Abwälzfräsmaschine.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Abwälzfräsmasehine zur Herstellung von Zahnrädern, vornehmlich der Uhr macherei. Diese Maschine ist gekennzeich net durch selbsttätige Mittel, welche eine Be wegung des Werkzeuges radial zur Werk stückachse bewirken, durch selbsttätige Mit tel, welche eine achsiale Verschiebung des
Werkstückes bewirken und durch Einrich- tungen, welche es ermöglichen, die genannten
Mittel entweder selbsttätig miteinander oder nacheinander wirken zu lassen, wobei durch ein selbsttätiges Nacheinanderwirken beider Mittel Stirnräder und durch ein selbsttÏtiges Zusammenwirken beider Mittel Kegelräder geschnitten werden können.
In der Zeichnung ist ein Ausf hrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, darin sind
Fig. 1 bis 5a schematische Darstellungen zur Erklärung des in der dargestellten Masehine befolgten Verfahrens und dem bisherigen Verfahren,
Fig. 6 eine Draufsicht der Maschine, teil weise im Schnitt nach Linie A-B in Fig. 9,
Fig. 7 eine Vorderansicht, teilweise im
Schnitt nach Linie G-H in Fig. 6,
Fig. 8 ein senkrechter Schnitt von rechts gesehen nach Linie E-F in Fig. 7, und
Fig. 9 eine Seitenansicht von rechts.
Das Abwälzverfahren zum Fräsen von
Stirnrädern wird in der Uhrmacherei auf zwei Arten ausgeübt :
Zum Schneiden von dicken Rädern wird nach Fig. 1 das Werkzeug parallel zur Werkstückachse auf Zahntiefe fortbewegt und f r ganz d nne RÏder nach Fig. 3 senkrecht zur Werkstückachse und innerhalb der Mittelebene des Werkstückes. Die Strecke a-b, Fig. 1. stellt den Anschnittweg des Fräsers dar, deren Länge sich nach Fräserdurchmesser und Zahntiefe richtet. Die Strecke a-b ist gleich der halben Sehne, deren zugehörige Bogenhöhe die Zahntiefe ist. Die Strecke b-c entspricht der Rad- breite, Strecke a-c dem ganzen Fräsweg.
Das Verfahren nach Fig. 3 mit dem sehr kurzen Fraswege a-b und der entsprechend sehr groben Produktion, ergibt Stirnräder mit konkavem Zahngrunde, weil der Fräser keine Längsbewegung ausführt. Der Krümmungsradius ist gleich dem Fräserradius. Es können daher auf diese Art nur sehr dünne Räder geschnitten werden, weil bei zunehmender Zahnbreite die Krümmung im Zahngrunde naturgemäss zunimmt.
Dagegen schliesst die Arbeitsweise gemäss Fig. 1 einen Zeitverlust in sich gegenüber dem in vorliegender Maschine nach Fig. 2 zur Verwendung gelangenden Verfahren, wo das Werkzeug mit seiner Achse um den Bruchteil eines Millimeters ausserhalb der Ebene einer Seitenfläche des Werkstückes sich befindet und bis auf Zahntiefe radial zum Werkstück bewegt wird, worauf das Werkstück um Zahnbreite achsial verschoben wird. Bei diesem Verfahren ist der zurück- zulegende Einschnittweg a-b viel kleiner als im Fall der Fig. 1, weil der Einschnitt- weg a-b der Zahntiefe entspricht, wÏhrend er nach Fig. 1 gleich der halben Sehne ist, deren zugehörige Bogenhöhe die Zahntiefe darstellt.
Je nach Fräserdurchmesser Zahntiefe kann das Verhältnis der Strecke a-b in Fig. 1 und 2 1 : 4 betragen.
Während hier durch eine Aufeinanderfolge der radialen Bewegung des Werkzeuges und der achsialen des Werkstückes Stirnrader hergestellt werden können, können mit der dargestellten Maschine durch eine gleichzeitige Ausführung der beiden Bewegungen Kegelräder hergestellt werden und durch eine weitere Kombination Kronräder, wie ein solches in Fig. 4 gezeigt ist.
Zu letzterem Zweck, das heisst zur Herstellung der Kronräder nach Fig. 4, wird vorerst durch ein Zusammenwirken der Ra dialbewegung des Werkzeuges und der Achsialbewegung des Werkstückes, wodurch eine Bewegung nach Linie a-b resultiert, die Kegelradverzahnung geschnitten, worauf selbsttätig eine zusätzliche arbeitslose Translationsbewegung des Werkzeuges erfolgt, bis dieses auf die Zahntiefe der Stirnradverzah nung eingestellt ist. Durch eine dritte Bewegung des Werkstückes wird die Stirnradverzahnung geschnitten.
Fig. 5 stellt ein Kronenrad samt Fräser in Stellung zum Kegel-und Stirnradschnitt dar. Zu den dargestellten Stellungen hat der Fräser bei e seine Mittelstellung auf der Schrägkante erreicht. Ist er an die unterste Kantenecke angelangt, so muss er durch eine arbeitslose Bewegung verstellt werden, so dass er nun die senkrechte Flanke y bearbeiten kann. Die Mitte dieser Flanke ist mit F bezeichnet. Fig. 5a zeigt einen Schraubenfräser mit Axe A und mit eingezeichneter Schraubenlinie e-/, auf welcher. die Fräserzähne liegen.
Die Fräserspindel wird zur Werkstuckspindel um den Steigungswinkel a des FrÏsers schräggestellt, das heisst die Tangente an die Schraubenlinie muss im Punkte f (Fig. 5a) parallel zur Werkstückspindel sein.
Aus diesem Grunde kann Punkt e der Schraubenlinie nicht senkrecht unter Punkt f liegen, und somit nicht in der gleichen Schnittebenedrehen.
Werkstück und Fräser arbeiten bei der dargestellten Maschine im Zwanglaufe, das heisst die Werkstückwelle, auf welcher ein Teilschneckenrad festsitzt, ist so über eine Teilschnecke und ein Teilwechselrädergetriebe mit dem Fräser verbunden, dass bei jedem Fräserumgange die Werkstückspindel samt darauf festgespanntem Werkstück um einen Zahn verschoben wird.
Aus diesem Grunde und weil die beiden Arbeitspunkte e und f des Fräsers nicht in der gleichen Vertikalebene liegen, werden die Zahnprofile von Kegel-und Stirnradschnitt nicht genau zu sammenfallen. Um ein genaues Aufeinanderpassen zu erzielen, muss während des Wech- sels vom Regel auf den Stirnradschnitt, bei dem der Fräser ausser Eingriff mit dem Werkstück dreht, der synchrone Gang zwischen Werkstück und Fräser momentan so aufgehoben werden, daB der Fräser durch eine Vorrichtung eine einmalige Zusatzdrehung im Werte von Bogen e-f (Win tel p) erhält.
Diese Zusatzdrehung kann beispielsweise so ausgeführt werden, dass der Zwanglauf von Fräser und Werkstück bei Stillstand der Maschine aufgehoben, der Frä- ser auf Grund seiner Schraubenform von Hand so gedreht wird, bis die beiden Zahn- profile zusammenfallen, und alsdann der Zwanglauf wieder hergestellt wird.
Bei der dargestellten Maschine wird der Übergang vom liegel-auf den Stirnradschnitt auf später zu erläuternde Weise mit Hilfe der Kurvenscheibe 38 bewirkt.
Die Maschine nach Fig. 6 bis 9 besitzt eine Antriebswelle 1, die am einen Ende eine Riemenscheibe 2 und am andern Ende ein Wechselrad 3 trägt und im Innern der Maschine das Schraubenrad 4. Rad 4 dient zur Übertragung der Drehbewegung auf den Fräser und kämmt mit dem Schraubenrad 5, welches mit dem Schraubenrad 6 auf derselben, auf der Achse 7 aufgeschobenen H lse festsitzt. Rad 6 kämmt mit dem auf der Fräserwelle 9 sitzenden Rad 8. Die Fräserwelle kann mittelst eines Schlittens 13 auf dem Maschinengestell la verschoben werden.
In dem Schlitten 13 ist ein Fräserkopf 11 drehbar und einstellbar von den Schrauben 12b gehalten und in diesem Fräserkopf ist in den in einer Hülse 10 vorgesehenen Lagern loa und lOb die Fräserwelle 9 mit dem Fräser lla gelagert. Die Hiilse 10 kann zur seitlichen Einstellung des Fräsers im Fräserkopf achsial durch eine Handschraube 12a verschoben werden. Durch Drehen des Fräserkopfes um die Achse 7 ist der Fräser in bezug auf seine Steigung einstellbar gemacht.
Das Wechselrad 3 dient zum Antrieb des von einer senkrechten Welle 22 getragenen Werkstückes 213. Es überträgt die Drehbewegung der Antriebswelle 1 durch ein Stirnradgetriebe 15,16,17 auf eine Welle 18 und eine auf dieser Welle festsitzende Teilschnecke 19 kämmt mit einem im Maschinengestell gelagerten und das eine Lager 53a der Welle 22 bildenden Teilschnecken- rad 21.
Mit dem Teilschneckenrad 21 ist ein Ring 21a starr verbunden, der mittelst eines Mitnehmerstiftes 22a in eine mit der Welle 22 starr verbundene Muffe 22b b eingreift. Das Werkstück 23 wird auf einen auswechselbaren Dorn 24 gesteckt und von einem Gegenhalter 25 mit drehbarem, auf dem Stück 23 aufliegenden Taster 26 durch Bügel 27 un, Verschluss 28 festgespannt. Dabei dreht der Taster sich im Gegenhalter 25 und ist durch eine Eugel abgestützt.
Die Teilschneckenwelle 18 trägt auch ein Wechselrad 20, welches mittelst der Wechsel- rader 29,30,31 und einer Schnecke 32 ein auf einer Kurvenscheibenwelle 35 angeordnetes Schneckenrad 33 antreibt. Dieses Rad sitzt auf einer Eupplungstrommel 34 fest, welche lose auf die Welle 35 aufgeschoben ist und mit einer auf der Welle 35 festsitzenden Kupplungsscheibe 36 zusammenarbeitet.
Ebenso sitzen auf der Welle 35 die liurven- scheiben 37,38,39 fest, sowie die Scheibe 40 mit dem Auslösehebel 41.
Von diesen Rurvenscheiben werden alle gegenseitigen Verschiebungen zwischenWerk- stück und Werkzeug gesteuert. Während die Scheibe 37 dazu bestimmt ist, mittelst eines im Gestell gelagerten, einen mit der Welle 22 starr verbundenen Stift 54a fassenden Doppelhebels 54 (Fig. 6 und 7) die achsiale Verschiebung des Werkstückes zu bewirken, und die Scheibe 39, die radial zum Werkstück auszuführenden Bewegungen des Werkzeuges mittelst des von der Scheibe geführ- ten, im Zapfen 47 gelagerten Doppelhebels 48, ist Scheibe'38 dazu bestimmt, die an lässlich der Fig.
5 und 5a erwähnte Zusatz- drehung des Fräsers zum Aufeinanderpassen der beiden Zahnprofile herbeizuführen.
Die Bewegungsübertragung des Hebels 48 auf den Schlitten 13 aber, der dureh Setwalbenschwanzführung im Maschinen- gestell gelagert ist, also die Strecke a-b nach Fig. 2, geschieht durch den im Hebel 48 sitzenden Nocken 48a, welcher auf ein mit der Achse 7 verschraubter Querbalken 42 drückt und durch die Federn 45, die in einem Vorsprunge 44 am Querbalken gelagert sind. Diese Federn liegen auf den Köpfen 46 des Maschinengestelles auf und drücken Achse 7 samt Querbalken 42 fortwährend an Hebel 48 und somit an Kurven- scheibe 39 an. Die Federn 45 samt Hebel 48 und Eurvensoheibe 39 bewirken also den Weg aùb nach Fig. 2.
Federn 51a, die einerseits am Stift 51b in Achse 7, anderseits im Schlitten 13 befestigt sind, ziehen den Schlitten fortwährend an Schraube 51 im Kopfe 51c. Hülse 43, auf welcher Kopf 51c festsitzt, ist lose im Schlitten 13 gelagert und mit Achse 7 durch Eniehebel 49 und 50 und Stift 51b verbunden. Beim Strecken und Knicken der Kniehebel gleitet also Hiilse 43 auf Achse 7 hin und her.
Da aber die Federn 51a den Schlitten 13 immer an Schraube 51 im Kopfe 51e ziehen, folgt natürlich auch der Schlitten 13 den Bewegungen der H lse 43. Durch diese Bewegung kann der Fräser schnellstens vor oder nach der Fräsarbeit an und vom Werkstüok geschoben werden.
Durch Drehen der Schraube 51 kann der Schlitten auf Hülse 43 vor und rückwärts geschoben und dadurch der Durchmesser des Werkstückes eingestellt werden. Es können also drei ganz bestimmte Bewegungen her vorgerufen werden, nämlich : 1. Durch Strecken und Knicken der Knie- hebel zum Ein-und Ausschalten. Ein
Gleiten des Schlittens 13 samt Hülse 43 hin und her. Querbalken 42 und Achse 7 sind in Ruhe. Federn 51a arbeiten.
2. Durch Drehen der Schraube 51 zum Ein stellen des Werkzeuges a. uf den Durch messer des Werkstückes. Dabei gleitet
Schlitten 13 auf Hülse 43. Querbalken 42, Achse 7, Hülse 43 sind in Ruhe,
Federn 51a arbeiten.
3. Die Bewegung durch die Kurvenscheibe 39 zur eigentlichen Fräsarbeit. Dabei fol gen Querbalken 42, Achse 7, Schlitten 13 samt Fräser, Hülse 43, Kniehebel 49,50 den Steigungen derRurvenscheibet Eedern
45 arbeiten.
Um die Verschiebung der Schnittebene vom Punkt e nach Fig. 5 und 5a zu erhalten, ist Schraubenrad 4 auf Welle 1 verschiebbar angeordnet, wobei ein durch die Radnabe 4 durchgesteckter Querstift 55 durch einen Schlitz der Welle I hindurchgreift (Fig. 7 und 8). Der Stift 55 greift aber auch durch einen auf die soweit ausgehöhlte Welle 1 eingesteckten Dorn 56 hindurch und sitzt fest in diesem Dorn, während eine sich gegen das Ende der Aushöhlung stützende Feder 57 gegen das Rad 4 presst und der Taststift 58 am Ende eines im Auge 60 des Gestelles gelager- ten Doppelhebels 59 der Feder 57 entgegenwirkt.
Das andere Ende dieses Hebels stutzt sich mit einer Einstellsehraube 61 gegen einen im Gestell gelagerten Dorn 62 und dieser Dorn ist im Kontakt mit der Umfangs- fläche der Kurvenscheibe 38 (Fig. 7). Durch die Schraube 61 wird hierbei die Verdrehung des FrÏsers um den Winkel ¯ (Fig. 5) regulierbar gemacht.
Durch das asiale Verschieben des Rades 4 wird das Rad 5 und damit der Fräser gedreht.
Die selbsttätige Auslösung des Werk zeuges vom Werkstück (unter selbsttätiger Auslösung des Werkzeuges ist das automatische Zurückgehen des Fräsers aus dem Arbeitsstück am Ende des Arbeitsganges zu verstehen) geschieht durch den Auslösehebel 41.
Dieser ist auf der Scheibe 40 drehbar gelagert und greift in der Arbeitsstellung der Maschine mit dem einen halbkreisförmig ausgeschnittenen Ende in eine Eindrehung am Ende einer in die hohle Welle 35 eingesteckten Stange 63. Die Scheibe 40, welche mit den Scheiben 39, 38, 37, 36 fest ver bunden ist, dreht sich innerhalb-eines Ge- häusehalses 64, auf dessen AuBenfläche ein einen Anschlagstift 65 tragender Reif 66 drehbar und einstellbar aufgepasst ist.
Im Betrieb beim Auftreffen des einen Hebelarmes 41 auf den Stift 65 wird der andere Hebelarm aus der Stange 63 ausgelöst, so dass die Stange 63 von einem Hebel 70 nach rechts angezogen werden kann. Hierbei trifft ein kegelförmig eingedrehter Teil 77 der Stange 63 auf durch die Nabe der Rupplungsscheibe 36 gesteckte Stifte 67, durch welche das unter der Wirkung einer nicht dargestellten Feder stehende Bremsband 68 des Kupplungsteils 34 ausgelöst wird.
Das Auslösen der Kupplung (beim Auslosen der Kupplung werden die Surven- scheiben 37,38, 39 samt Scheibe 40 frei, das heisst sie drehen sich nicht mehr mit Welle 35) kann aber auch durch einen von Hand zu bedienenden Spiess 69 geschehen, der in einer Nute der Welle 35 verschiebbar angeordnet ist und wenigstens einen der Stifte 67 nach aussen stossen kann. Der SpieB ragt, wenn die Teile gekuppelt sind, über das Ma- schinengestell nach auben vor, so dass er leicht zugänglich ist.
Der das auf der Hinterseite der Maschine herausragende Ende der Stange 63 fassende Dreifachhebel 70 sitzt auf einer im Gehäuse gelagerten Drehwelle 71 fest und ist mit seinem einen Arm durch eine Stange 72 mit dem Handhebel 73 verbunden. Der zweite Arm 70a greift so unter den Kniehebel 49, daB, wenn Hebelarm 70 ganz nach links gezogen wird, wenn also die Maschine eingeschaltet ist, das linie- hebelpaar 49,50 durch Hebelarm 70a gestreckt wird (Fig. 8). Wird die Maschine ausgeschaltet, schwingt also Hebelarm 70 nach rechts und Hebelarm 70a nach links (Fig. 9), so zieht die Feder 74 die einerseits am Maschinengestell im Punkte 74a, a.
nder- seits am Kniehebel 50 befestigt ist, letzteren nach unten. Das Eniehebelpaar wird also geknickt und der Schlitten 13 wird durch die Federn 51a nach hinten aus dem Werkstück herausgezogen.
Der dritte Arm 75 ist in nicht gezeigter Weise mit einem Vorgelege in der Weise verbunden, dass nach dem Auslösen der Stange 63 diese zurückgezogen und dabei die Kurvenscheiben entkuppelt werden. Die Stange 63 wird gelöst, wenn der Doppelhebel 41 auf den Stift 65 stosst, das heisst wenn Hebel 41 a, us der Einkerbung in Stange 63 gehoben und dadurch Stange 63 durch Feder- zug nach hinten gezogen wird.
In der Rückzugslage, wenn also Stange 63 nach Fig. 9 ganz nach rechts verschoben ist, ist die Kniehebelvorrichtung geknickt, also Kopf 51c gegen Stift 51b verschoben und Schlitten 13 durch Federn 51a nach rechts gezogen, und somit auch das Werkzeug.
Beim Inbetriebsetzen der Maschine wird mittelst des Handhebels 73 die Stange 63 wieder in das Ende des Auslösehebels eingehängt.
Zum Schneiden von Bädern nach Fig. 2 und 3 können die gleichen Kurvenscheiben am Platze gelassen werden. Der kombinierte gegel-und Stirnradschnitt nach Fig. 5 erfordert eine spezielle Ausführung der Kurvenscheiben, das heisst für diesen Fall müssen dieselben ausgewechselt werden. Die Kurvenscheiben 37,38,39 bilden zusammen einen Block zwecks schnellster Auswechs- lungsm¯glichkeit, und sind die einzigen aus zuwechselnden Teile.
Aus den Erläuterungen ist zu entneh- men, daB je nach der für die Scheiben 37, 38, 39 gewählten Eurvenform nur StirnrÏder, nur : egelräder oder Eronräder nach Fig. 4 geschnitten werden können.