der in den F i g. 6 und 7 gezeigten Einstellmittel läßt sich die Steigung der Schraubenfläche
bei der einen Flanke ebenso ändern wie bei der anderen oder in verschiedener Weise
ändern.
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Die Phasenbeziehung zwischen dem Messerkopf und dem Nocken 81 und
183 läßt sich dadurch ändern, daß man die Klauenkupplung 61 löst und dann die Messerkopfspindel
dreht. In dieser Weise kann man die gewünschte Phasenbeziehung nach Schärfen des
Messerkopfes von neuem herstellen. Die Phasenbeziehung zwischen der Schubkurvenscheibe
81 und der Schubkurvenscheibe 183 läßt sich dadurch ändern, daß man zunächst eine
Klauenkupplung 80 löst, mit deren Hilfe das Zahnrad 85 auf seiner
Welle befestigt ist und dann die Welle 86 dreht. Mit Hilfe einer solchen Verstellung
kann man die Maschine zum Bearbeiten von Zahnrädern von verschiedener Breite der
zu verzahnenden Stirnfläche herrichten. Die Welle 186, auf der die Schubkurvenscheibe
183 verkeilt ist, trägt am besten noch eine weitere nicht näher veranschaulichte
Schubkurvenscheibe zum Antrieb des der Teilschaltung dienenden Triebwerkes, durch
das die Werkstückspindel 28
gedreht wird, um jeweils die nächste Zahnlücke
des Werkstückes G in die Schnittstellung zu bringen, und zwar jedesmal, wenn sich
das Werkstück in der Lücke IX, X des Messerkranzes befindet.