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Zahnradschneidmasehine.
Die Erfindung betrifft eine Zahnradschneidmaschine und hat insbesondere Mittel zum Gegenstande, welche eine der gewünschten Zahnteilung und Winkelstellung genau entsprechende Führung des Arbeitsstückes um eine feste Drehachse ermöglichen.
Die Erfindung kann sowohl für Zahnradschneidmaschinen verwendet werden, bei welchen die Zähne in einem einzigen Arbeitsgang, beispielsweise durch einen quer über den Radkranz des Arbeitsstückes geführten Fräser, als auch beim Wälzverfahren durch ein erzeugendes Rad, beispielsweise durch einen Schneckenfräser, hergestellt werden. Ferner ist sie anwendbar bei der Herstellung von -Schrauben-, Stirn-, Spiral-, Kegel-und Schneckenrädern mittels eines dieser Verfahren.
Bei den bekannten Zahnradschneidmaschinen, die zur Herstellung \ on Stirn-, Schrauben-, Spiral-, Kegel-und Schneckenrädern dienen, ist die Erlangung der richtigen Schalt-oder Teilbewegung bzw. die richtige Verteilung der Zähne am Arbeitsstück von der Genauigkeit einer Schnecke und eines am Tisch der Maschine befestigten Schneckenrades abhängig, durch welche das Arbeitsstück seine Drehbewegung erhält.
Bei Versuchen mit einer grossen Anzahl von treibenden Schneckenrädern und Schnecken, wie sie bei Zahnradschneidmaschinen Verwendung finden, hat sich herausgestellt, dass die Schneckenräder und Schnecken zwei Hauptarten von Fehlern aufweisen, die Unregelmässigkeiten in der Winkelgeschwindigkeit des Arbeitsstückes hervorrufen. Diese Unregelmässigkeiten beim Arbeiten machen sich gewöhnlich in bestimmten Zeitabständen bemerkbar, und zwar wiederholen sich einige dieser Unregelmässigkeiten mit jeder Umdrehung des Schneckenrades, andere mit jeder Umdrehung der Schnecke.
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der Form oder Teilung der Schneckenradzähne oder durch nicht mittelpunktsrichtige Lagerung des Schneckenrades bzw. des Schneckenrades am antreibenden Radsatz der Maschine, auf welcher das'zuerst genannte Schneckenrad geschnitten wurde, hervorgerufen.
Die erwähnten Ungenauigkeiten der verwendeten Mittel haben gewöhnlich Unregelmässigkeiten in der Winkelgeschwindigkeit des Arbeitsstückes zur Folge. Nimmt man z. Bs an, ein zu schneidendes Rad sei exzentrisch auf dem Arbeitstisch aufgespannt, so laufen seine Peripheriepunkte bei der Teil-oder Wälzbewegung mit um so grösserer Geschwindigkeit an dem Werkzeug vorbei, je grösser ihre Entfernung von der Drehachse ist. Wenn diese Unregelmässigkeiten als Ordinaten auf eine die Winkelstellung tragendes Abszisse aufgetragen werden, so ergeben sich Kurven, die ungefähr die Form von Sinuslinien besitzen.
Die Unregelmässigkeiten der zweiten Art, die sich mit jeder Umdrehung der Schnecke wiederholen, können beispielsweise durch Ungenauigkeiten in der Teilung oder der Form des Schneckengewindes verursacht werden. Trägt man auch diese Abweichungen in der oben erwähnten Weise in ein Koordinatensystem ein, so ergibt sich eine wellenförmige Kurve (ähnlich einer Sinuslinie), deren Wellen sich gleichmässig mit den aufeinander folgenden Umdrehungen der Schnecke wiederholen.
In der Zeichnung veranschaulicht Fig. i die Gesamtfehlerkurve, die sich aus den beiden genannten Unregelmässigkeiten zusammensetzt. (X ist in den Fig. i bis 7 der grösste Fehlerbereich). Die Kurve besteht aus einer Reihe von kurzen Wellen, die sich in Form einer langen, gestrichelt eingezeichneten Welle aneinanderreihen. Die kurzen Wellen wiederholen sich mit jeder Umdrehung der Schnecke, die langen Wellen wiederholen sich mit jeder Umdrehung des Schneckenrades. Diese Kurve stellt daher die Lagenabweichungen des Werkstückes gegenüber dessen jeweils theoretisch richtigen Stellungen beim Antrieb durch eine einzige Schnecke dar. Hierbei entspricht jede positive Kurvenordinate einem Voreilen,
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Lage.
Verlegt man die Eingriffsstelle zwischen der einzigen Schnecke und dem Schneckenrad am Umfange des letzteren gegenüber der gemäss Fig. i angenommenen Eingriffsstelle um I8oo, so nimmt die Fehlerkurve die Form nach Fig. 2 an.
Wird nun aber der Antrieb durch die beiden genannten Schnecken gleichzeitig und unter Anwendung der nachstehend beschriebenen Ausgleichsvorrichtungen bewirkt, die das Rad eine Stellung einnehmen lassen, die dem jeweiligen Mittelwert der Stellungen gemäss F g. i und 2 entspricht, so werden sich die Abweichungen gegenüber den richtigen Stellungen wie in Fig. 3 darstellen.
, Es ist ersichtlich, dass hierbei die einander entsprechenden Teile der sich mit jeder
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gesetzter Phase, da auch die Eingriffsstellen der Schnecken sich gerade gegenüberliegen. Die Teile der kurzwelligen Kurven heben sich dagegen nicht auf, da sie, mit Bezug auf die beiden Schnecken, nicht in entgegengesetzter Phase liegen.
Falls mit den beiden erwähnten Schnecken keine Ausgleichsvorrichtungen verwendet werden, die das Schneckenrad in eine Lage bringen würden, die in. der Mitte zwischen den Stellungen liegt, in die das Rad durch den Antrieb jeder Schnecke für sich allein gelangen würde, so steht das Schneckenrad in jedem Augenblick gerade mit derjenigen Schnecke in kraftschlüssigem Eingriff, die gewissermassen voreilt. während die andere Schnecke unter der Annahme eines zur Vermeidung des Klemmens ausreichenden Spieles zurückgeblieben ist. Die diesem Falle entsprechenden Abweichungen in der Lage des Schneckenrades sind in der aus Fig. 4 ersichtlichen Kurve dargestellt.
Wendet man nun zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Schneckenrades liegende Antriebsschnecken an und legt die Eingriffsstelle der zweiten Schnecke L gemäss Fig. 8 der Zeichnung derart, dass sie um eine halbe Zahnteilung in bezug auf einen der Eingriff, stelle der anderen Schnecke R genau gegenüberliegenden Punkt versetzt ist, so wird die Kurve der Stellungsabweichungen, die bei Antrieb mit der Schnecke L allein eintreten würden, ähnlich der in Fig. 2 veranschaulichten sein, jedoch mit dem Unterschiede, dass ihre Phase dieser gegenüber in wagrechter Richtung um eine halbe kleine Wellenlänge verschoben ist, wie Fig. 5 zeigt. Der Fig. i entsprechen hierbei nach wie vor die Stellungen, die das Werkstück einnimmt, wenn der Antrieb nur durch die erste Schnecke R erfolgt.
Wird also das Schneckenrad gleichzeitig durch die Schnecken L und R angetrieben, so erhält man die entsprechende Kurve der Abweichungen durch Vereinigung der beiden Kurven nach Fig. i und 5. Falls dabei wieder keine Ausgleichsorrichtungen vorgesehen sind, so erhält man als resultierende Kurve eine solche nach Fig. 6 ; hier wird das Schneckenrad immer von derjenigen der beiden Schnecken angetrieben, die gegenüber der anderen gewissermassen voreilt und mit der es in kraftschlüssigem Eingriff steht.
Wenn jedoch Einrichtungen getroffen werden, die das Rad in eine Stellung bringen, die in der Mitte zwischen den beiden Stellungen liegt, die das Rad haben würde, wenn der Antrieb gesondert durch die eine oder andere der Schnecken L und R erfolgt, so zeigt sich, dass die Abweichungen sich gegeneinander fast vollkommen ausgleichen, so dass sich eine Gesamtfehlerkurve, wie in Fig. y ersichtlich, ergibt.
Diese Wirkungsweise liegt der den Gegenstand der Erfindung bildenden Zahnradschneidmaschine zugrunde, deren Arbeitstisch in bekannter Weise von mehreren parallel arbeitenden
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angetrieben wird.
Der Erfindung gemäss wird das eine Antriebsrad um einen Winkel von 1800 + einer halben Zahnteilung des angetriebenen Rades gegen das andere Antriebsrad versetzt. Die gleichen Antriebskräfte wirken nachgiebig auf das Teilrad ein und dadurch werden Fehler in den Zahnprofilen dieses Teilrades ausgeglichen.
Zum Zwecke des Ausgleiches der auf das angetriebene Element einwirkenden Drehmomente, werden an den verschiedenen antreibenden Elementen Ausgleichsfedern vorgesehen.
Die Fig. 9 und TO zeigen eine solche Anordnung.
Bei der als Ausgleichsgetriebe wirkenden Einrichtung trägt die Welle e an ihren Enden die Schnecken o und i, die in die auf den Wellen der Schnecken 1 und r befestigten Räder i und p eingreifen. Die Welle e hat sehr, geringes Spiel in der Längsrichtung, so dass die einander entgegengerichteten von den Rädern p und i heriührenden Schübe aufgehoben we. den. Die Räder p und l'haben entgegengesetzte Drehrichtung. Die Welle e wird mit Hilfe geeigneter Getriebe von einer Hauptantriebswelle a aus angetrieben.
Die vorstehend beschriebene Anordnung wirkt als Differentialgetriebe, weil die von den Schnecken 0 und i herrührende Schübe einander entgegengesetzt sind. Wenn nun durch irgendeine Ursache die Schnecken ungleiche Schübe ausüben, kann sich die Welle e in ihrer Längsrichtung bewegen, so dass sofort ein Ausgleich zwischen den Schüben eintritt.
Infolgedessen wird auf jede der schaltenden Schneckenwellen k und q dieselbe Kraft übertragen. Es stehen daher die Schnecken 1 und r auf diesen Wellen gleichzeitig in kraft- schlüssigem Eingriff mit dem Schneckenrad s, so dass, wenn durch irgendeine Ungenauigkeit des Schneckenrades s oder einer der Schnecken J oder r eine Abweichung von dem richtigen, zwischen den Schnecken und dem Schneckenrad bestehenden Übersetzungsverhältnis ver- ursacht wird, eine der Schnecken 1 und r mit Bezug auf das Schneckenrad in ihrer Winkelstellung so weit vorgerückt wird als die andere Schnecke in ihrer Winkelstellung, zurück- geschoben wird,
so dass die Lage des Schneckenrades der Lage der ersten Schnecke bei einer gewissen Verzögerung und gleichzeitig der Lage der zweiten Schnecke bei einem
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gewissen Voreilen entspricht. Die WinkelteIlung des Schneckenrades wird-. omit das arithmetische Mittel derjenigen Stellungen sein, die das Schneckenrad einnehmen würde. falls der Antrieb jeweils durch'eine der Schnecken allein erfolgt.
Bei der mit Ausgleichsfedern ausgerüsteten Einrichtung sind auf den Wellen k und q die Schnecken l und r mittels Keilen derart befestigt, dass die Schnecken in der Längsrichtung auf den Wellen beweglich sind. Zwischen den Enden der Schnecken und den Lagern des Schneckengehäuses sind Federn x eingeschaltet, die von vornherein unter einem bestimmten Druck stehen.
Für die Wirkungsweise des federnden Ausgleichs ergibt sich dieselbe Herleitung aus der Betrachtung, dass die ganze Tangentialkraft, die erforderlich ist, um das Rad in Bewegung zu setzen, konstant ist (da die Trägheit bei dem in Frage kommenden langsamen Bewegungen vernachlässigt werden kann), so dass bei irgendeiner Abweichung vom richtigen Übersetzungsverhältnis zwischen den Schnecken l und r einerseits und dem Schneckenrad s
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normalen treibenden Kraft (bzw. der Hälfte der vollen, zum Antrieb des Schneckenrades erforderlichen Kraft) jeder Schnecke um den Betrag geringer ist, um welchen die treibende Kraft an der Eingriffsstelle der anderen Schnecke deren normale antreibende Kraft übersteigt.
Bei Federn gleicher Stärke werden durch deren Zusammendrückung gleich grosse Verschiebungen von entgegengesetzter Richtung hervorgerufen. Daher steht das Schneckenrad (bei Annahme eines normalen Anfangsdruckes der Federn, der grösser sein muss, als alle vorkommenden Druckänderungen) in stetem kraftschlüssigen Eingriff mit beiden Schnecken, und das Schneckenrad eilt in seiner Stellung gegenüber derjenigen, welche es beim Antrieb durch die erste Schnecke allein haben würde, ebenso weit vor, als es gegenüber der Stellung, die es beim Antrieb durch die zweite Schnecke allein haben würde, zurückbleibt. Die Stellung des Rades ist daher das genaue Mittel der eben erwähnten zwei Stellungen.
Einstellvorrichtungen irgendwelcher Art können vorgesehen werden, die dazu dienen, die Schnecken längs ihrer Wellen zu bewegen, bis jede derselben in kraftschlüssigen Eingriff mit dem betreffenden Schneckenrad gelangt ist.
An Stelle der vorstehend beschriebenen Getriebe können auch Getriebe anderer Art benutzt werden, deren einzelne Teile in der verschiedensten Weise angeordnet werden können.
An Stelle der Schnecken und Schneckenräder können auch Stirnräderetriebe ver- wendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Zahnradschneidmaschine, deren Arbeitstisch von mehreren parallel arbeitenden und an entgegengesetzten Seiten des angetriebenen Rades angeordneten Antriebsrädern angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Antriebsrad um einen Winkel von 1800 -f- einer halben Zahnteilung des angetriebenen Rades gegen das andere Antriebsrad versetzt ist.