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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 266733 KLASSE 49 b. GRUPPE- M 266733 CLASS 49 b. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. November 1910 ab.Patented in the German Empire on November 13, 1910.

Bei den gebräuchlichen Maschinen zum Schneiden zylindrischer Evolventen -Verzahnungen ist man zur Erzielung eines genauen Schnittes gezwungen, die ins langsame übersetzenden Zwischenräder, welche dem zu schneidenden Rad die Drehung und dem Werkzeugschlitten die entsprechende Längsbewegung erteilen, auszuwechseln, wenn Zähne von Zahnrädern anderen Durchmessers geschnitten werden sollen. Diese Auswechselung macht aber eine große Anzahl von Wechselrädern erforderlich. Manchmal lassen sich gewisse Verzahnungen überhaupt nur mit Annäherung an die richtige Form schneiden; denn man besitzt nicht immer Wechselräder, die sich dazu eignen, dem zu schneidenden Zahnrad und den Schneidwerkzeugen die gewollte Bewegung zu erteilen.With the machines commonly used for cutting cylindrical involute gears one is forced to achieve a precise cut, translating into the slow one Intermediate wheels, which give the wheel to be cut the rotation and the tool slide the corresponding longitudinal movement grant to replace if teeth of gears of different diameters are cut should be. However, this change makes a large number of change gears necessary. Sometimes certain gears can only be cut if they approximate the correct shape; because you don't always have change gears that are suitable for the one to be cut To give the gear and the cutting tools the desired movement.

Die Maschine, die den Erfindungsgegenstand bildet, ermöglicht es, streng genau alle zylindrischen Verzahnungen zu schneiden, deren Flanken von Teilen einer Kreisevolvente gebildet werden. Dabei kann man den Durchmesser der zu schneidenden Zähne so wenig als man nur will, also in den feinsten Abstufungen, verändern, ohne gezwungen zu sein, zu diesem Zwecke jene Wechselräder auszutauschen, welche die Drehbewegung des zu schneidenden Zahnrades und die Vbrwärtsschaltung des Schneidwerkzeuges vermitteln.The machine, which forms the subject of the invention, makes it possible to strictly precisely all cylindrical To cut gears, the flanks of which are formed by parts of an involute of a circle will. You can change the diameter of the teeth to be cut as little as you want, i.e. in the finest gradations, change without being forced to exchange those change gears for this purpose, which the rotary movement of the the gear to be cut and the forward shift of the cutting tool.

Das Prinzip der Maschine besteht darin,The principle of the machine is

daß ein auf der Achse des zu schneidenden Zahnrades befestigter Arm mit seinem nach einer Evolvente gestalteten freien Ende auf einem einen geradflankigen Zahn der Zahnstange vertretenden geneigten Lineal ruht, welches, sich selbst parallel bleibend, sinkt und dabei durch Zwischengetriebe, die, wie gesägt, nicht ausgewechselt werden, die Vorschubvorrichtung für den Werkzeugschlitten derart bewegt, daß dieser zusammen mit dem zu schneidenden Rad eine Wälzbewegung ausführt. Dieses Beibehalten derselben Zwischengetriebe beim Schneiden von Zahnrädern anderen, aber nur wenig abweichenden Durchmessers wird dadurch ermöglicht, daß die Neigung der geradflankigen Zähne der ideellen Zahnstange, d. h. die Neigung des den Evolventenarm tragenden Lineals rechnungsgemäß geändert wird.that an arm attached to the axis of the gear to be cut with his after an involute-shaped free end on a straight-flanked tooth of the rack represented inclined ruler rests, which, remaining parallel to itself, sinks and through intermediate gears which, like sawed, are not exchanged, the feed device for the tool slide moved in such a way that it executes a rolling movement together with the wheel to be cut. This retention of the same intermediate gear when cutting gears with different but only slightly different diameters is made possible by the fact that the inclination of the straight-flanked teeth of the ideal Rack, d. H. the inclination of the ruler supporting the involute arm as calculated will be changed.

In den Zeichnungen istIn the drawings is

Fig. ι die schematische Darstellung eines Stückes eines Evolventenzahnrades, das sich mit einer geradflankigen Zahnstange in Eingriff befindet,Fig. Ι the schematic representation of a piece of an involute gear, which is in engagement with a straight-flanked rack,

Fig. 2 die schematische Darstellung der Gesamtheit der die Erfindung verkörpernden Organe.Figure 2 is a schematic representation of the entirety of those embodying the invention Organs.

Fig. 3 zeigt die aufeinanderfolgenden Stufen des Schneidens der Zähne eines Rades.Fig. 3 shows the successive stages of cutting the teeth of a wheel.

Fig. 4 ist der Aufriß einer gemäß der Erfindung durchgebildeten Maschine.Figure 4 is an elevation of a machine made in accordance with the invention.

Fig. 5 ist die Darstellung einer Einzelheit der Vorrichtung zum Aufspannen des zu schneidenden Zahnrades.Fig. 5 is a representation of a detail of the device for clamping the to cutting gear.

In Fig. ι sei O C der Teilkreishalbmesser eines Zahnrades, welches mit einer Zahnstange mit der Teillinie χ y kämmt. O A ist der Halbmesser des Grundkreises jener Evolvente, deren Stück P Q die Flanke eines Zah-In Fig. Ι OC is the pitch circle radius of a gear which meshes with a rack with the partial line χ y . OA is the radius of the base circle of that involute whose piece PQ is the flank of a tooth

nes des zum Teilkreis 0 C gehörigen Zahnrades bildet. M N ist die ebene Flanke eines Zahnes der zur Teillinie χ y gehörigen Zahnstange. Zieht man vom Punkte C (dem Berührungspunkt des Teilkreises mit der Teillinie) aus die Tangente C A an den Grundkreis O A, so erhält man zwischen dieser Tangente und der Linie χ y den Winkel χ C A, der mit α bezeichnet werden möge. Dieser Winkel gibtnes of the gear belonging to the pitch circle 0 C forms. MN is the flat flank of a tooth of the rack belonging to the partial line χ y. If one draws the tangent CA to the base circle OA from point C (the point of contact of the partial circle with the partial line), one obtains the angle χ CA between this tangent and the line χ y , which can be denoted by α. This angle gives

ίο die Richtung des Zahndruckes an, der im Punkt C vom Zahnrad auf die Zahnstange ausgeübt wird. Die Tangente C A ist die Eingriffslinie, d. h. sie ist der geometrische Ort aller Punkte, in denen die Evolvente P Q und die gerade Zahnflanke M N während des Eingriffs des Zahnrades in die Zahnstange einander berühren. Aus dem rechtwinkligen Dreieck OCA ergibt sich die Gleichungίο the direction of the tooth pressure exerted in point C by the gear on the rack. The tangent CA is the line of action, ie it is the geometric location of all points at which the involute PQ and the straight tooth flank MN touch each other during the meshing of the gear in the rack. The equation results from the right-angled triangle OCA

OC = OC =

OA
cos α OA
cos α

Nun zeigt (Fig. 2) P ein zu schneidendes Zahnrad mit dem Teilkreis r. Befestigt man auf seiner Achse O einen Arm F, der an seinem äußeren Ende ein Stück der zum Grundkreis mit dem Halbmesser O A gehörigen Evolvente α trägt, so stellt diese Evolvente a die Flanke eines Zahnes mit dem Teilkreishalbmesser OC = R dar. Diese Flanke befindet sich in Berührung mit einem Lineal b, welches die ebene Zahnflanke einer in der Lotrichtung χ y geführten Zahnstange darstellt. Verbindet man die Zahnstange b mit dem die Schneidwerkzeuge q mit gerader Kante tragenden Schlitten mittels einer Schraubenspindel W und ins langsame übersetzender Zwischenvorgelege m η -p in der Weise, daß das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit ν der im Sinne des Pfeiles ζ erfolgenden Fortschaltung des Werkzeugschlittens zur Senkgeschwindigkeit V des Lineals b gleich ist dem Verhältnis zwischen dem Halbmesser r des zu schneidenden Zahnrades P zum Halbmesser R = OC des (gedachten) Zahnrades, dessen Flanke durch . die Evolvente α dargestellt wird, d. h. macht manNow (Fig. 2) P shows a gear to be cut with the pitch circle r. If one attaches an arm F on its axis O, which at its outer end carries a piece of the involute α belonging to the base circle with the radius OA , this involute a represents the flank of a tooth with the pitch circle radius OC = R. This flank is located in contact with a ruler b, which represents the flat tooth flank of a rack guided in the perpendicular direction χ y. If the rack b is connected to the carriage carrying the cutting tools q with a straight edge by means of a screw spindle W and the intermediate gear train m η -p , which translates slowly, in such a way that the ratio between the speed ν of the advancement of the tool carriage taking place in the direction of the arrow ζ to The lowering speed V of the ruler b is equal to the ratio between the radius r of the toothed wheel P to be cut to the radius R = OC of the (imaginary) toothed wheel whose flank goes through. the involute α is represented, ie one makes

Aus der oben abgeleiteten FormelFrom the formula derived above

r ~Rr ~ R

erteilt man ferner den Werkzeugen q eine zweite Bewegung, nämlich eine hin und her gehende Schneidbewegung parallel zur Achse O des Zahnrades P, so erzeugt man auf diese Weise die beiden seitlichen Begrenzungsflächen eines Zahnes' des Zahnrades P. Dabei ist dann die Bewegung des Schlittens winkelrecht zur Achse O, also in der Bildebene, identisch mit jener Bewegung, welche eine mit dem ZahnradP in Eingriff stehende Zahnstange erkennen läßt.If one also gives the tools q a second movement, namely a reciprocating cutting movement parallel to the axis O of the gear wheel P, the two lateral boundary surfaces of a tooth of the gear wheel P are produced in this way to the axis O, i.e. in the image plane, identical to that movement which reveals a rack in engagement with the gear P.

cos αcos α

ergibt sich:surrendered:

Wenn man für den Evolventengrundkreis stets den nämlichen Halbmesser O A wählt, hingegen den Winkel α verändert — und hierfür genügt es, den Neigungswinkel des Lineals δ zu verändern —, so veranlaßt man zugleich eine Veränderung des Teilkreishalbmessers If one always selects the same radius OA for the involute base circle, but changes the angle α - and for this it is sufficient to change the angle of inclination of the ruler δ - then one causes a change in the pitch circle radius at the same time

cos αcos α

Es ändert sich alsoSo it's changing

OC in OC¹ — R¹ = OC in OC ¹ - R ¹ =

OA
COSa¹ OA
COSa ¹

Behält man bei dem in Fig. 2 dargestellten Schema das Verhältnis v.V bei, indem man die Wechselräder mnp nicht auswechselt, so erhält manIf, in the scheme shown in FIG. 2, the ratio vV is retained by not exchanging the change gears mnp , then one obtains

ν _ r¹ ν _ r ¹

Ύ ~ Γβϊ ' Ύ ~ Γβϊ '

wobei r^l den Halbmesser eines neu zu schneidenden Rades P¹ bedeutet. Indem man also den Winkel α, d. h. den Neigungswinkel des Lineals b verändert, verändert man zugleich O C (weil ja der Berührungspunkt zwischen a und b nicht der nämliche bleibt), und der Halbmesser des zu schneidenden Rades P verändert sich entsprechend, wird also gleich einem Werte r¹ von solchem Betrage, daß stets die Gleichung erfüllt istwhere ^{r l is} the radius of a new wheel P ¹ to be cut. By changing the angle α, i.e. the angle of inclination of the ruler b , you also change OC (because the point of contact between a and b does not remain the same), and the radius of the wheel P to be cut changes accordingly, i.e. becomes equal to one Values r ¹ of such an amount that the equation is always fulfilled

νν
ΎΎ

Man kann also den Winkel α um einen sehr kleinen Betrag sich verändern lassen, derart, daß man imstande ist, Zahnräder P zu schneiden, deren Halbmesser r r¹ r^z usw. sich äußerst wenig voneinander unterscheiden, und zwar geschieht dies mit größter Genauigkeit.The angle α can therefore be changed by a very small amount in such a way that one is able to cut gears P whose radius rr ¹ ^{r z} etc. differ extremely little from one another, and this is done with the greatest accuracy.

Wie in Fig. 3 dargestellt, wird das Zahnrad P Zahn für Zahn mittels zweier Werkzeuge q geschnitten, und zwar die beiden no Seiten jedes Zahnes auf einmal, d² ist ein soeben fertig geschnittener Zahn; das Zahnrad P bietet nunmehr den beiden Schneidwerkzeugen q den Zahn d¹ dar, der auf der Zeichnung als in Bearbeitung befindlich dar- n5 gestellt ist, d. h. dieser Zahn unterliegt dem Einfluß der doppelten Bewegung der Schneidwerkzeuge, nämlich einer zum Schneiden dienenden Bewegung, parallel zur Achse des Zahnrades P und einer winkelrecht zur Achse des Zahnrades P im Sinne des Pfeiles ζ erfolgenden zweiten Bewegung, welche gleich-As shown in FIG. 3, the gear wheel P is cut tooth by tooth by means of two tools q , namely the two no sides of each tooth at once, d ² is a tooth that has just been cut; the gear P now offers the two cutting tools q the tooth d ¹ , which is shown in the drawing as being processed, ie this tooth is subject to the influence of the double movement of the cutting tools, namely a movement used for cutting, parallel to the Axis of the gear P and a second movement at right angles to the axis of the gear P in the direction of the arrow ζ , which is equal to

zeitig mit einer Winkeldrehung des Zahnrades P stattfindet.occurs in time with an angular rotation of the gear P.

Die in Fig. 4 im Aufriß dargestellte Maschine besitzt eine Gleitbahn 1 für den Schlitten 2, der die ebenflächigen Schneidwerkzeuge q trägt. Der Schlitten 2 erhält zunächst, wie bei den gebräuchlichen Maschinen, eine hin und her gehende Bewegung parallel zur Achse des zu schneidenden Rades, damit die Werkzeuge q die Zähne schneiden, und eine zweite Bewegung winkelrecht zur genannten Achse 3 des zu schneidenden Rades. Diese Längsbewegung des eine Mutter tragenden Schlittens 2 wird durch eine Spindel 4 hervorgebracht, welche ihren Antrieb von einem Schneckenrad 5 aus erhält, das sich mit einer auf der Welle 7 sitzenden Schnecke 6 in Eingriff befindet. Auf der Welle 7 sitzt ein Kegelrad 8, das mit einem auf einer Zwischenwelle 10 sitzenden Kegelrad 9 kämmt. Die Zwischenwelle 10 empfängt ihre Bewegung mittels Kegelräder 11 und 12 von einer lotrechten Schraubenspindel 13, mit welcher der das geneigte Lineal b tragende Schlitten 14 zusammenwirkt. Die Schraubenspindel 13 wird von der nicht eingezeichneten Antriebswelle der Maschine aus angetrieben. Diese Welle treibt ferner ein auf die Schraubenspindel 13 gekeiltes Zahnrad 20, welches seinerseits die Bewegung auf die soeben beschriebenen Organe weiter überträgt.The machine shown in elevation in FIG. 4 has a slide 1 for the carriage 2 which carries the flat cutting tools q. As with conventional machines, the carriage 2 initially receives a reciprocating movement parallel to the axis of the wheel to be cut so that the tools q cut the teeth, and a second movement at right angles to the named axis 3 of the wheel to be cut. This longitudinal movement of the slide 2 carrying a nut is brought about by a spindle 4, which receives its drive from a worm wheel 5 which is in engagement with a worm 6 seated on the shaft 7. A bevel gear 8 is seated on the shaft 7 and meshes with a bevel gear 9 seated on an intermediate shaft 10. The intermediate shaft 10 receives its movement by means of bevel gears 11 and 12 from a vertical screw spindle 13 with which the slide 14 carrying the inclined ruler b cooperates. The screw spindle 13 is driven by the drive shaft, not shown, of the machine. This shaft also drives a gear 20 wedged onto the screw spindle 13, which in turn transmits the movement to the organs just described.

Das geneigte Lineal b bildet einen einheitlichen Körper mit einem Bogenstück 15, welches über die Achse 16 des Schlittens 14 greift. Mit dem Schlitten 14 starr verbundene Stifte 17 greifen durch einen Bogenschlitz 18 des Stückes 15 und ermöglichen die Veränderung des Neigungswinkels des Lineals b und die Feststellung des Lineals in der gewünschten Lage. Der Bogenschlitz 18 ist mit einer Skala ' versehen, deren Nonius den Neigungswinkel des Lineals b genau einzustellen ermöglicht. The inclined ruler b forms a unitary body with a curved piece 15 which engages over the axis 16 of the carriage 14. Pins 17 rigidly connected to the carriage 14 engage through an arcuate slot 18 of the piece 15 and enable the angle of inclination of the ruler b to be changed and the ruler to be fixed in the desired position. The arc slot 18 is provided with a scale ', the vernier of which enables the angle of inclination of the ruler b to be set precisely.

Auf der Achse 3 des zu schneidenden Rades P ist ein schwerer Arm F befestigt, der mit seinem Ende eine gemäß einer Evolvente gestaltete, auf dem schrägen Lineal b ruhende Schablone α trägt.On the axis 3 of the wheel P to be cut, a heavy arm F is attached, the end of which carries an involute shaped template α resting on the inclined ruler b.

Wie aus Fig. 5 ersehen werden kann, wird das zu schneidende Rad P von einem Dorn 19 getragen, der in das Ende der Welle 3 ■eingesetzt ist. Die Welle 3 ist starr mit einem Schneckenrad 21 verbunden, welches mit einer Schnecke 22 kämmt. Die Schnecke bildet einen Bestandteil der Teilvorrichtung und ist in einem Gehäuse 23 gelagert, welches starr mit der hohlen Achse 24 verbunden ist, auf welcher der die Schablone tragende Arm F festgekeilt sitzt.As can be seen from Fig. 5, the wheel P to be cut is carried by a mandrel 19 which is inserted into the end of the shaft 3 ■. The shaft 3 is rigidly connected to a worm wheel 21 which meshes with a worm 22. The worm forms part of the part device and is mounted in a housing 23 which is rigidly connected to the hollow axis 24 on which the arm F carrying the template is wedged.

Wie bei den gebräuchlichen Maschinen wird das Zahnrad P vom Arm F mitgenommen, der immer dann, wenn die Teilvorrichtung gerade nicht gebraucht wird, die hohle Achse 24, das Gehäuse 23, die Schnecke 22, das während dieses Vorganges mit der Schnecke sozusagen verkuppelte Schneckenrad 21 und schließlich die Achse 3 mitnimmt. Ist der Zahn geschnitten, so benutzt man die Teilvorrichtung, um dem Rad P eine der Teilung entsprechende Winkeldrehung zu geben; die Achse 3 ist dabei lose in der hohlen Achse 24 drehbar, da ja das Gehäuse 23 nicht mitgenommen wird, während die Schnecke 22 der Teilvorrichtung das Schneckenrad 21 des Zahnrades P um einen der Teilung entsprechenden Betrag dreht.As with conventional machines, the gear P is carried along by the arm F , which whenever the dividing device is not in use, the hollow shaft 24, the housing 23, the worm 22, the worm wheel 21, so to speak, coupled with the worm during this process and finally the axis 3 takes with it. Once the tooth has been cut, the dividing device is used to give the wheel P an angular rotation corresponding to the pitch; the axis 3 is loosely rotatable in the hollow axis 24, since the housing 23 is not carried along while the worm 22 of the dividing device rotates the worm wheel 21 of the gear P by an amount corresponding to the pitch.

Claims

Patent-to sayings:

1. Machine for cutting cylindrical involute gears by the rolling process, characterized in that an on the axis (3) of the gear to be cut (P) fixed arm (F) with its involute-shaped free end (a) on a straight-flanked tooth the rack representing inclined adjustable ruler (b) rests, which, remaining parallel to itself, sinks and thereby moves the feed device for the tool slide (2) through intermediate gears (12, 11, 9, 8, 6, 5) in such a way that these together the rolling motion carries the wheel to be cut, said production of dental not wheels of different diameters by changing the transmission gear, but by changing the slope of the ideal tooth rack, that is, by adjusting the Evolventenarm the bearing ruler is made possible.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the arm (F) sits on a hollow shaft (24) through which the wheel to be cut (P) and that with the worm (22) of the dividing device in

. Engaging worm wheel (21) carrying shaft (3) passes through such that Shaft (3) rigidly connected to hollow shaft (24) during machining, when in use but the part device is rotatable in the same.

1 sheet of drawings.